專利名稱：一種x射線管的電流控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X射線管的電流控制，尤其涉及一種X射線管的電流控制方法 及實施該控制方法的X射線管的電流控制裝置。
背景技術(shù)：
如圖1所示，X射線管包括陰極燈絲01、陽極02和真空管03，通電后陰極燈 絲01發(fā)熱產(chǎn)生熱電子，陰極燈絲01用鎢絲制成，陽極02(俗稱靶極)用高熔點金屬制 成(一般用鎢，用于晶體結(jié)構(gòu)分析的X射線管還可用鐵、銅、鎳等材料)，用幾萬伏至幾 十萬伏的高壓加速電子，電子束轟擊陽極02 (靶極)，X射線04從陽極02(靶極)發(fā)出。 其中給陰極燈絲01加熱的電流稱為燈絲電流，被高壓加速而形成的電子束稱為X射線管 電流。
對于X射線管的電流控制，目前有兩種技術(shù)
現(xiàn)有技術(shù)A:如圖2所示，通過系統(tǒng)控制單元05輸出控制電壓信號給脈寬調(diào)制 器06，脈寬調(diào)制器06對控制電壓信號進(jìn)行限幅、消噪等處理，然后輸出穩(wěn)定的控制電壓 信號給燈絲逆變器07，產(chǎn)生燈絲變壓器08的初級電流，燈絲變壓器08的次級電流驅(qū)動X 射線管09，同時再串入一個電流互感器010間接測量燈絲變壓器08初級電流，進(jìn)行反饋 取樣，并輸出給脈寬調(diào)制器06，脈寬調(diào)制器06將反饋取樣電壓與系統(tǒng)控制單元05輸出的 控制電壓信號進(jìn)行比較，并調(diào)整輸出電壓信號的大小，形成一個增益控制小閉環(huán)，從而 使燈絲變壓器次級輸出給X射線管的燈絲一個受控的相對穩(wěn)定的燈絲電流。每次匹配不 同高壓或者不同球管(包括同一廠家同一型號的球管)時，系統(tǒng)控制單元需要通過查找不 同球管的燈絲電流-管電流-管電壓三者之間的對應(yīng)關(guān)系表(球管廠家提供的表格本身就 都存在很大的誤差范圍)，然后對燈絲電流的值進(jìn)行校準(zhǔn)后輸出相對準(zhǔn)確的管電流。在 不同管電壓的情況下，球管的燈絲電流-管電流之間的對應(yīng)關(guān)系表都不同。而且在同一 管電壓的情況下，在給鎢絲加熱的開始一段時間內(nèi)，同樣的球管的燈絲電流也對應(yīng)不同 的管電流。這就是現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)會有X射線管電流精度低，穩(wěn)定性差的原因。還有，由 于X射線管存在一般電子管的特性，很容易受到溫度、壽命等因數(shù)影響，而現(xiàn)有技術(shù)在 控制X射線管電流時只是對影響它的因素之一的燈絲電流進(jìn)行反饋控制，導(dǎo)致輸出的管 電流精度差，穩(wěn)定性差，并且使用不便，只要系統(tǒng)中和它有關(guān)系的高壓發(fā)生器、球管、 高壓電纜中有任意部件出現(xiàn)變動則會導(dǎo)致管電流的精度更差甚至達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求 (20%以內(nèi))，需要專業(yè)技術(shù)人員到設(shè)備使用現(xiàn)場使用專用儀器花費很長時間進(jìn)行校準(zhǔn)或 者更換相關(guān)部件。
現(xiàn)有技術(shù)B 在一份申請?zhí)枮?0101239.4，公開號為CN1048780A的中國發(fā)明專 利文獻(xiàn)中，公開了發(fā)明名稱為《用恒定閉環(huán)增益的X射線管電流控制》的管電流增益控 制方法。該方案中，用恒定增益閉環(huán)對X射線管的電流進(jìn)行控制，管電流反饋信號用來 控制X射線管燈絲電流，通過插入一個于管電流命令倒數(shù)成比例的信號，在管電流的寬 范圍內(nèi)使反饋環(huán)路的增益保持基本不變。技術(shù)核心點是通過閉環(huán)和各種算法實現(xiàn)一個恒定增益。該技術(shù)使用大量的運算電路如加法器，乘法器，放大器及其相關(guān)外圍電路，基 本實現(xiàn)了管電流閉環(huán)的功能。但相對現(xiàn)有技術(shù)A，引進(jìn)了大量的模擬電路，因而也降低 了電路的不穩(wěn)定性，增加了故障率；相對于現(xiàn)有的數(shù)字化處理器，模擬運算電路的運算 精度非常低。結(jié)果導(dǎo)致管電流精度也不高；電路板集成度低，故障率高，可靠性低；實 現(xiàn)成本太高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種X射線管的電流控制方法，這種X射線 管的電流控制方法，使X射線管使用方便，電流精度高，穩(wěn)定性好，并且提供一種能夠 實施這種控制方法的X射線管的電流控制裝置。采用的技術(shù)方案如下
—種X射線管的電流控制方法由系統(tǒng)控制單元輸出代表電流大小的電壓數(shù)值， 經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號，使燈絲逆變器產(chǎn)生燈絲變壓器的初級電流，燈絲 變壓器輸出次級電流驅(qū)動X射線管工作，其特征在于對X射線管的燈絲電流和管電流 分別采用閉環(huán)增益控制回路進(jìn)行分時控制。
X射線管在待機(jī)階段、預(yù)備階段和開始曝光階段，只有燈絲電流，沒有管電 流，此時對X射線管的燈絲電流采用閉環(huán)增益控制；而當(dāng)X射線管曝光后，開始正常工 作，X射線管產(chǎn)生了管電流，管電流更能反映X射線管在正常工作情況下的特性，此時 關(guān)閉對燈絲電流的閉環(huán)增益控制，切換為管電流的閉環(huán)增益控制來控制管電流；這樣對 X射線管的電流進(jìn)行多環(huán)分時控制，既能將燈絲電流快速提高到接近曝光時所需要的電 流，又在正常工作后能獲得更準(zhǔn)確的管電流，使X射線管實用方便，穩(wěn)定性好。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，其特征在于采用增益控制單元串聯(lián)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器與 燈絲逆變器之間，通過燈絲電流采樣單元反饋控制信號給增益控制單元對燈絲電流進(jìn)行 閉環(huán)增益控制，通過管電流采樣單元反饋控制信號給增益控制單元對管電流進(jìn)行閉環(huán)增 益控制；在待機(jī)階段、曝光前階段及開始曝光階段，系統(tǒng)控制單元輸出代表燈絲電流大 小的電壓數(shù)值，并采用燈絲電流的閉環(huán)增益控制通過燈絲電流采樣單元對X射線管的 燈絲電流進(jìn)行采樣，將采樣得到的電壓信號作為反饋控制信號，增益控制單元根據(jù)反饋 控制信號相應(yīng)地減小或增大輸出的電壓信號；在曝光后階段，系統(tǒng)控制單元輸出代表管 電流大小的電壓數(shù)值，同時切斷燈絲電流的閉環(huán)增益控制，并切換為管電流的閉環(huán)增益 控制通過管電流采樣單元對X射線管的管電流進(jìn)行采樣，將采樣得到的電壓信號作為 反饋控制信號，增益控制單元根據(jù)反饋控制信號相應(yīng)地減小或增大輸出的電壓信號；當(dāng) 回到待機(jī)階段，系統(tǒng)控制單元輸出代表燈絲電流大小的電壓數(shù)值，同時切斷管電流的閉 環(huán)增益控制，并切換為燈絲電流的閉環(huán)增益控制通過燈絲電流采樣單元對X射線管的 燈絲電流進(jìn)行采樣，將采樣得到的電壓信號作為反饋控制信號，增益控制單元根據(jù)反饋 控制信號相應(yīng)地減小或增大輸出的電壓信號。增益調(diào)整單元將反饋控制信號與基準(zhǔn)電壓 信號(系統(tǒng)控制單元輸出并經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電壓信號)進(jìn)行比較，如果反饋控制信號 大于輸入的基準(zhǔn)電壓信號，則增益調(diào)整單元輸出一個相對較小的電壓信號，如果反饋控 制信號小于輸入的基準(zhǔn)電壓信號，則增益調(diào)整單元輸出一個相對較大的電壓信號，這樣 反復(fù)調(diào)整，使反饋反饋信號與輸入的基準(zhǔn)電壓信號基本一致，從而達(dá)到燈絲電流或管電 流與預(yù)設(shè)的電流趨于一致并穩(wěn)定。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案，其特征在于通過設(shè)置模擬選擇開關(guān)，對燈絲 電流采樣單元和管電流采樣單元輸出的電壓信號進(jìn)行選擇，將其中之一作為反饋控制信 號，實現(xiàn)燈絲電流的閉環(huán)增益控制和管電流的閉環(huán)增益控制之間的相互切換。在模擬選 擇開關(guān)的選擇下，選擇燈絲電流電壓信號或管電流電壓信號作為反饋電壓信號，從而構(gòu) 成兩個閉環(huán)增益回路，分別為燈絲電流閉環(huán)增益回路和管電流閉環(huán)增益回路；燈絲電流 閉環(huán)增益回路包括增益調(diào)整單元、電平調(diào)整單元、燈絲逆變器、燈絲變壓器、燈絲電流 采樣單元和模擬選擇開關(guān)；管電流閉環(huán)增益回路包括增益調(diào)整單元、電平調(diào)整單元、燈 絲逆變器、燈絲變壓器、管電流采樣單元和模擬選擇開關(guān)。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的另一種優(yōu)選方案，其特征在于將燈絲電流采樣單元和管 電流采樣單元輸出的電壓信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓數(shù)值后輸入系統(tǒng)控制單 元，系統(tǒng)控制單元對兩個電壓數(shù)值進(jìn)行選擇，將其中之一作為反饋控制信號，實現(xiàn)燈絲 電流的閉環(huán)增益控制和管電流的閉環(huán)增益控制之間的相互切換。
作為本發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，其特征在于所述系統(tǒng)控制單元中設(shè)有多個 電流和電壓值的對應(yīng)關(guān)系表，每個對應(yīng)關(guān)系表分別對應(yīng)一種X射線管的規(guī)格，每個對應(yīng) 關(guān)系表包括待機(jī)燈絲電流和待機(jī)電壓值、預(yù)備燈絲電流和預(yù)備電壓值、開始曝光燈絲電 流和開始曝光電壓值、曝光后管電流和曝光后電壓值四組數(shù)值。其中待機(jī)燈絲電流、預(yù) 備燈絲電流和開始曝光燈絲電流及相應(yīng)的電壓值為廠家提供，而曝光后管電壓按公式U = kXmA設(shè)置，其中A為曝光后管電流(該電流為在實際應(yīng)用中，反復(fù)試驗得出的最佳 電流)，k = RX 256/5000, R為串在管電流回路上的電阻。
作為本發(fā)明再更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，其特征在于所述系統(tǒng)控制單元按如下順 序輸出代表電流大小的電壓數(shù)值并采用相應(yīng)的閉環(huán)控制在待機(jī)時，系統(tǒng)控制單元輸出 待機(jī)電壓值，采用待機(jī)電壓值進(jìn)行燈絲電流的閉環(huán)增益控制；在收到預(yù)備控制信號時， 系統(tǒng)控制單元輸出預(yù)備電壓值，采用預(yù)備電壓值進(jìn)行燈絲電流的閉環(huán)增益控制；在收到 開始曝光控制信號時，系統(tǒng)控制單元輸出開始曝光電壓值，采用預(yù)備電壓值進(jìn)行燈絲電 流的閉環(huán)增益控制；在開始曝光控制信號輸入后經(jīng)0.1-lms的延遲，系統(tǒng)控制單元輸出 相曝光后電壓值，同時切換為采用曝光后電壓值進(jìn)行管電流的閉環(huán)增益控制；在回到待 機(jī)時，系統(tǒng)控制單元系統(tǒng)控制單元輸出待機(jī)電壓值，同時切換為采用待機(jī)電壓值進(jìn)行燈 絲電流的閉環(huán)增益控制。
待機(jī)階段(待機(jī)時)，實行待機(jī)燈絲電流閉環(huán)控制，系統(tǒng)控制單元根據(jù)不同球管 的燈絲特性，查找相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系表，輸出一個待機(jī)電壓值，該待機(jī)電壓值代表燈絲的 啟動電流大小，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓，并輸出給增益控制單元，經(jīng)過電平 調(diào)整單元進(jìn)行電平調(diào)整，輸出給燈絲逆變器，燈絲逆變器產(chǎn)生燈絲變壓器的初級電流， 再經(jīng)燈絲變壓器變壓后輸出一個預(yù)定的穩(wěn)定的待機(jī)預(yù)熱燈絲電流，對燈絲進(jìn)行預(yù)熱，同 時燈絲變壓器的初級電流通過燈絲電流采樣單元反饋燈絲電流電壓信號經(jīng)模擬選擇開關(guān) 給增益控制單元，構(gòu)成燈絲電流閉環(huán)增益回路，實現(xiàn)該階段的實時閉環(huán)控制。預(yù)備階段 (收到預(yù)備控制信號時)和開始曝階段(收到開始曝光控制信號時)，分別為預(yù)備燈絲閉 環(huán)控制和開始曝光燈絲電流閉環(huán)控制，對燈絲電流的閉環(huán)增益控制與待機(jī)階段相同，其 區(qū)別是在預(yù)備階段，系統(tǒng)控制單元收到預(yù)備控制信號，輸出預(yù)備電壓值，在開始曝光 階段，系統(tǒng)控制單元收到開始曝光控制信號，輸出開始曝光電壓值。燈絲電流閉環(huán)增益回路在系統(tǒng)控制單元分時輸出不同的電壓控制信號時，又分為三個相應(yīng)的閉環(huán)控制，分 別為待機(jī)燈絲電流閉環(huán)控制、預(yù)備燈絲閉環(huán)控制和開始曝光燈絲電流閉環(huán)控制。開始曝 光后，經(jīng)0.1-lms延遲(進(jìn)入曝光后階段)，系統(tǒng)控制單元切換為輸出曝光后電壓值，同 時輸出選擇信號給模擬選擇開關(guān)，切斷燈絲電流采樣單元與增益控制單元的連接，同時 接通管電流采樣單元與增益控制單元，增益控制單元、電平調(diào)整單元、燈絲逆變器、燈 絲變壓器、管電流采樣單元和模擬選擇開關(guān)構(gòu)成管電流閉環(huán)增益回路，使管電流穩(wěn)定。 根據(jù)X射線管工作狀態(tài)，將X射線管的電流控制按時間順序劃分為相應(yīng)的四個階段，每 個階段分別采用閉環(huán)增益控制，實現(xiàn)分時多環(huán)的閉環(huán)增益控制，使得開始曝光后，管電 流便在0.1-lms內(nèi)迅速穩(wěn)定在設(shè)定的管電流上，既達(dá)到精確控制的目的，又相當(dāng)穩(wěn)定。
一種X射線管的電流控制裝置包括由系統(tǒng)控制單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電平調(diào)整單 元、燈絲逆變器和燈絲變壓器依序串接而成的驅(qū)動電路以及電流增益控制支路，電流增 益控制支路包括增益控制單元和對燈絲變壓器或X射線管進(jìn)行電流采樣的反饋支路，增 益控制單元串聯(lián)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器與電平調(diào)整單元之間，反饋支路的輸出端與增益控制單元 的控制輸入端連接，其特征在于所述反饋支路包括模擬選擇開關(guān)、燈絲電流采樣單元 和管電流采樣單元；燈絲電流采樣單元和管電流采樣單元的輸出端分別與模擬選擇開關(guān) 的兩個輸入端連接，模擬選擇開關(guān)的輸出端與增益控制單元的控制輸入端連接，模擬選 擇開關(guān)的控制輸入端與系統(tǒng)控制單元的相應(yīng)輸出端連接。
作為上述X射線管的電流控制裝置的優(yōu)選方案，所述增益控制單元包括減法器 和衰減器；減法器的信號輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；減法器的控制輸入端與模擬選擇開 關(guān)的輸出端連接；減法器的信號輸出端與衰減器的控制輸入端連接；衰減器的信號輸入 端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；衰減器的信號輸出端與電平調(diào)整單元的信號輸入端連接。減法器 對來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓信號和來自模擬選擇開關(guān)的反饋信號進(jìn)行比較，相減后，產(chǎn)生 一個代表衰減量大小的衰減電壓信號；衰減器根據(jù)衰減電壓信號，調(diào)整對自數(shù)模轉(zhuǎn)換器 的電壓信號的衰減幅度，從而增加或減少輸出的電壓信號。上述方案中，衰減器一般采 用模擬衰減器；在另一種方案中，衰減器也可以采用數(shù)控衰減器，采用數(shù)控衰減器時， 在減法器的輸出端連接上一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，再輸出給數(shù)控衰減器。
作為本發(fā)明的另一種方案，一種X射線管的電流控制裝置包括由系統(tǒng)控制單 元、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電平調(diào)整單元、燈絲逆變器和燈絲變壓器依序串接而成的驅(qū)動電路以 及電流增益控制支路，電流增益控制支路包括增益控制單元和對燈絲變壓器或X射線管 進(jìn)行電流采樣的反饋支路，增益控制單元串聯(lián)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器與電平調(diào)整單元之間，反饋 支路的輸出端與增益控制單元的控制輸入端連接，其特征在于所述反饋支路包括燈絲 電流采樣單元、管電流采樣單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；燈絲電流采樣單元和管電流采樣單元的 輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與系統(tǒng)控制單元的相 應(yīng)輸入端連接，系統(tǒng)控制單元相應(yīng)的輸出端與增益控制單元的控制輸入端連接。
作為上述X射線管的電流控制裝置的優(yōu)選方案，其特征在于所述增益控制單 元包括衰減器；衰減器的信號輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；衰減器的控制輸入端與系統(tǒng)控 制單元相應(yīng)的輸出端連接；衰減器的信號輸出端與電平調(diào)整單元的信號輸入端連接。
以上所述的系統(tǒng)控制單元通常包括一個可編程的微處理器，接收外部輸入的預(yù) 備控制信號和開始曝光控制信號，輸出相應(yīng)的代表電流大小的電壓值給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，并輸出選擇信號給模擬選擇開關(guān)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收來自系統(tǒng)控制單元的電壓值，轉(zhuǎn)換成相 應(yīng)的電壓信號，并輸出給增益控制單元；增益控制單元接收來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓信號 和來自模擬選擇開關(guān)的反饋信號，根據(jù)反饋信號的大小對來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓信號進(jìn) 行相應(yīng)幅度的調(diào)整，并輸出增益調(diào)整后的電壓信號給電平調(diào)整單元。電平調(diào)整單元接收 電壓信號，對來自增益控制單元的電壓信號進(jìn)行限幅、消噪等處理后，輸出穩(wěn)定的電壓 信號給燈絲逆變器；燈絲逆變器接收來自電平調(diào)整單元的電壓信號，產(chǎn)生燈絲變壓器的 初級電流，并輸出給燈絲變壓器；燈絲變壓器接收來自燈絲逆變器的初級電流，產(chǎn)生驅(qū) 動X射線管的次級電流，并輸出給X射線管；燈絲電流采樣單元對燈絲變壓器的初級電 流進(jìn)行采樣，以直流的方式保持電壓值不變，并輸出代表燈絲電流大小的燈絲電流電壓 信號給模擬選擇開關(guān)；管電流采樣單元對X射線管的管電流進(jìn)行采樣，以直流的方式保 持電壓值不變，并輸出代表管電流大小的管電流電壓信號給模擬選擇開關(guān)；模擬選擇開 關(guān)接收來自燈絲電流采樣單元的燈絲電流電壓信號、來自管電流采樣單元的管電流電壓 信號和來自系統(tǒng)控制單元的選擇信號，在兩個電壓信號中選擇其中之一作為反饋信號， 并輸出給增益控制單元。
為達(dá)到自動提示出錯的目的，系統(tǒng)控制單元還可包括報錯處理模塊，燈絲電流 采樣單元和管電流采樣單元的輸出端與系統(tǒng)控制單元的相應(yīng)輸入端連接。報錯處理模塊 設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將燈絲電流電壓信號和管電流電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)值，同時檢測系統(tǒng)控 制單元相應(yīng)的電壓值，并進(jìn)行比較，如果超出允許的誤差范圍，就輸出報錯信號給外接 的報錯裝置進(jìn)行報錯，并使X射線管停止工作。
本發(fā)明的X射線管的電流控制方法及裝置，通過分時對燈絲電流和管電流進(jìn)行 各自的閉環(huán)增益控制。在待機(jī)階段、預(yù)備階段和開始曝光階段，X射線管中只有燈絲電 流，對燈絲電流進(jìn)行燈絲電流閉環(huán)增益控制，使燈絲電流快速并準(zhǔn)確地接近曝光所需的 電流；在曝光后階段，對管電流進(jìn)行管電流閉環(huán)增益控制，獲得高精度的管電流；從而 達(dá)到X射線管的電流精度高、穩(wěn)定性好的目的，并且省去多次反復(fù)調(diào)試的操作過程，使 用更加方便。


圖1是X射線管的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是一種現(xiàn)有技術(shù)的電路方框原理圖
圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施方式的電路方框原理圖
圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施方式的控制流程圖具體實施方式
下面結(jié)合附圖和本發(fā)明的優(yōu)選實施方式做進(jìn)一步的說明。
如圖3所示，這種X射線管的電流控制裝置包括包括由系統(tǒng)控制單元1、數(shù)模轉(zhuǎn) 換器2、電平調(diào)整單元3、燈絲逆變器4和燈絲變壓器5依序串接而成的驅(qū)動電路以及電 流增益控制支路，電流增益控制支路包括增益控制單元6和對燈絲變壓器4或X射線管7 進(jìn)行電流采樣的反饋支路，增益控制單元6串聯(lián)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器2與電平調(diào)整單元3之間； 反饋支路包括模擬選擇開關(guān)8、燈絲電流采樣單元9和管電流采樣單元10;燈絲電流采樣單元9和管電流采樣單元10的輸出端分別與模擬選擇開關(guān)8的兩個輸入端連接，模擬選 擇開關(guān)8的輸出端與增益控制單元6的控制輸入端連接，模擬選擇開關(guān)8的控制輸入端與 系統(tǒng)控制單元1的相應(yīng)輸出端連接。
增益控制單元6包括減法器11和衰減器12 ；減法器11的信號輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn) 換器2連接；減法器11的控制輸入端與模擬選擇開關(guān)8的輸出端連接；減法器11的信 號輸出端與衰減器12的控制輸入端連接；衰減器12的信號輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器2連接； 衰減器12的信號輸出端與電平調(diào)整單元3的信號輸入端連接。
如圖3所示，系統(tǒng)控制單元1，在待機(jī)時，輸出待機(jī)電壓值給數(shù)模轉(zhuǎn)換器2;在 收到預(yù)備控制信號時，輸出預(yù)備電壓值給數(shù)模轉(zhuǎn)換器2;在收到開始曝光控制信號時， 輸出開始曝光電壓值給數(shù)模轉(zhuǎn)換器2;在開始曝光控制信號輸入后經(jīng)0.1-lms的延遲，輸 出曝光后電壓值給數(shù)模轉(zhuǎn)換器2，同時輸出選擇信號給模擬選擇開關(guān)8。
系統(tǒng)控制單元還包括報錯處理模塊13，燈絲電流采樣單元9和管電流采樣單元 10的輸出端與系統(tǒng)控制單元1的相應(yīng)輸入端連接。
如圖3和圖4所示，這種X射線管的電流控制方法如下
待機(jī)狀態(tài)下，系統(tǒng)控制單元1根據(jù)不同球管的燈絲特性，查找相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系 表，輸出一個待機(jī)電壓值，該待機(jī)電壓值代表燈絲的啟動電流大小，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器2 轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號，并輸出給增益控制單元6中的減法器11和衰減器12，然后經(jīng)過 電平調(diào)整單元3進(jìn)行電平調(diào)整，輸出給燈絲逆變器4，燈絲逆變器4根據(jù)輸入的電壓信號 產(chǎn)生燈絲變壓器5的初級電流，再經(jīng)燈絲變壓器5變壓后輸出一個預(yù)定的穩(wěn)定的待機(jī)預(yù)熱 燈絲電流，對燈絲進(jìn)行預(yù)熱，同時燈絲變壓器5的初級電流通過燈絲電流采樣單元9反饋 燈絲電流電壓信號經(jīng)模擬選擇開關(guān)8給增益控制單元6中的減法器11，減法器11對來自 模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的電壓信號和來自模擬選擇開關(guān)8的燈絲電流電壓信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個 衰減量，輸出給衰減器12，衰減器12根據(jù)衰減量，調(diào)整對來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器2的電壓信號 的衰減幅度，相應(yīng)增加或減少電壓信號輸出的大小，構(gòu)成燈絲電流閉環(huán)增益回路，實現(xiàn) 該階段的實時閉環(huán)增益控制(即待機(jī)燈絲電流閉環(huán)增益控制)。預(yù)備狀態(tài)下和開始曝光狀 態(tài)下對燈絲電流的閉環(huán)增益控制與待機(jī)狀態(tài)下相同，其區(qū)別是在預(yù)備狀態(tài)下，實行預(yù) 備燈絲電流增益控制，系統(tǒng)控制單元1接收預(yù)備控制信號，輸出預(yù)備電壓值；在開始曝 光狀態(tài)下，實行開始曝光燈絲電流增益控制，系統(tǒng)控制單元1接收開始曝光控制信號， 輸出開始曝光電壓值。開始曝光后，經(jīng)0.1-lms延遲，系統(tǒng)控制單元1切換為輸出曝光 后電壓值，同時輸出選擇信號給模擬選擇開關(guān)8，切斷減法器11與燈絲電流采樣單元9的 連接，同時接通接通管電流采樣單元9與減法器11，減法器11、衰減器12、電平調(diào)整單 元3、燈絲逆變器4、燈絲變壓器5、管電流采樣單元10和模擬選擇開8關(guān)構(gòu)成管電流閉 環(huán)增益回路，使管電流穩(wěn)定(即管電流閉環(huán)增益控制)。通過將X射線管的電流控制按 時間順序劃分為四個狀態(tài)，每個狀態(tài)分別采用閉環(huán)增益控制，實現(xiàn)分時多環(huán)的閉環(huán)增益 控制，使得開始曝光后，管電流便在0.1-lms內(nèi)迅速穩(wěn)定在設(shè)定的管電流上，既達(dá)到精確 控制的目的，又相當(dāng)穩(wěn)定。
在另一種實施方式中，反饋支路可以僅包括燈絲電流采樣單元和管電流采樣單 元，燈絲電流采樣單元和管電流采樣單元的輸出端分別模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，模數(shù) 轉(zhuǎn)換器的輸出端與系統(tǒng)控制單元的相應(yīng)輸入端連接，反饋回來的電壓信號在系統(tǒng)控制單元進(jìn)行比較，并選擇其中一路作為反饋信號，輸出給增益控制單元。這種情況下，增益 控制單元可以采用一個數(shù)控衰減器。
在其它實施方式中，增益調(diào)整單元可以由其它的模擬電路作同等替換。
權(quán)利要求
1.一種X射線管的電流控制方法由系統(tǒng)控制單元輸出代表電流大小的電壓數(shù)值，經(jīng) 數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號，使燈絲逆變器產(chǎn)生燈絲變壓器的初級電流，燈絲變 壓器輸出次級電流驅(qū)動X射線管工作，其特征在于對X射線管的燈絲電流和管電流分 別采用閉環(huán)增益控制進(jìn)行分時控制。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線管的電流控制方法，其特征在于采用增益控制單元串聯(lián)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器與燈絲逆變器之間，通過燈絲電流采樣單元反 饋控制信號給增益控制單元對燈絲電流進(jìn)行閉環(huán)增益控制，通過管電流采樣單元反饋控 制信號給增益控制單元對管電流進(jìn)行閉環(huán)增益控制；在待機(jī)階段、曝光前階段及開始曝光階段，系統(tǒng)控制單元輸出代表燈絲電流大小的 電壓數(shù)值，并采用燈絲電流的閉環(huán)增益控制通過燈絲電流采樣單元對X射線管的燈絲 電流進(jìn)行采樣，將采樣得到的電壓信號作為反饋控制信號，增益控制單元根據(jù)反饋控制 信號相應(yīng)地減小或增大輸出的電壓信號；在曝光后階段，系統(tǒng)控制單元輸出代表管電流大小的電壓數(shù)值，同時切斷燈絲電流 的閉環(huán)增益控制，并切換為管電流的閉環(huán)增益控制通過管電流采樣單元對X射線管的 管電流進(jìn)行采樣，將采樣得到的電壓信號作為反饋控制信號，增益控制單元根據(jù)反饋控 制信號相應(yīng)地減小或增大輸出的電壓信號；當(dāng)回到待機(jī)階段，系統(tǒng)控制單元輸出代表燈絲電流大小的電壓數(shù)值，同時切斷管電 流的閉環(huán)增益控制，并切換為燈絲電流的閉環(huán)增益控制通過燈絲電流采樣單元對X射 線管的燈絲電流進(jìn)行采樣，將采樣得到的電壓信號作為反饋控制信號，增益控制單元根 據(jù)反饋控制信號相應(yīng)地減小或增大輸出的電壓信號。
3.如權(quán)利要求2所述的X射線管的電流控制方法，其特征在于通過設(shè)置模擬選擇 開關(guān)，對燈絲電流采樣單元和管電流采樣單元輸出的電壓信號進(jìn)行選擇，將其中之一作 為反饋控制信號，實現(xiàn)燈絲電流的閉環(huán)增益控制和管電流的閉環(huán)增益控制之間的相互切 換。
4.如權(quán)利要求2所述的X射線管的電流控制方法，其特征在于將燈絲電流采樣單 元和管電流采樣單元輸出的電壓信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓數(shù)值后輸入系統(tǒng) 控制單元，系統(tǒng)控制單元對兩個電壓數(shù)值進(jìn)行選擇，將其中之一作為反饋控制信號，實 現(xiàn)燈絲電流的閉環(huán)增益控制和管電流的閉環(huán)增益控制之間的相互切換。
5.如權(quán)利要求2-4所述的X射線管的電流控制方法，其特征在于所述系統(tǒng)控制單 元中設(shè)有多個電流和電壓值的對應(yīng)關(guān)系表，每個對應(yīng)關(guān)系表分別對應(yīng)一種X射線管的規(guī) 格，每個對應(yīng)關(guān)系表包括待機(jī)燈絲電流和待機(jī)電壓值、預(yù)備燈絲電流和預(yù)備電壓值、開 始曝光燈絲電流和開始曝光電壓值、曝光后管電流和曝光后電壓值四組數(shù)值。
6.如權(quán)利要求5所述的X射線管的電流控制方法，其特征在于所述系統(tǒng)控制單元 按如下順序輸出代表電流大小的電壓數(shù)值并采用相應(yīng)的閉環(huán)控制在待機(jī)時，系統(tǒng)控制單元輸出待機(jī)電壓值，采用待機(jī)電壓值進(jìn)行燈絲電流的閉環(huán)增 益控制；在收到預(yù)備控制信號時，系統(tǒng)控制單元輸出預(yù)備電壓值，采用預(yù)備電壓值進(jìn)行燈絲 電流的閉環(huán)增益控制；在收到開始曝光控制信號時，系統(tǒng)控制單元輸出開始曝光電壓值，采用預(yù)備電壓值進(jìn)行燈絲電流的閉環(huán)增益控制；在開始曝光控制信號輸入后經(jīng)Ο.Ι-lms的延遲，系統(tǒng)控制單元輸出相曝光后電壓值， 同時切換為采用曝光后電壓值進(jìn)行管電流的閉環(huán)增益控制；在回到待機(jī)時，系統(tǒng)控制單元系統(tǒng)控制單元輸出待機(jī)電壓值，同時切換為采用待機(jī) 電壓值進(jìn)行燈絲電流的閉環(huán)增益控制。
7.—種X射線管的電流控制裝置包括由系統(tǒng)控制單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電平調(diào)整單 元、燈絲逆變器和燈絲變壓器依序串接而成的驅(qū)動電路以及電流增益控制支路，電流增 益控制支路包括增益控制單元和對燈絲變壓器或X射線管進(jìn)行電流采樣的反饋支路，增 益控制單元串聯(lián)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器與電平調(diào)整單元之間，反饋支路的輸出端與增益控制單元 的控制輸入端連接，其特征是所述反饋支路包括模擬選擇開關(guān)、燈絲電流采樣單元和 管電流采樣單元；燈絲電流采樣單元和管電流采樣單元的輸出端分別與模擬選擇開關(guān)的 兩個輸入端連接，模擬選擇開關(guān)的輸出端與增益控制單元的控制輸入端連接，模擬選擇 開關(guān)的控制輸入端與系統(tǒng)控制單元的相應(yīng)輸出端連接。
8.如權(quán)利要求7所述的X射線管的電流控制裝置，其特征在于所述增益控制單元 包括減法器和衰減器；減法器的信號輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；減法器的控制輸入端與 模擬選擇開關(guān)的輸出端連接；減法器的信號輸出端與衰減器的控制輸入端連接；衰減器 的信號輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；衰減器的信號輸出端與電平調(diào)整單元的信號輸入端連 接。
9.一種X射線管的電流控制裝置包括由系統(tǒng)控制單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、電平調(diào)整單 元、燈絲逆變器和燈絲變壓器依序串接而成的驅(qū)動電路以及電流增益控制支路，電流增 益控制支路包括增益控制單元和對燈絲變壓器或X射線管進(jìn)行電流采樣的反饋支路，增 益控制單元串聯(lián)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器與電平調(diào)整單元之間，反饋支路的輸出端與增益控制單元 的控制輸入端連接，其特征是所述反饋支路包括燈絲電流采樣單元、管電流采樣單元 和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；燈絲電流采樣單元和管電流采樣單元的輸出端分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的相應(yīng) 輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與系統(tǒng)控制單元的相應(yīng)輸入端連接，系統(tǒng)控制單元相 應(yīng)的輸出端與增益控制單元的控制輸入端連接。
10.如權(quán)利要求9所述的X射線管的電流控制裝置，其特征在于所述增益控制單元 包括衰減器；衰減器的信號輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接；衰減器的控制輸入端與系統(tǒng)控制 單元相應(yīng)的輸出端連接；衰減器的信號輸出端與電平調(diào)整單元的信號輸入端連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種X射線管的電流控制方法及實施該控制方法的X射線管的電流控制裝置，通過模擬選擇開關(guān)選通燈絲電流采樣單元或管電流采樣單元，并反饋給增益控制單元，從而構(gòu)成兩個閉環(huán)增益控制回路，對這兩個閉環(huán)增益控制回路進(jìn)行分時控制，即分時對燈絲電流和管電流進(jìn)行增益控制。這樣對X射線管的電流進(jìn)行多環(huán)分時控制，既能將燈絲電流快速提高到接近曝光時所需要的電流，又在正常工作后能獲得更準(zhǔn)確的管電流，使X射線管實用方便，穩(wěn)定性好。
文檔編號H05G1/30GK102026466SQ201010570850
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者呂曉玲, 張興昌, 林彥獲 申請人:汕頭市超聲儀器研究所有限公司