Рентгеновский аппарат Советский патент 1983 года по МПК H05G1/32 

Изобретение относится к рентген технике, а именно к рентгеновским паратам с целями стабилизации или гулирования высочого напряжения и анодного тока. Известен рентгеновский аппарат средствами стабилизации высокого напряжения на рентгеновской трубке содержащий подключенный к рентгено ской трубке измерительный делитель напряжения, схему сравнения, к вхо дам которой подключены измерительн делитель и источник опорного напря жения, низковольтный мостовой выпрямитель, одной диагональю подклю ченный к сети через первичную обмотку высоковольтного трансформато ра, а другой диагональю к средствам получения напряжения в зависимости от сигнала на выходе схемы сравнения 1 . . Недостатком этого аппарата является то, что при возможных появлениях газового разряда в трубке система стабилизации высокого напряжения не позволяет с достаточно надежностью обеспечить создание условий для прекращения такого раз ряда. Известен также рентгеновский ап парат , содержащий средства защиты рентгеновской трубки по величине анодного тока, содержащие включенные в цепь первичной обмотки трансформатора накала датчик тока накала датчик напряжения накала, схему деления к входам которой подключены датчик напряжения накгш и датчик тока накала, схему сравнения, к.входам которой подключены выход схему деления и источник опорного напряжения, а выход которой подключен к блоку регулирования напряжения накала, пороговое устройство, к входу которого подклю чен выход схемы деления и реле отключения высокого напряжения, к которому подключен выход порогово го устройства 2 . В известном аппарате на выходе схемы деления появляется сигнал, пропорциональный сопротивлению нит накала, которые однозначно связано с ее температурой, a,3Ha4jiT, и эмис сионной способностью, определяющей величин анодного тока при заданной величине анодного напряжения. Недостатком известного устройст ва является то, что в случае газового разряда в трубке, т.е. процесса, приводящего к изменению анодного тока без изменения температуры нити накала, система запиты трубки не сработает. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является рентгеновский аппарат, содержаний рентгеновскую трубку, подключенную через вьшрямитель к стабилизатору высокого напряжения, содержащему широкополосный регулятор переменного напряжения и цепь обратной связи с датчиком напряжения на трубке, связанную с регулятором переменного напряжения, и к стабилизатору анодного тока, содержащему регулятор тока накала и цепь обратной связи с датчиком анодного тока, подключенную к регулятору тока накала, средства защиты трубки от перегрузки в виде ограничительного сопротивления, включенного в высоковольтную цепь аппарата З . Недостатком известного аппарата является пониженный КПД источника питания и его повышенные габариты иэ-за значительной величины ограничительного сопротивления (1 кОм на 1 кВ), приводящей к увеличению тепловыделения в высоковольтном выпрямителе и связанной с этим необходимостью увеличения размеров высоковольтного устройства и введению системы принудительного охлаждения. Выбор компромиссной величины ограничительного сопротивления снижает надежность работы аппарата. Цель изобретения - повышение надежности аппарата в работе при одновременном снижении габаритов и повышении КПД. Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновском аппарате, содержащем рентгеновскую трубку, подключенную через выпрямитель к стабилизатору высокого напряжения, содержащему ыирокополосный регулятор переменного напряжения и цепь обратной связи с датчиком напряжения на трубке связанную с регулятором переменного напряжения, и к стабилизатору анодного тока, содержащему регулятор тока накала и цепь обратной связи с датчиком анодного тока, подключенную к регулятору тока накала, средства защиты трубки от перегрузки содержат схему деления, пороговое устройство с регули.руемой уставкой н ограничителями величины входного напряжения, сумматор причем к входам схемы деления подключены датчик напряжения на трубке и датчик тока, выход схемы деления подключен к входу порогового устройства, выход которого подключен к одному входу сумматора, через который схема обратной связи стабилизатора высокого напряхсения связана с широкополосным регулятором переменного напряжения. При этом пороговое устройство одержит операционный делитель, пааллельно выходу которого подключена епочка из встречно включенных ограничительных стабилитронов, средстворегулирования уставки, первый вход усилителя через первый резистор подключен к выходу схемы деления, а через второй резистор - к средству регулирования уставки, и второй вход усилителя через третий резистор заземлен.

На фиг, 1 и 2 показаны схема рентгеновского аппарата и характеритика порогового устройства.

Рентгеновский аппарат содержит стабилизатор 1 высокого напряжения который включает в себя широкополосный регулятор 2 переменного напряжения, своим выkoдoм подключенные к входу высоковольтного выпрямителя 3, выход которого подключен к выходным клеммам 4, к которым подключены нагрузка - рентгеновская трубка 5. С управляющим входом регулятора 2 соединен выход сумматора б, к одному из входов которого подключен выход регулятора 7 напряжения, в-ход которого соединен с выходом первой схемы 8 сравнения. Первый вход схемы 8 сравнения подключен к выходу датчика 9 напряжения, а второй ее вход - к выходу первого источника 10 опорного напряжения.

К выходным клеммам 11 стабилизатора 12 анодного тока подсоединена цепь накала катода рентгеновской трубки 5. Регулятор 13 цепи накала своим выходом соединен с выходными клеммами 11, а входом - с выходом регулятора 14 тока, вход которого соединен с выходом второй схемы 15 сравнения, первый вход которой соединен с выходом датчика 16 тока, включенного последовательно с разрядным промежутком рентгеновс КОй трубки 5. Второй вход схему 15 сравнения соединен с выходом второго источника 17 опорного напряжения. Выход датчика 16 тока подсоединен также ко входу делителя 18 аналоговой арифметической схемы 19 деления, вход делимого 20 которой соединен с выходом датчика 9 напряжения. Выход схемы 19 деления подключен ко входу порогового устройства 21 со средствами регулирования уставки 22, и ограничительньтми стабилитронами 23 и 24, служащими для ограничения выходного напряжения .порогового устройства 21. Выход порогового устройства 21 подсоединен ко второму входу сумматора б. Ограничительный стабилитрон 23 соединен последовательно со встречно включенным стабилитроном 24.

Стабилитроны 23 и 24 включены параллельно выходу порогового устройства 21. Электрические параметры стабилитронов 23 и 24 таковы, что они определяют необходимую для

нормальной работы системы характеристику порогового устройства 21 (фиг. 2).

Рентгеновский аппарат работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика 9 напряжения на трубке 5 поступает на первый вход первой схемы 8 сравнения, где сравнивается с напряжением первого источника 10 опорно0го напряжения, поступа щим на второй вход. Разностный сигнал усиливается регулятором 7 напряжения и подается на первый вход сумматора 6, обеспечивая отрицательную связь по напряжению.

5

Сигнал с выхода датчика 16 анодного тока подается на первый вход второй схемы 15 сравнения, где сравнивается с опорным напряжением, поступающим на второй вход схемы

0 15 сравнения от второго источника 17 опорного напряжения. Разностный сигнал усиливается регулятором 14 . тока и подается на регулятор 13 накальной цепи, который обеспечива5ет нужное воздействие на величину тока, чтобы скомпенсировать первоначальное изменение анодного тока Зд Таким образом, замыкается отрицательная обратная связь по току.

0

Одновременно сигнал с датчика 9 напряжения подается на вход делимого 20 схемы 19 деления, на вход делителя 18 которого подается сигнал с выхода датчика 16 анодного

5 тока.

Схема 19 деления осуществляет операцию деления сигнала, пропорционального величине высокого Напряжения UH на рентгеновской трубке 5, на сигнал, пропорциональный

0 величине анодного тока Ос , т.е. на выходе схемы 19 деления появляется сигнал, пропорциональный внутреннему сопротивлению Я, трубки 5. Этот сигнал содержит информацию

5 о наличии возмущений, влияющих на изменение внутреннего сопротивления рентгеновской трубки 5. До определенной величины сопротивления не создающего снижения на0пряжения обрабатывания по сравнению с уровнем уставки порогового устройства 21 с регулируемой уставкой 22 и ограничителями 23 и 24 выходного напряжения порогового

5 устройства 21, цепи обратной связи по напряжению и току работают в режиме стабилизации. При снижении выходного сигнала схемы 19 деления до значения меньшего уровня уставки порогового устройства 21,

0 последнее срабатывает и переходит в состояние, когда его выходное напряжение превышает максимальный сигнал с выхода регулятора 7 на- пряжения (выходная характерист1 5

ка порогового устройства 21, при /величине входного сигнала правее точки А на фиг. 2) . Широкополосный регулятор 2 переменного напряжения при этом запирается, и выходное напряжение Uy, на выходных клеммах 4 снижается до тех пор,

. пока не прекратится газовый разряд в рентгеновской трубке. Тогда сигнал на входе порогового устройства 21 становится по величине больше уровня уставки его срабатывания, и система автоматически входит в режим стабилизации по току 3q и по высокому напряжснию Цц . Более подробно работа порогового устройства 21 сводится к следующей последовательности.

Переменный резистор 22 во эходНой цепи порогового устройства позволяет обеспечить исходное состояние порогового устройства 21 в ре жиме газового разряда.

Если под высоким потенциалом . находится минус высоковольтного выпрямителя 3, а транзисторный широкополосный регулятор 2 отпирается отрицательным напряжением с выхода сумматора б, то в режиме стабилизации (при рабочем значении внутреннего сопротивления peHTrieновской трубки 5) пороговое устройство 21 имеет выходное напряжение, определяемое ограничительным стабилитроном 23, на уровне Напряжекие порога срабатывания по входу порогового устройства 21, соответствующее точке А на фиг. 2, задается.уставкой порога срабатывания с помощью переменного резистора 22. Полярность напряжения порога срабатывания и его величина полностью определяется как выходHoif характеристикой схемы 19 деления, таки допустимым уровнем внутреннего сопротивления рентгеновско трубки 5. Отридательное напряжение с выхода порогового устройства 21 может быть скомпенсировано встречно включенным напряжением смещения и сумматора б, поэтому оно не будет оказывать дополнительное отпирающее воздействие на широкополосный регулятор при работе в режиме стабилизации системы автоматического регулирования (или может быть скомпенсировано несимметричным выходным напряжением при входном нулевом сигналё с выхода регулятора 7 напряжения, причем сигналом противоположной полярности по отношению к выходному сигналу порогового устройства 21) .

При снижении уровня сигнала с входа схемы 19 деления (режим газового пробоя) сигнал на входе порогового устройства 21 становк йся меньше по величине заданного уставкой уровня порога срабатывания, (фиг. 2), и пороговое устройство переходит в другое устойчивое сос- тояние, соответствующее выходному напряжению и в„, 15В, определяемого напряжением источников питания и характеристикой 24, что по заранее выбранной величине максимально возtО ножного при регулировании в режиме стабилизации выходного нё1пряжения регулятора 7 напряжения, превышает, по крайней мере, HaAU. vbu 9ЫХ 5 Этот сигнал на5 дежно обеспечивает запирание широкополосного регулятора 2 переменного напряжения, иу таким образом, снижение уровня высокого напряжения на трубке 5 и прекращение газового

0 разряда в ней.

Для нормальной работы системы .автоматического регулирования нербходимо, чтобы элементы: датчик напряжения 9 и тока 16, схемы19

5 деления, пороговое устройство 21 и регулятор 2 переменного напряже-; ния с высоковольтным выпрямителем . 3 - были достаточно широкополосны- ,. ми. Это требование удовлетворяется,

-. если в качестве регулятора 2 пере. менного напряжения использовать достаточно широкополосную схему, например транзисторный регулятор. Остальные элементы являются достаточно быстродействующими, так как

5 в качестве датчика 9 используется компенсированный делитель напряжения на сопротивлениях, а в качестве датчика 16 - высоковольтное сопротивление, соответственно для

0 датчика тока.

Пороговое устройство 21 со сред- ствами регулирования уставки 22 и ограничительными стабилитронами

5 23 и 24, величины выходного напряжения порогового устройства в соответствии с фиг. 2 и схема 19 деления, выполненные на высоковольтных операционных усилителях, имеютi

0 также хорошие динамические характеристики. В качестве порогового устройства 21 может быть применено любое другое устройство, вьптолняющее функции и имеющее входные-выход5 иыв характеристики порогового устройства 21,Таким.образом, введение схемы деЯения и порогового устройства со

0 средствами регулирования уставки и ограничения величины выходного напряжения с их соответствующими описанию связями обеспечивает возможность отказаться от необходимости

5 включения в высоковольтную часть

аппарата последовательно с рентгеновской труСкой ограничительного сопротивления. Этим обеспечивается

возможность повышения КПД аппарата, уменьшение его габаритов при высокой надежности работы.

1.РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ, содерясащий рентгеновскую трубку, подключенную через выпрямитель к стабилизатору высокого напряжения, ; содержащему широкополосный регулятор переменного напряжения и цепь : .обратной свцзи с датчиком напряжения на трубке, связанную с регулятором переменного напряжения, и к стабилизатору анодного тока, содержащему регулятор тока накала,и цепь . обратной связи с датчиком анодного тока, подключенную к регулятору трка накала, средства заи5иты трубки от перегрузок, отли чающий с я тем, что, с целью повышения надежности аппарата в работе при одновременном снижении габаритов и повышении КПД, средства згициты трубки от перегрузки содержат схему деления, пороговое устройство с регулируемой уставкой : и ограничителями величины выходного напряжения, сумматор, причем к входам схемы деления подключены датчик напряжения на трУбке и датчик тока, выход схемы деления подключен к входу порогового устройства, выход которого подк/йочен к одному входу сумматора, через который схема обратной связи стабилизатора высокого напряжения связана с широкополосСП ным регулятором переменного напряжения. с 2. Аппарат по П. 1, о т л и чающийся тем, что пороговое устройство содержит операционный усилитель, параллельно выходу которого подключена цепочка из встречно включенных ограничительных стабилитронов средство регулировао ния уставки, парный вход усилителя П через первый резистор подключен к выходу схемы деления, а через второй : :о : ел резистор - к средству регулирования ;уставки, второй вход усилителя через третий резистор заземлен.