阳极转动控制方法、X射线管及其控制方法、成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种阳极转动控制方法、X射线管及其控制方法、成像系统，阳极转动控制方法包括预先获取旋转阳极的衰减系数并存储；在每一次X射线管曝光结束后，记录旋转阳极的减速信息；接收到曝光任务后查询历史记录，如果上一次曝光结束后旋转阳极为自然衰减，若目标曝光功率值大于最大恒定散热功率值，则驱动阳极加速至其额定转速；否则将阳极的当前转速与其最低允许转速作比较，阳极的当前转速根据衰减系数确定：若阳极的当前转速小于预设的最低允许转速，则驱动阳极加速至其最低允许转速；若阳极的当前转速大于或等于最低允许转速，则保持其当前转速。本发明专利技术能够减少阳极加速的完成时间，减少定子线圈发热，以及提升曝光效率。以及提升曝光效率。以及提升曝光效率。

【技术实现步骤摘要】
阳极转动控制方法、X射线管及其控制方法、成像系统


[0001]本专利技术涉及X射线管领域，尤其涉及一种阳极转动控制方法、X射线管及其控制方法、成像系统。

技术介绍

[0002]X射线管是一种产生医学、检测和科学领域实用X射线的低成本高效的装置。X射线管有两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极；另一个是用于接受电子轰击的靶，作为阳极。当阴极灯丝被加热到一定高温时，会有大量电子产生，此时在阴阳两极高压的加速下大量电子高速轰击阳极靶面，电子的部分动能转变为辐射能，以X射线的形式释放，其中只有不到1％的能量产生有用的X射线，其余的99％的能量被转化为热量，从而导致阳极靶面局部温度迅速升高。
[0003]目前占主导地位的两种射线管是：主要用于医学用途（从25kV到150kV）的旋转阳极X射线管，以及用于检测行业（从25kV到400kV以上，某些应用范围可达百万伏）的固定阳极X射线管。在固定阳极X射线管中，由于热量集中在焦点上，阳极极易局部过热而熔化。而在旋转阳极X射线管中，由于阳极不断旋转，使热量分布在一个环形面积上，大大增加了散热面积，显著降低了阳极温度，从而在相同温度下大大提升X射线管的功率。
[0004]现有旋转阳极的工作过程为：启动曝光前，旋转阳极先启动加速至额定速度，然后只需要很小的驱动电压就可以克服旋转阻力而维持正常旋转（旋转阳极处于真空环境下，其旋转阻力主要为很小的轴承摩擦力）；曝光结束后，旋转阳极制动。旋转阳极在启动加速、制动减速过程中，为减少加减速时间，获得最大的转矩，其加减速过程中的定子电压会高于维持正常旋转时的电压，因此会增大励磁电流在定子电阻上的损耗，造成定子线圈发热。为保护定子线圈，一般会限定一分钟内最多能加速启动的次数，从而导致曝光的效率较低。
[0005]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种阳极转动控制方法、X射线管及其控制方法、成像系统，改变旋转阳极启动加速至额定转速的传统方式，减少定子线圈发热，以及提升曝光效率。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种X射线管旋转阳极启动加速控制方法，包括以下步骤：预先获取旋转阳极的衰减系数，并将其存储在可读介质内；在每一次X射线管曝光结束后，记录其旋转阳极的减速信息，包括减速类型、停止旋转阳极的定子驱动的起始时刻；在接收到曝光任务后，通过以下步骤控制旋转阳极加速：
查询历史记录，确定上一次曝光结束后旋转阳极的减速类型是否为非制动的自然衰减，若是，则执行以下步骤：获取此次曝光任务中X射线管的目标曝光功率值，并将其与X射线管的最大恒定散热功率值作比较，若所述目标曝光功率值大于所述最大恒定散热功率值，则驱动所述旋转阳极加速至所述旋转阳极的额定转速；否则将所述旋转阳极的当前转速与预设的阳极最低允许转速作比较：若所述旋转阳极的当前转速小于预设的阳极最低允许转速，则驱动所述旋转阳极加速至所述阳极最低允许转速；若所述旋转阳极的当前转速大于或等于预设的阳极最低允许转速，则保持所述旋转阳极的当前转速，其中，所述旋转阳极的当前转速根据预存储的所述衰减系数计算或估算得到。
[0008]进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述衰减系数通过以下公式计算得到：a=(f2‑
f1)/(t2‑
t1)，其中，a为自然衰减系数，f1为旋转阳极在被选时刻t1的转速，f2为旋转阳极在被选时刻t2的转速，且所述被选时刻t1、t2介于一次非制动的自然衰减中停止旋转阳极的定子驱动的起始时刻起、至自然衰减到预设的阳极最低允许转速的终点时刻的时间段；或者，a=(f
end
‑ꢀ
f
ori
)/(t
end
‑ꢀ
t
ori
)，其中，a为自然衰减系数，t
ori
为一次非制动的自然衰减中停止旋转阳极的定子驱动的起始时刻，f
ori
为旋转阳极在t
ori
时刻的转速，t
end
为自然衰减到预设的阳极最低允许转速的终点时刻，f
end
为旋转阳极在t
end
时刻的转速。
[0009]进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，查询历史记录，若确定上一次曝光结束后旋转阳极的减速类型为制动的非自然衰减，则执行以下步骤：获取此次曝光任务中X射线管的目标曝光功率值，并将其与X射线管的最大恒定散热功率值作比较，若所述目标曝光功率值大于所述最大恒定散热功率值，则驱动所述旋转阳极加速至所述旋转阳极的额定转速；否则驱动所述旋转阳极加速至所述阳极最低允许转速。
[0010]进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述阳极最低允许转速为通过阳极在真空环境转动测试得到的克服轴承摩擦力所需的转速临界值。
[0011]进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述最大恒定散热功率值和/或额定转速为所述旋转阳极的标定参数。
[0012]进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述旋转阳极的当前转速通过以下公式计算得到：f
cur
= a
×
(t
cur
‑ꢀ
t
ori
) +f
ori
，其中，a为自然衰减系数，t
ori
为上一次非制动的自然衰减中停止旋转阳极的定子驱动的起始时刻，f
ori
为旋转阳极在t
ori
时刻的转速，t
cur
为自然衰减到当前的时刻，f
cur
为旋转阳极在t
cur
时刻的当前转速。
[0013]进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，在旋转阳极完成启动加速并按照所述曝光任务中的曝光参数完成曝光后，停止旋转阳极的定子驱动，若距离下一次曝光的间隔时长小于预设的时长阈值，则按照非制动的自然衰减类型使所述旋转阳极减速；若距离下一次曝光的间隔时长达到预设的时长阈值，则按照制动的非自然衰减类
型使所述旋转阳极减速。
[0014]进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，遵循恒压频比控制原则，通过控制驱动所述旋转阳极旋转的电动机的端电压来控制所述旋转阳极的转速。
[0015]根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种X射线管旋转阳极启动加速控制方法，包括以下步骤：在每一次X射线管曝光结束后，记录其旋转阳极的减速信息，包括减速类型、停止旋转阳极的定子驱动的起始时刻；具体地，在旋转阳极完成启动加速并按照所述曝光任务中的曝光参数完成曝光后，停止旋转阳极的定子驱动，若距离下一次曝光的间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种X射线管旋转阳极启动加速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：预先获取旋转阳极的衰减系数，并将其存储在可读介质内；在每一次X射线管曝光结束后，记录其旋转阳极的减速信息，包括减速类型、停止旋转阳极的定子驱动的起始时刻；在接收到曝光任务后，通过以下步骤控制旋转阳极加速：查询历史记录，确定上一次曝光结束后旋转阳极的减速类型是否为非制动的自然衰减，若是，则执行以下步骤：获取此次曝光任务中X射线管的目标曝光功率值，并将其与X射线管的最大恒定散热功率值作比较，若所述目标曝光功率值大于所述最大恒定散热功率值，则驱动所述旋转阳极加速至所述旋转阳极的额定转速；否则将所述旋转阳极的当前转速与预设的阳极最低允许转速作比较：若所述旋转阳极的当前转速小于预设的阳极最低允许转速，则驱动所述旋转阳极加速至所述阳极最低允许转速；若所述旋转阳极的当前转速大于或等于预设的阳极最低允许转速，则保持所述旋转阳极的当前转速，其中，所述旋转阳极的当前转速根据预存储的所述衰减系数计算或估算得到。2.根据权利要求1所述的X射线管旋转阳极启动加速控制方法，其特征在于，所述衰减系数通过以下公式计算得到：a=(f2‑
f1)/(t2‑
t1)，其中，a为自然衰减系数，f1为旋转阳极在被选时刻t1的转速，f2为旋转阳极在被选时刻t2的转速，且所述被选时刻t1、t2介于一次非制动的自然衰减中停止旋转阳极的定子驱动的起始时刻起、至自然衰减到预设的阳极最低允许转速的终点时刻的时间段；或者，a=(f
end
ꢀ‑ꢀ
f
ori
)/(t
end
ꢀ‑ꢀ
t
ori
)，其中，a为自然衰减系数，t
ori
为一次非制动的自然衰减中停止旋转阳极的定子驱动的起始时刻，f
ori
为旋转阳极在t
ori
时刻的转速，t
end
为自然衰减到预设的阳极最低允许转速的终点时刻，f
end
为旋转阳极在t
end
时刻的转速。3.根据权利要求1所述的X射线管旋转阳极启动加速控制方法，其特征在于，查询历史记录，若确定上一次曝光结束后旋转阳极的减速类型为制动的非自然衰减，则执行以下步骤：获取此次曝光任务中X射线管的目标曝光功率值，并将其与X射线管的最大恒定散热功率值作比较，若所述目标曝光功率值大于所述最大恒定散热功率值，则驱动所述旋转阳极加速至所述旋转阳极的额定转速；否则驱动所述旋转阳极加速至所述阳极最低允许转速。4.根据权利要求1所述的X射线管旋转阳极启动加速控制方法，其特征在于，所述阳极最低允许转速为通过阳极在真空环境转动测试得到的克服轴承摩擦力所需的转速临界值。5.根据权利要求1所述的X射线管旋转阳极启动加速控制方法，其特征在于，所述最大恒定散热功率值和/或额定转速为所述旋转阳极的标定参数。6.根据权利要求1所述的X射线管旋转阳极启动加速控制方法，其特征在于，所述旋转阳极的当前转速通过以下公式计算得到：f
cur = a
×
(t
cur
ꢀ‑ꢀ
t
ori
) + f
ori
，其中，a为自然衰减系数，t
ori
为上一次非制动的自然衰减中停止旋转阳极的定子驱动的起始时刻，f
ori
为旋转阳极在t
ori
时刻的转速，t
cur
为自然衰
减到当前的时刻，f
cur
为旋转阳极在t
cur
时刻的当前转速。7.根据权利要求1所述的X射线管旋转阳极启动加速控制方法，其特征在于，在旋转阳极完成启动加速并按照所述曝光任务中的曝光参数完成曝光后，停止旋转阳极的定子驱动，若距离下一次曝光的间隔时长小于预设的时长阈值，则按照非制动的自然衰减类型使所述旋转阳极减速；若距离下一次曝光的间隔时长达到预设的时长阈值，则按照制动的非自然衰减类型使所述旋转阳极减速。8.根据权利要求1至7中任一项所述的X射线管旋转阳极启动加速控制方法，其特征在于，遵循恒压频比控制原则，通过控制驱动所述旋转阳极旋转的电动机的端电压来控制所述旋转阳极的转速。9.一种X射线管旋转阳极启动加速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在每一次X射线管曝光结束后，记录其旋转阳极的减速信息，包括减速类型、停止旋转阳极的定子驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈天翼，纳尔逊，
申请(专利权)人：斯派曼电子技术苏州工业园区有限公司，
类型：发明
国别省市：