变频x线机的特点可实现实时控制输出稳定.pptVIP

变频X线机 黄 勇 医学影像工程系 工频X线机的局限性 结构笨重、自动化程度低 工频X线机的局限性 防护水平低、图像质量差 工频X线机的局限性 曝光参数精度低 KV与mA是相互关联的，依靠KV补偿和空间电荷补偿的方法，曝光精度仍然很低 曝光时间精度难以控制 变压器的剩磁现象、电感性限制了最短的曝光时间以及对电路的冲击 变频X线机的特点 可输出高质量X线 输出剂量大 可实现实时控制 输出稳定、重复性好 体积大大缩小 可实现智能化 曝光时间可以更短 使用直流电源供电 变频原理(逆变原理)--1 桥式方波逆变电路原理 桥式方波逆变电路特点 在频率一定的情况下，电压的输入输出特性由下式决定： UIN/UOUT=N1/N2 N1为变压器的初级匝数 N2为变压器的次级匝数 所以，输出电压的改变依靠输入电压的改变来实现，改变交流电源的输入电压即可。 在岛津的变频式灯丝加热电路中用到此类变频电路，只是频率比较低（如125Hz）的情况下Q1，Q2，Q3和Q4用大功率三极管，而频率较高（如15kHz）时我们应使用大功率场效应管。（其原因与开关管的关断时间有关） 变频原理(逆变原理)--2 串联谐振逆变电路原理 电流输出波形 串联谐振逆变电路原理 等效电路 串联谐振逆变电路原理 等效电路 串联谐振逆变电路原理 由上可知，负载R上的功率P与电源频率ω有关。 当ω=ω0= 的频率时,负载R上的功率P最大。 当频率偏移ω0时，功率P就会减小。 KV的控制方法 而P= KV·mA，所以在一定的mA下，要控制KV的大小，只要控制功率P的大小，也就是控制频率ω的大小即可。 在频率控制电路中，有一个频率储存电路，它在预设的KV和mA下可得到一个控制频率ω，由此来得到我们预设的KV值。 实际控制方式(以岛津UD150-B为例) 第一步：预设管电压和管电流，同时在频率储存电路的存储器（ROM）中得到相应的频率数值ω 。 第二步：开始曝光。频率以最高频率30kHz提升KV，当KV上升到预设KV的95%时，切换到ROM中的ω。 第三步：实测的管电压与预设的管电压比较来控制频率的变化，以实现管电压的精确控制。 不同负载情况下的控制信号 变频的波形变化 管电压波形例图 变频X线机的特点 可输出高质量X线 输出剂量大 变频X线机的特点 可实现实时控制 输出稳定、重复性好 变频X线机的特点 体积大大缩小、重量减轻 变频X线机的特点 可实现智能化 变频X线机的特点 曝光时间可以更短 使用直流电源供电 * Shanghai Medical Instrumentation College * 上海医疗器械高等专科学校 500mA X线机的高压发生器和操作控制台 KV T(s) 100 0.01 0.02 0.03 0.04 0 40 不稳定的X射线 软X射线 整流滤波 直流电源 逆变电路 负载（高压变压器） 交流电源 交流电源 1 2 4 3 A B 矩形波发生器 Q1 Q2 Q4 Q3 U 1,4 U 2,3 t t t UAB 0 0 0 注：U 1,4 为高电平时表示Q1与Q4同时导通，UAB得到正向电压；U 2,3为高电平时表示Q2与Q3同时导通，UAB得到反向电压。 整流滤波 直流电源 逆变电路 负载（高压变压器） 交流电源 频率控制器 交流电源 1 2 4 3 A B Q1 Q2 Q4 Q3 C L D1 D3 D2 D4 0 t 0 t 0 t 控制信号 控制Q1,Q4 控制Q2,Q3 Q1,Q4导通 Q2,Q3导通 D2,D3导通 D1,D4导通 i i v L C ~ E R L C ~ E R Q1，Q2，Q3和 Q4是IGBT，即 绝缘栅双极晶 体管 本装置的谐振频 率为32kHz, 由于 IGBT的关断有一 定的延迟时间,故 最高频率为30kHz. Q1，Q2，Q3和 Q4是IGBT，即 绝缘栅双极晶 体管 本装置的谐振频 率为32kHz, 由于 IGBT的关断有一 定的延迟时间,故 最高频率为30kHz. Q1，Q2，Q3和 Q4是IGBT，即 绝缘栅双极晶 体管 本装置的谐振频 率为32kHz, 由于 IGBT的关断有一 定的延迟时间,故 最高频率为30kHz. 透视状态下（固定频率18kHz） 摄影状态下（可变频率） 整流 滤波 逆变器 高压变压器 高压整流 高压滤波 U t 交流电 直流点 低纹波直流电压 高频电压 交流高压 摄影状态下 100KV 500mA 1m