РЕНТГЕНОДИАГНОСТИЧЕСКИЙ АППАРАТ Российский патент 1996 года по МПК H05G1/30 

Изобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно к рентгеновским аппаратам с регулировочным автотрансформатором.

Известны рентгеновские аппараты с регулировочными автотрансформаторами в главной цепи для предварительной установки высокого (анодного) напряжения или для автоматической регулировки высокого напряжения в процессе снимка.

В указанных аппаратах применяются аналоговые средства управления, вычисления и моделирования, что существенно сужает эффективность управления и его быстродействие.

Известны рентгеновские аппараты с регулировочным автотрансформатором, в которых обмотка автотрансформатора разделена на секции с количествами витков в различных секциях, распределенными по двоичному степенному закону, что позволяет осуществить цифровое управление автотрансформатором с помощью кодов замыкания его контакторов (далее коды контакторов).

Однако в этом аппарате отсутствует система связных установок высокого напряжения и анодного тока с использованием общих вычислительных средств и взаимозависимостей.

Наиболее близким к предлагаемому является рентгенодиагностический аппарат, содержащий последовательно соединенные регулировочный автотрансформатор, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель и рентгеновский излучатель, задатчики анодного тока и высокого напряжения, цифровые средства вычисления величин высокого напряжения и тока накала для требуемых условий съемки, с которыми связаны указанные задатчики, причем эти средства выполнены на основе ПЭВМ, которая через интерфейс связи передает вычисленные величины на исполнительные средства управления аппарата.

В этом аппарате связанное вычисление высокого напряжения и тока накала осуществлены на базе ПЭВМ, т. е. при использовании значительного объема вычислительных ресурсов.

Задача изобретения обеспечение связанного определения величин высокого напряжения и тока накала для получения требуемых величин высокого напряжения и анодного тока во всем диапазоне напряжений и токов при использовании ограниченного объема вычислительных ресурсов.

Для этого в рентгенодиагностическом аппарате, содержащем последовательно включенные регулировочный автотрансформатор, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель и рентгеновский излучатель, подключенный к нему блок накала, задатчики анодного тока и высокого напряжения, связанные с ними цифровые средства вычисления коэффициента трансформации автотрансформатора и тока накала и исполнительные средства для установки вычисленных величин, цифровые средства вычисления тока накала выполнены в виде решающего блока аналитической аппроксимации зависимости анодного тока трубки от тока накала и высокого напряжения, введено ПЗУ для хранения постоянных для данной трубки и определяемых заранее в процессе калибровки коэффициентов K₁, K₂, K₃, входящих в отрабатываемую решающим блоком аппроксимирующую зависимость, причем с решающим блоком соединены указанное ПЗУ, цифровые средства вычисления коэффициента трансформации автотрансформатора и задатчик анодного тока.

Сущность изобретения заключается в том, что авторами установлена возможность приближенного аналитического описания зависимости анодного тока I_а от высокого напряжения U_а и тока накала I_н во всем рабочем диапазоне изменений этих величин. В эту аналитическую зависимость входят при постоянных для данной конкретной рентгеновской трубки коэффициента K₁, K₂, K₃, которые определяются при калибровке аппарата. Наличие такой аналитической зависимости позволяет использовать для вычисления I_н существенно меньше вычислительных ресурсов по сравнению с ресурсами ПЭВМ.

На фиг. 1 приведена блок-схема рентгенодиагностического аппарата; на фиг. 2 типичные зависимости анодного тока рентгеновских трубок от тока накала при различных величинах высокого напряжения.

Рентгенодиагностический аппарат содержит последовательно соединенные регулировочный автотрансформатор 1 с дискретным подключением посредством контакторов его секций, количества витков в которых распределены по двоичному степенному закону, высоковольтный трансформатор 2, высоковольтный выпрямитель 3 и рентгеновский излучатель 4, подключенный также к застабилизированному блоку 5 накала с цифровым управлением посредством кодовых комбинаций.

К автотрансформатору 1 подключен выход цифрового блока 6 вычисления коэффициента трансформации k_тр, к входу которого подключен задатчик 7 высокого напряжения. Задатчик 8 анодного тока подключен к входу решающего блока 9 аналитической аппроксимации зависимости I_а от I_н и U_а. К другим входам блока 9 подключены дополнительный выход блока 6 и выходы ПЗУ 10 для хранения коэффициентов K₁, K₂, K₃, входящих в отрабатываемую решающим блоком 9 аппроксимирующую зависимость и постоянных для данной рентгеновской трубки. В неявном виде аппроксимирующая функция может быть обозначена как I_а=F(K₁, K₂, K₃, I_н, U_а). Найденная авторами функция связывает величины I_а, I_н, U_а во всем рабочем диапазоне их изменений, т. е. путем моделирования единственной зависимости можно охватить всю область рабочих уставок аппарата, что позволяет построить решающий блок 9 на основе известных принципов моделирования.

Рентгенодиагностический аппарат работает следующим образом.

Перед началом эксплуатации аппарата производят его калибровку на основе совокупности зависимостей I_а= f(I_н)i анодного тока трубки от тока накала при различных Uiа

. Типичный вид таких зависимостей приведен на фиг. 2. При использовании нагрузочной характеристики аппарата (прямая линия на фиг. 3) измерительным путем находят некоторое количество комбинаций величин Iiа, Ui,а Iiн для точек пересечения соответствующих зависимостей I_а= f(I_н)iс указанной нагрузочной кривой. Далее на основе известной аналитической аппроксимирующей зависимости I_а=F(K₁, K₂, K₃, I_н, U_а) и полученных комбинаций Iiа, Uiа, Iiн находят коэффициенты K₁, K₂, K₃, постоянные для данной трубки во всем диапазоне изменений I_а, U_а, I_н. Найденные коэффициенты K₁, K₂, K₃ записывают в ПЗУ 10. При замене трубки процедуру калибровки производят заново.

При работе аппарата с помощью задатчиков 7 и 8 в блоки 6 и 9 вводят требуемые U_а и I_а. Блок 6 производит вычисление коэффициента трансформации автотрансформатора 1 с учетом различных факторов и формирует кодовую комбинацию для управления контактами автотрансформатора 1. В этом аспекте работа аппарата в общем виде совпадает с работой известного аппарата.

На входы решающего блока 9 поступают уставка I_а с задатчика 8, коэффициенты K₁, K₂, K₃, входящие в отрабатываемую блоком 9 аппроксимирующую зависимость, и коэффициент трансформации k_тр с дополнительного выхода (информационного выхода) блока 6. При подстановке величины I_а, U_а (через k_тр), K₁, K₂, K₃ в указанную зависимость блок 9 решает соответствующее уравнение относительно I_н и формируют кодовую комбинацию согласно рассчитанной величине I_н, которая поступает на блок 5 накала. После этого запускается режим снимка аппарата.

Для практического удобства функции I_а=F(K₁, K₂, K₃, I_н, U_а) используется в обращенной форме, т. е. I_н=F'(K₁, K₂, K₃, I_а, U_а). Эта функция имеет вид
I_н=K₁ ·d₂+K₂ ·d+K₃, где d(I_а, U_а)=4log₂I_а-[3 log₂10+
+A(I_а)· log₂U_а]
A(I_а)=log₂I_а/8+0,225.

Таким образом, в предлагаемом аппарате реализуется автоматизированное задание величин U_а и I_н для требуемых уставок U_а и I_а по единой аппроксимирующей зависимости аналитического вида, что не требует применения значительных вычислительных ресурсов и ЗУ большой емкости.

Использование: рентгеновские аппараты с регулировочным автотрансформатором и цифровыми средствами задания установок высокого напряжения и тока накала. Сущность изобретения: в аппарате используется решающий блок аналитической аппроксимации зависимости I_а = (K₁, K₂, K₃, I_н, U_а), где I_а - анодный ток рентгеновской трубки; I_н - ток накала; U_а - высокое напряжение; K₁, K₂, K₃ - входящие в аппроксимирующую зависимость коэффициенты, постоянные для каждой конкретной трубки во всем диапазоне I_а, U_а, I_н и определяемые при калибровке аппарата. Использование аппроксимирующей зависимости аналитического характера для всего диапазона связанных изменений I_а, U_а, I_н позволило решить задачу автоматической уставки требуемых величин U_а и I_а путем задания коэффициента трансформации автотрансформатора и тока накала без использования значительных вычислительных ресурсов. 2 ил.

Рентгенодиагностический аппарат, содержащий последовательно включенные регулировочный автотрансформатор, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель и рентгеновский излучатель, подключенный к нему блок накала, задатчики анодного тока и высокого напряжения, цифровые средства вычисления коэффициента трансформации автотрансформатора и тока накала для требуемых условий съемки, к которым подключены указанные задатчики, и исполнительные средства для установки вычисленных величин, отличающийся тем, что цифровые средства вычисления тока накала выполнены в виде решающего блока аналитической аппроксимации зависимости анодного тока трубки от тока накала и высокого напряжения, введено ПЗУ для хранения постоянных для данной трубки и определяемых заранее в процессе калибровки коэффициентов K₁, K₂ и K₃, входящих в отрабатываемую решающим блоком аппроксимирующую зависимость, причем с решающим блоком соединены указанное ПЗУ, цифровые средства вычисления коэффициента трансформации автотрансформатора и задатчик анодного тока.