Устройство для определения высокого напряжения на рентгеновской трубке Советский патент 1989 года по МПК H05G1/26 

1

Изобретение относится к области рентгенотехнике и может использоваться для определения высокого напряжения на рентгеновской трубке радиационным методом.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона измерений без изменения рабочего диапазона делителя .

На чертеже .приведена схема устройства для определения высокого напряжения на рентгеновской трубке.

Устройство, работающее в пучке рентгеновской трубки 3, содержит фильтры 2, 3 различной толщины, установленные за ними полупроводниковые детекторы 4, 5 излучения, первый 6 и второй 7 усилители сигналов детекторов 4, 5 с регулируемым коэффициентом усиления, певый 8 и второй 9 компараторы, на первые входы которых подано первое опорное напряжение U-1, третий 10 и четвертый 11 компараторы, на.первые входы которых подано второе опорное напряжение U г, первую 12 и вторую 13 трехвхо- довые логические схемы совпадения по высокому уровню (схемы И), первую 4 и вторую 15 двухвходовые логичес. кие схемы совпадения по высокому уровню (схемы И), первый 16 и второй 17 инверторы, генератор 18 прямоугольных импульсов тактовой частоты, реверсивный счетчик 19, цифроанало- говый преобразователь (ЦАП) 20, выход которого подключен к входам регулирования усиления усилителей 6, 7, пятый 21 и шестой 22 компараторы, на первые входы которых подано третье опорное напряжение Го, третью 23 и четвертую 24 трехвходовые логические схемы совпадения по высокому

Јь vl

о

0 № рО

уровню (схемы И ), третий 25 и четвертый 26 инверторы и делитель 27. Вторые входы первого 8, третьего 10 и пятого 21 компараторов подключены к выходу усилителя 6, Вторые входы второго 9, четвертого 11 и шестого 22 компараторов подключены к выходу усилителя 7. Выходы первого компаратора 8, третьего компаратора 10 и первого инвертора 16 подключены к входам первой трехвходовой логической схемы 12 совпадения, выход которой подключен к первому входу первой двухвходовой логической схемы 14 совпадения и входу второго инвертора 17, Выходы второго компаратора 9, четвертого компаратора 11 и второго инвертора 17 подключены к входам второй трехвходовой логической схемы 13 совпадения, выход которой подключен к первому входу второй двухвходовой логической схемы 15 совпадения и входу первого инвертора 16. Выход генератора 18 подключен к вторым входам двухвходовых логических схем 14 и 15 совпадения, а также третьим входам третьей и четвертой трехвходовых логических схем 23 и 24 совпадения, к первым двум входам каждой из которых подключены соответственно пятый компаратор 21 и третий инвертор 25, шестой компаратор 22 и четвертый инвертор 26. Выходы двухвходовых логических схем 14 и 15 совпадения подключены к первому входу реверсивного счетчика 19, к другому входу которого подключены выходы третьей и четвертой трехвходовых логических схем 23 и 24 совпадения. Выход реверсивного счетчика 19 подключен к входу ЦДЛ 20. Выходы усилителей 6 и 7 подключены к входам делителя 27.

Устройство работает следующим образом.

С помощью опорных напряжений U, , UQ.S Ui, задаются три порога срабатывания компараторов 8-11 и 21, 22. Напряжения Uo и По, соответствуют минимальному и максимальному значениям напряжений, определяющих границы диапазона входных сигналов оконечного устройства - делителя 27. Напряжение T i , которое берется много меньшим напряжения U, не разрешает воздействие на усилители 6 и 7 со стороны 11АП 20 в том случае, когда

сигналы на их выходе находятся на уровне шумов (помех).

При включении высокого напряжения рентгеновская трубка 1 генерирует излучение, которое, пройдя через фильтры 2, 3, преобразуется в прлу- проводниковых детекторах 4, 5 в электрический сигнал, пропорциональный

0 интенсивности излучения. По превышении сигналом на выходе, например, усилителя 7 величины напряжения Щ срабатывает компартор 9. Это обусловливает появление на выходе схемы

5 13 совпадения высокого уровня напряжения .

Высокий уровень напряжения с выхода схемы 13 поступает на вход схемы 15, разрешая прохождение через

0 него прямоугольных импульсов тактовой частоты, вырабатываемых генератором 18. В результате эти импульсы воздействуют на реверсивный счетчик 19, который их считает. Высокий уровень выходного напряжения схемы 13 поступает также в инвертор 16, где инвертируется в низкий уровень, обусловливая низкий уровень выходного напряжения схемы 12 совпадения, Низ0 кий уровень выходного напряжения схемы 12 запрещает прохождение через схему совпадения 14 прямоугольных импульсов тактовой частоты генератора 18 на вход счетчика 19. Та5 ким образом на вход счетчика 19 поступают импульсы тактового генератора 18, прошедшие только через схему 5. Так как выход счетчика 19 электрически связан с входом ПАП 20, на

0 выходе ПАП возникает напряжение,

соответствующее числу импульсов тактовой частоты, поступивших на вход реверсивного счетчика 19, Выходное напряжение ПАП 20 воздействует на

5 усилитель 7, изменяя коэффициент его усиления так, чтобы уменьшить разницу между величиной сигнала на выходе усилителя 7 и значением напряжения UЈ. Так как выходное наQ пряжение ПАП 20 воздействует .и на усилитель 6, изменяется его коэффициент усиления. Причем, поскольку усилители 6 и 7 выполнены из одинаковых элементов, их коэффициенты

с усиления изменяются (в данном случае возрастают) одинаково, так что отношение выходных сигналов усилителей 6 и 7 остается без изменений. Когда в результате увеличения выход

ного .напряжения ЦАП 20 сигнал с выхода усилителя 7 достигнет на входе компаратора 11 величины 1 , последний сработает и подает на вход 13 совпадения низкий уровень сигнала.. Это соответственно вызывает появление низкого уровня сигнала на выходе схемы 13 и на входах схемы 15 совпадения и инвертора 16. В резуль- тате прекращается прохождение через схему 15 сравнения импульсов тактовой частоты генератора 18 на вход реверсивного счетчика 19. Счетчик 19 должен был бы прекратить счет. Но этого не происходит, так как низкий уровень сигнала со схемы 13 инвертируется в инверторе 16 и поступает на вход схемы.12 совпадения. Поскольку из-за того, что фильтр 2 имеет большую толщину, чем фильтр 3, сигнал на выходе усилителя 6 превысил значение U, но не достиг значения UQ, на трех входах схемы 12 совпадения теперь действуют только высо- кие уровни, которые обусловливают высокий уровень сигнала и на выходе схемы 12. В результате импульсы тактовой частоты генератора 18 начинают поступать на вход счетчика 19 через схему 14 совпадения, а на вход схемы 13 через инвертор 17 поступает низкий уровень напряжения, дополнительно поддерживая низкий уровень

сигнала на выходе схемы 13.

Таким образом, счетчик 19 продолжает счет импульсов, поступающих на его вход через схему 14, растет напряжение на выходе ЦАП 20; увели- чивается коэффициент усиления усилителей 6 и 7, растут, значения сигналов на выходах усилителей 6 и 7 при постоянстве величины отношения значений этих сигналов. Когда сигнал на выходе усилителя 6 достигает значения Uj, срабатывает компаратор 10, устанавливая низкий уровень наг пряжения на своем выходе,а следовательно, и входе схемы 12 совпадения. На выходе схемы 12 устанавливается низкий уровень сигнала, который запрещает прохождение через схему 14 импульсов тактовой частоты генератор 18 на вход счетчика 19. Счетчик 19 останавливается, и на выходе ШШ 20 устанавливается неизменное напряжение. Прекращается увеличение сигА налов на выходах усилителей 6 и 7.

Теперь сигналы на яыходэх усилитепеи 6 и 7 достигли значений, удовлетворяющих рабочему диапазону делителя 27, а выходной сигнал делителя 27 с допустимой точностью будет отображать величину высокого напряжения Uq на рентгеновской трубке или эффективной энергии излучения К 9lp , генерируемого рентгеновской трубкой.

Рассмотрим работу устройства, когда интенсивность излучения, генерируемого рентгеновской трубкой, велика. Пусть интенсивность излучения такова, что сигнал на выходе усилителя 7 превышает величину U на вход компаратора 22, а сигнал на выходе усилителя 6 меньше значения напряжения Из на входе компаратора 21. Тогда на выходе компаратора 22 будет существовать высокий уровень сигнала, а на выходе компаратора 21 - низкий уровень выходного сигнала. Эти сигналы через инверторы 25 и 26 поступают на входы схем 23 и 24 совпадения, соответственно. Причем сигнал на выходе инвертора 25 будет иметь низкий уровень, а на выходе инвертора 26 - высокий. В результате импульсы тактовой частоты генератора 18 будут проходить только через схему 24 совпадения. Эти импульсы, поступая на вход реверсивного счетчика 19, осуществляют обратный счет, что приводит к уменьшению напряжения на выходе ЦАП 20. Уменьшение напряжения будет происходить до тех пор, пока сигнал на выходе усилителя 7 не станет меньше Ттз. Тогда компаратор 22 запретит прохождение тактовых импульсов в счетчик 19 через схему 24, и обратный счет прекратится. На выходе ЦАП 20 установится постоянное напряжение, определяющее постоянство С при неизменном значении средней мощности дозы рентгеновского излучения) напряжения на выходе усилителей 6 и 7.

Следует отметить, что в предлагаемом устройстве при его включении или переходе от одного измерения к другому отсутствует необходимость в обнулении счетчика 19, так как система сама отработает уход сигналов на выходе усилителен 6, 7 за границы диапазонов Г - T v

Формула изобретени

1.Устройство для определения высокого напряжения на рентгеновско трубке, содержащее два детектора излучения, расположенные за фильтрами различной толшины, усилители сигналов детекторов и подключенный

к их выходам делительs отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений без изменения рабочего диапазона делителя, введена система автоматического совместного регулирования коэффициентов усиления усилителей сигналов детекторов при сохранении величины отношения исходных сигналов детекторов.

2.Устройство по п„1, о т л и - чаю. щееся тем, что система автоматического совместного регулирования коэффициентов усиления усилителей сигналов детекторов содержит шесть компараторов, средства получения трех опорных напряжений с соответствзтощими выводами, четыре трехвходовые логические схемы совпдения по высоким уровням, две двух- входовые логические схемы совпадени по высоким уровням, четыре инвертор генератор прямоугольных импульсов тактовой частоты, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, причем первые входы первого и второго компараторов подключены к выводам средства получения первого опорного напряжения, первые входы третьего и четвертого компарторов подключены к выводам средства получения второго опорного напряжения, первые входы пятого и шестого компараторов подключены к выводам средства третьего опорного напряжения, вторые входы первого, третьего и пятого компараторов подключены к выходу первого усилителя, вторые входы второго, четвертого и шестого компараторов подключены к выходу второго усилителя, выходы первого

и третьего компараторов подключены

0

5

0

5

0

5

0

5

0

к первому и второму входам перво и трехвходовой логической схемы совпадения, выходы второго и четвертого компараторов подключены к первому и второму входам второй трехвходовой логической схемы совпадения, выход первой трехвходовой логической схемы совпадения подключен к входу первой двухвходовой логической схемы совпадений и входу второго инвертора, выход которого подключен к третьему входу второй трехвходовой логической схемы совпадения, выход которой подключен к первому входу второй двухвходовой логической схемы совпадения и входу первого инвертора, выход которого подключен к третьему входу первой трехвходовой логической схемы совпадения, выход пятого компаратора подключен к первому входу третьей трехвходовой логической схемы совпадения и входу четвертого инвертора, выход которого подключен к второму входу четвертой трехвходовой логической схемы совпадения, к первому входу которой подключен выход шестого компаратрра, подключенный также к входу третьего инвертора, выход которого подключен к второму входу третьей трехвходовой логической схемы совпадения, выход генератора прямоугольных импульсов тактовой частоты подключен к вторым входам первой и второй двухвходовых логических схем совпадения и третьим входам третьей и четвертой трехвходовых логических схем совпадения, выходы первой и второй двухвходовых логических схем совпадения подключены к первому входу реверсивного счетчика, к второму входу которого подключены выходы третьей и четвертой трехвходовых схем совпадения, выход реверсивного счетчика подключен к входу цифроана- логового преобразователя, выход которого подключен к входам системы автоматического совместного регулирования коэффициентов усиления усилителей сигналов детекторов.

Изобретение относится к области рентгенотехники и может использоваться для определения высокого напряжения на рентгеновской трубке радиационным методом. Цель изобретения - расширение динамического диапазона измерений без изменения рабочего диапазона делителя. В устройство введена система автоматического совместного регулирования коэффициентов усиления усилителей сигналов, установленных за фильтрами различной толщины детекторов излучения, при сохранении величины отношения исходных сигналов детекторов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Ua V (lэр)