第四章-X线机控制部分

第四章X线机控制部分范能胜4.1概述发展阶段：三钮控制系统：KV,mA,S二钮控制系统：KV,mAS单钮控制：KV零钮控制：4.1.1对电路的基本要求1．可调管电流:控制X线量。2．可调管电压:控制X线质。3．可调曝光时间:控制X线的发生时间。4.1.2基本电路电源电路控制电路灯丝加热电路各种应用设备电路高压发生电路X线管1、电源电路：为X线机控制台内的自耦变压器输送电能的电路。电源闸刀电源线电源保险丝机器通断按钮接触器等元件构成。2、X线灯丝加热电路：为X线管灯丝提供加热电压的电路，包括：灯丝初级电路：自耦变压器到灯丝变压器初级线圈；灯丝次级电路：灯丝变压器次级输出到X线管阴极。3、高压发生电路：指将自耦变压器供给的低电压转化为高电压输送到X线管两极的电路。高压初级电路：指由自耦变压器输出端至高压变压器初级线圈所构成的回路。高压次级电路：高压变压器次级输出到X线管的两端。4、控制电路:它是指控制X线发生和停止，以及与此相关的各种电路所构成的系统。脚闸、手开关、各种继电器或接触器和限时电路等基本控制电路。点片摄影、滤线器摄影、体层摄影等控制电路。台次交换、旋转阳极启动、延时、保护和容量保护等电路。补充知识：自耦变压器1、自耦变压的结构特点：铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。降压升压调压变压器是一种典型的自耦变压器，它的构造如图所示：1.变电压：2.变电流：根据2121nnUU2211IUIU122121IInnUU2、自耦变压器工作原理3.初次级电流的关系：根据变压器的同名端可以判断，初次级电流I1和I2方向相反，流过公共绕组N2的是一个合流I=I1-I2，在初次电压不太高的情况下，I1和I2相差不大，流过公共绕组的电流很小，因此这部分的线圈可用截面积较小的导线。3、自耦变压器种类1）滑动调压式：2）抽头调压式：1、构造弹簧电磁铁触点补充知识：电磁继电器衔铁2、工作电路低压控制电路高压工作电路S1MSM3、作用用＿＿＿＿＿＿控制＿＿＿＿＿＿，（安全、方便），还可实现远距离操作和自动控制。低电压、弱电流高电压、强电流3、触点和线圈表示方法1、常开触点：2、常闭触点：3、线圈：4、继电器产品5、含有继电器的控制电路4.2电源电路一、X线机电源电路1、F30型X线机电源电路2、XG-200型电源电路开关机回路自锁回路2、XG-200型电源电路自藕变压器供电回路二、X线机对电源电阻的要求1、负载因素α：2.1UEEa2、不同电源电压对电源内阻的要求：由上式可以看出，采用380V供电比采用220V供电对电源电阻的要求低。306.000283.0Er4.3高压初级电路和管电压调整电路高压初级电路包括：管电压调节电路管电压控制电路管电压预示电路管电压补偿电路高压初级电路直接影响到X线的质。4.3.1管电压控制方法：用接触器控制高压初级电路用晶闸管控制高压初级电路初、次级配合控制与三极X线管控制。1、接触器控制：（1）单个接触器控制防“突波”电阻自耦变压器高压变压器摄影高压初级回路（2）两个接触器控制闭合后曝光开始断开后曝光结束电磁继电器控制的缺点：有机械装置，动作速度；噪音大；触点容易氧化造成接触不良；不容易实现时序控制；2、用可控硅（晶闸管）控制：①避免电弧放电，且控制敏捷，无噪声、电路压降低。②动作速度快，易实现零序控制曝光。单相供电可控硅控制电路摄影准备接触器透视接触器触点摄影高压初级回路采用双向可控硅的优点：1、具有对称的伏安特性；2、不需要两个相互绝缘的控制信号和散热器；3、过电压能力强；4、能承受的电压上升率高；5、触发信号可以是直流、交流或脉冲信号。三相供电可控硅控制电路3、高压初、次级配合控制：控制方法：高压初级电路串联一个高压预上接触器触点，次级正负供电端各串联一个真空三极管或四级管。工作过程：曝光时预上预上接触器触点先闭合，但次级真空管栅极并未加控制电压，只有栅极加上控制电压时，X线才能发生。优点：4.3.2高压调节方法：调节初级电压调节高压变压器初级绕组匝数调节高压次级电压输出分档可调连续可调１.１、初级电压调节——分档可调方法：自耦变压器的输出端引出许多抽头，通过选择不同的输出抽头，从而选择了不同的输出电压。优点：电路简单。缺点：调节不够细致；自耦变压器需许多抽头，绝缘困难。高压初级电压分档可调１.２、初级电压调节——连续可调方法：通过调节碳轮在自耦变压器外表面滑动获得不同的输出电压。优点：调节细致；缺点：由于自耦变压器外表面绝缘层被去掉，易造成接触不良或匝间短路。高压变压器初级绕组摄影千伏调节碳轮自耦变压器２．调节高压初级线圈匝数方法：高压变压器初级绕组引出很多抽头，通过选择不同抽头，从而获得不同变压比的目的；缺点：高压变压器工艺复杂，绝缘困难。以匈牙利ＥＤＲ－７５０Ｂ型Ｘ线机为代表。EDR-750高压初级：)7,2,1(21)1(knnkk３、调节高压次级输出电压高压调整管比较器4.3.3管电压预示和管电压补偿1、什么是管电压预示：1）管电压很高，无法直接测量；2）在X线发生前就需要根据拍摄部位不同选择不同的管电压；3）通过间接测量的方式，先测量初级输入电压，根据变压器变比计算出次级负载空载电压。2、管电压补偿(KV补偿)：1）概念：由于电源电阻、自耦变压器阻抗、高压变压器阻抗及其他器件内阻的存在，X线发生时电路中将产生电压降，管电流越大，产生的电压降也就越大，所以需要对这个电压降进行补偿。曝光主电路等效电路XXIRRnRnRnmnmEE)]([4322212202）补偿原理：用某种方法按不同管电流预先增加高压变压器初级电压，以补偿负载时的电压降，补偿的kV值正好等于负载时降落的kV数值。管电压的补偿分为平移补偿和斜率补偿两部分。X轴Y轴0mA100mA200mA300mA400mA500mAU1(V)Ua(kv)ABCV2V1V0空载线负载线平移线EX0mE0KV补偿原理曲线管电压曲线平移原理图X轴Y轴X轴Y轴预示管电压空载时初级电压预示管电压空载时初级电压500mA400mA300mA200mA100mA0mA空载负载U1U1+UcUa00KVKV100mA500mAUCU1cba平移校正电路图平移校正原理图空载时负载时管电压曲线斜率校正原理预示管电压空载时初级电压U1U1'UrdKVU1斜率校正电路图初级电压预示电压0mA100mA200mA300mA400mA500mA曲线斜率与管电流关系rerdUa补偿电路形式：电阻式KV补偿电路变压器式KV补偿电路电阻式补偿电路平移补偿电阻斜率校正电阻变压器式补偿电路平移变压器斜率校正变压器4.3.4高压初级电路实例找出以下电路管电压控制和调节管电预示和补偿空间电荷抵偿电路（初级）XG-200型X线机高压初级电路4.4X线管电流调节电路原理：灯丝加热电压Uf↑→灯丝温度↑→灯丝发射的电子数量↑→管电流Ia↑→X线量↑基本组成：稳压电路管电流调节电路灯丝预热和增温电路（可选）空间电荷抵偿电路（次级）管电流调节基本电路4.4.1基本电路组成4.4.2X线管空间电荷抵偿器1、什么是空间电荷效应？由于空间电荷的影响，使得管电流随着管电压的升高而增大，称之为~。灯丝发射特性曲线2、空间电荷抵偿原理UaIa不变1、线性抵偿：1）补偿变压器的初级线圈并接在高压初级电路，其次级输出电压与稳压变压器的次级输出电压反相串联，使灯丝加热电压随管电压上升而降低。2）在空间电荷补偿变压器上有多个抽头与mA选择器联动来改变补偿电压。··2、非线性抵偿：采用多斜率补偿，能够在大范围内取得较好的补偿效果，主要在大型X线机采用这种补偿电路。WYKVAABB··T1T2T3补充知识：谐振式磁饱和稳压器磁饱和：在电磁铁中，当线圈中的电流增大到一定程度时，B不再随H的增加而增大，称为磁饱和。2、磁饱和稳压原理：磁饱和变压器的铁心截面与一般的变压器不同，初级线圈L1铁心截面积大，为非饱和线圈；次级线圈L2的铁心截面积小，为饱和线圈，谐振式磁饱和稳压器IIcIL谐振式磁饱和稳压器原理图谐振式磁饱和稳压器电路图三、XG-200型管电流调节电路电路结构：器件名称和作用；电路分析：床下X线管灯丝供电回路；包括大小焦点灯丝供电回路。床上X线管灯丝供电回路；包括大小焦点灯丝供电回路。XG-200型X线机灯丝初级电路空间电荷抵偿变压器大小焦点灯丝变压器初级管电流选择摄影管电流调节电阻透视管电流调节电阻透视小焦点灯丝加热胃肠摄影灯丝加热小焦点灯丝加热供电回路大焦点灯丝加热供电回路4.5高压整流和管电流测量电路自整流及管电流测量电路单相全波整流及管电流测量电路三相整流及管电流测量电路三相十二管三相六管4.5.1自整流及管电流测量电路利用X线管自身的单相导电性来实现高压整流。缺点：效率低；Ｘ线管承受反相高压。4.5.2单相全波整流及管电流测量1、整流电路：2、管电流测量电路：1）电容电流的形成：由于高压变压器次级电压很高，在线圈的匝与匝之间、层与层之间，线圈对地之间和高压电缆心线对地之间，均能形成电容。高压发生时，即产生电容电流，电容电流在2~6mA之间。电容电流形成示意图直流电表2）电容电流对管电流测量的影响：（1）摄影管电流的选择一般在100mA以上，2~6mA的电容电流对测量影响小；（2）透视管电流一般为1~5mA，电视透视0.5~2mA，所以电容电流对管电流测量的影响不可忽视。3）电容电流的抵偿方法电阻抵偿法变压器抵偿法（1）电阻抵偿方法：分流电阻优点：电路简单；缺点：由于电容电流随管电压的高低而变化，但电阻抵偿法抵偿值固定，容易造成抵偿过多或抵偿不足。（2）变压器抵偿法电容电流抵偿绕组仪表整流电路摄影接触器透视接触器摄影时JC3工作，JC1不工作，常闭触点断开。透视时JC1工作，JC3不工作。4.5.3三相整流及管电流测量电路优点：①脉动率小：②缩短了最短曝光时间：单相最短曝光时间为10ms，三相为3ms。%100maxminmaxUUU③X线输出剂量大，是单相全波桥式整流高压次级电路的1.5倍（六波）~2倍（十二波）；④不会造成供电系统严重失衡；⑤放宽了对电源电阻的要求；缺点：①电路复杂，体积庞大，造价高；②三相自耦变压器沿磁导体的安匝分配不均匀，使电压波形变坏。1、简单三相六峰整流电路bc?abc三角形接法Y形接法管电流测量电路2、三相双重六峰整流及管电压测量电路3、三相十二波桥式整流高压次级电路△/Y·△法连接4.5.4XG-200型X线机管电流测量电路透视高压次级及管电流测量电路透视高压次级及管电压测量电路普通摄影高压次级及管电压电路胃肠摄影高压次级及管电压测量电路4.6计时器作用：用来控制X线的发生时间，并且在各时间段内均有较高精度；分类：机械计时器（已淘汰）；电子计时器；光电自动计时器；4.6.1阻容计时器1、基本电路组成：RC2、晶体管式阻容计时电路限时电路限时保护电路2、晶体管式阻容计时电路×××√√√？2、晶体管式阻容计时电路×√××2、晶体管式阻容计时电路××√√√√××3、集成电路阻容计时电路4.6.2数字时钟计时电路4.7自动曝光控制电路传统的曝光量控制方法及缺点什么是X线机的自动曝光控制？自动曝光控制的实现方法？自动曝光控制实现形式单按钮自动曝光控制：只需选择管电压，配合自动降落负载装置，自动选择最大管电流和最小曝光时间；无按钮自动曝光：管电压、管电流和曝光时间都由机器自动选择，常用于透视系统。4.7.1管电流自动降落负载原理1、什么是降落负载曝光？自X线管最大允许功率开始曝光，以后将按X线管瞬时功率曲线随时间而连续或分段自动降低负载，称之~。分为连续降落和分级降落。管电流分档2、降落负载曝光原理：管电压恒定，因此通过自动连续降落或递减管电流来使X线管功率