Ｘ线机管电流无级控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种Ｘ线机管电流无级控制装置，由比较积分放大电路、线性光电耦合电路、欠流和过流信号电路、脉冲调制电路、方波正弦波波形变换电路、全波整流电路、电流调整电路、电流负反馈电路、脉冲发生与延迟电路以及电源供给电路构成，本装置对Ｘ线管灯丝电流控制精度高、稳流性好，与现有的Ｘ光设备管灯丝供电回路兼容性好，具有欠流过流报警功能，配合Ｘ线电子计算机控制系统的高分辨的ＤＡ转换器控制时，能达到０．１ｍＡ灯丝变压器初级电流分辨率和±０．１ｍＡ的稳流精度。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种电流控制电路，适用于医用X线机管电流的无级控制。当前，X光摄片在医学中已径非常普及而广泛，但如何提高X光片的质量，一直是一个复杂而又棘手的问题。由于摄片的工艺复杂，影响因素很多，如不同病人的身体情况不同，则摄片条件(管电压kV管电流mA和曝光时间S)也应不同，人体被投照的部位上因个体而异其厚度变化是一逐渐上升和下降的正态曲线，故对其摄片的各种条件也应具有较小的调节能力。而为了使X光机系统精确输出，又提出了动态修正的工作方式。这样就要求机器能对管电压kV、管电流mA进行精确的无级调节，但是，现有的X线机的管电流是用电阻来分档选择，且分档较粗，不能按照实际需要无级控制X光管的电流，因而在管电流控制上出现断点，无法满足摄制高质量胸片的需要。本专利技术的目的是设计一种用于X线发生系统的管电流无级控制装置。X光管实际为阴极射线管，通过阴极的灯丝发射及阳极的超高压来吸引碰撞来实现发射X线的目的，X线的穿透力取决于管电压kV，而其量取决于阳极电流mA(或称管电流)，一般来讲管电流mA与管电压kV，灯丝电流A的关系如下mA ∝An·kV因此，若要有一个kV和mA，必须有一个灯丝电流A，本专利技术废弃了目前X光系统采用电阻控制灯丝电流的方法，而设计出一种通过无级控制灯丝电流A从而实现对X线发生系统管电流无级控制的高精度交流稳流装置，即X线机管电流无级控制装置本专利技术设计的X线管电流无级控制装置由比较积分放大电路，线性光电耦合电路、欠流和过流信号电路、脉冲调制电路、方波正弦波波形变换电路、全波整流电路、电流调整电路、电流负反馈电路、脉冲发生与延迟电路以及电源供给电路构成。各电路的构成和原理如下所述1、比较积分放大电路其结构为一运算放大器Ici构成的具有比较积分性质的运算放大电路，它有两个输入端，反相输入来自X线机计算机控制系统的DA转换器输出的模拟电压，同相输入端来自电流反馈电路，而来自电流反馈端的电压为一主频为2倍电源频率的直流脉动电压，为了在输出端获得平直的信号，避免整个电路在控制中产生振荡，故将C1跨在运放的输出端和反相输入端，使此电路具有积分性质。2、线性光电耦合电路通过本级电路将比较积分放大电路的输出信号用光电耦合方法达到电路上绝缘且能将信号传输过去的目的。光电耦合电路的输出为一PNP管射极耦合电路，其流过发光二极管的电流I＝(Vi-0.7)/R5(Vi为本级电路的输入电压)，0.7为三极管基射电压降，二极管D1和R4将正电压钳位至地电压。因为整个装置的精度和线性度取决于比较积分放大电路和电流负反馈电路的精度和线性度，对其他电路要求并不严格，故本级电路采用一普通的光电耦合器，在5～20mA范围内具有一定的线性耦合度。其耦合过去的电流在R6上形成了一电压去下级电路，至此，前级电路与后级电路的信号耦合已告完成，使级间无电的联系，故实现了前后级的绝缘状态。避免了前级电路(一般与计算机硬件相连)与后级电路(与外界电源相连)互相干扰的情况发生。3、欠流和过流信号电路欠流和过流信号电路由两个电压比较器Ic2、Ic3构成，由R9、W1、W2组成其报警电压域值，当比较积分放大电路的输出端出现低于欠流值(一般情况下为X光灯丝供电机构发生断路，以及电流反馈机构发生故障)时，则欠流比较器的输出端输出一高电平去控制欠流报警装置。当上级电路的输出出现高于过流域值时(一般为电路后级的大功率调整管出现击穿短路以及其他电路故障)，则过流比较器的输出端输出一高电平控制过流报警装置。4、方波正弦波波形变换电路该级电路为一低通有源滤波器和一高通有源滤波器串联构成的带通滤波器，其带通频率f与电源频率相同，故当其输入端输入一频率＝f的方波信号时，在其输出端便可获得一失真度很小的、与方波频率一样的正弦波波形，但因带通滤波器相位上的超前或滞后，其输出的正弦波与输入的方波在相位上有一个固定的相位差。5、全波整流电路本级电路为运算电路的基本形式之一“绝对值运算电路”，所不同的是其电路中第二级运放Ic7的反馈电阻R21，不是跨接在Ic7的输出端和反相输入端，而是跨接在其后级电流调整电路功率管T4的发射极和Ic7的反相输入端间，当其输入端输入一正弦信号Vi时，其后级电流调整电路功率管T4的发射级电阻R24上，便出现一正弦波全波整流的电压波形信号，电路中要求R16＝R18＝R20，R19＝2R20，且误差＜1‰。6、电流调整电路本级电路为一大功率管的电流调整电路，当单管功率不够时，可将多个管并联，使多个管的基极与T4的基极并接在一起，集电极与T4的集电极并接在一起，发射极通过另加的均恒电阻与T4的发射极电阻R24的热端并接在一起。此大功率管T4通过全波整流电路与X线管灯丝变压器初极和电流互感器串联接到灯丝供电的交流电源中，其交流环路中电流的大小和波形与大功率管T4所流过的电流大小和波形有关，且还受到外界交流电源波形的钳制。即大功率管中流过的电流大小及波形和外界电源的波形决定了环路的电流大小和波形，所以，当电流调整电路的输入电压波形与调整管T4集电极的电压波形同频、同相时，则调整管T4在此交流环路中就相当于一只纯电阻，在前级电路的控制下，稳定此交流环路的电流。T4与T3为一复合的射极耦合电路，其环路电流I只取决于前级全波整流电路的输入电压Vi的绝对值，即I＝｜Vi/R24｜，故外界电源电压的变化(电压必须大于一给定值，即T4上必须有20V的压降)对环路中电流的变化是无关的，从而体现了稳流的特性。在实际工作中，输入电压正是一组与T4同频，同相的正弦波全波整流脉动电压，故这个电路具有对交流环路电流的稳定的控制，其交流电流的大小取决于Vi的高低，即I交＝Vi/R24。由于X线管的灯丝上对地有50KV以上的电压，可以通过灯丝变压器的初级电感耦合到交流环路上，从而对电路中的调整管等元件造成击穿等损害，故在实际电路中，除了对T4的BVCEO要求＞1000V外，还必须加脉冲消除电路，C6R25组成的一阻容吸收电路、D9与D10为稳压值500V左右的稳压管相反串联跨在环路上，当＞500V的脉冲到时，可将其钳位至500V，有了这两组保护电路后，即可以可靠地保护电路中的各元器件。电流互感器将环路中的电流互感后反映到电流反馈电路中，对此电流互感器的要求是，互感比为100∶1，环路中电流为100～500mA时，互感器的次级短路电流为1～5mA，且对其线性度有一定的要求。7、电流负反馈电路此电路的作用是将环路中的电流强弱变化为直流电压反馈给比较积分放大电路。电路的第一级为一电流电压变换器，为提高电路的共扼抑制性，采用对称输入故电路中R26＝R27时，其输出电压V0＝-2I0R27。电路第二级为绝对值运算电路，当输入一交变电压时，输入为一全波整流电压。此电路是整个电路中的反馈电路，其精度、线性及稳定度决定了整个电路的精度、线性和稳定性，故实际电路中，对此电路中的所有的运放均采用高精度，高稳定和低温漂的运放电路(如OP-07)，所有电阻均采用高精度及低温漂的类型。8、脉冲发生与延迟电路此电路的作用是取得一系列与电源同频的方波信号，且将其延迟后输给脉冲调制电路，以完成光电耦合信号的调制，其延迟作用在于补偿方波正弦波波形变换过程中的相位上的差异，使调整管的基级输入电压的波形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｘ线机管电流无级控制装置，其特征在于：①Ｘ线机管电流无级控制装置由比较积分放大电路、欠流过流信号电路、线性光电耦合电路、方波正弦波波形变换电路、全波整流电路、电流负调整电路电流反馈电路、脉冲发生与延迟电路以及电源供给电路构成；② 比较积分放大电路由运算放大器Ｉ↓［ｃ１］、积分电容Ｃ↓［１］、反馈电阻Ｒ↓［３］和输入电阻Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］构成，Ｉ↓［ｃ１］的同相输入端通过Ｒ↓［２］连接电流反馈电路的输出端，Ｉ↓［ｃ１］反相输入端通过Ｒ↓［１］连接Ｘ线机计算机控制系统的ＤＡ转换器输出的电压；③线性光电耦合电路由ＰＮＰ管Ｔ↓［１］、发光二极管一光敏三极管光电耦合器Ｇ、电阻Ｒ↓［４］、Ｒ↓［５］、Ｒ↓［６］、二极管Ｄ↓［１］、构成，其输入端Ｔ↓［１］的基极通过Ｒ↓［４］与比较积分放大电路的输出端相连接 ，光电耦合器内的发光二极管的阳极接Ｔ↓［１］的集电极，阴极接Ｘ线机计算机控制系统的低压负电源，光电耦合器的光敏三极管的集电极接本装置的正电源；发射极通过Ｒ↓［６］接本装置电源地端；④欠流和过流信号电路由电压比较器Ｉ↓［ｃ２］、Ｉ↓［ｃ３ ］、电阻Ｒ↓［７］、Ｒ↓［８］、Ｒ↓［９］、电位器Ｗ↓［１］、Ｗ↓［２］、构成，其欠流电压比较器Ｉ↓［ｃ２］的同相输入端和过流电压比较器的反相输入端分别通过输入电阻Ｒ↓［７］、Ｒ↓［８］与比较积分放大电路的输出端相接，Ｒ↓［９］、Ｗ↓［１］、Ｗ↓［２］组成一分压器跨接在Ｘ线机计算机控制系统的电源地端和负电源之间，且Ｒ↓↓［９］与Ｗ↓［１］的相接端接Ｉ↓［ｃ２］的反相端，Ｗ↓［１］与Ｗ↓［２］的相接端接Ｉ↓［ｃ３］的同相端；⑤脉冲调制电路由三极管Ｔ↓［２］电阻Ｒ↓［１０］、 Ｒ↓［１１］组成，其发射极接本装置电源的地端，而集电极通过Ｒ↓［１０］与光电耦合电路的光敏三极管的发射极相接，基极通过Ｒ↓［１１］与脉冲延迟电路Ｄ触发器Ｉ↓［ｃ１３］的Ｑ输出端相接；⑥方波正弦波波形变换电路为一带通滤波器，其带通频率与交 流电源频率相同，由运放Ｉ↓［ｃ４］、Ｉ↓［ｃ５］、电容Ｃ↓［２］、Ｃ↓［３］、Ｃ↓［４］、Ｃ↓［５］、电阻Ｒ↓［１２］、Ｒ↓［１３］、Ｒ↓［１４］、Ｒ↓［１５］构成，其输入端接脉冲调制电路Ｔ↓［２］的集电极；⑦全波正流电路为由Ｉ↓［ｃ６ ］、Ｉ↓［ｃ７］、开关二极管Ｄ↓［２］、Ｄ↓［３］、电阻Ｒ↓［１６］、Ｒ↓［１７］、Ｒ↓［１８］、Ｒ↓［１９］、Ｒ↓［２０］、...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪鲜，
申请(专利权)人：徐州矿务局，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]