Устройство для защиты рентгеновских трубок от перегрузок Советский патент 1974 года по МПК H05G1/48 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ РЕНТГЕНОВСКИЙ ТРУБОК ОТ ПЕРЕГРУЗОК

1

Изобретение относится к устройствам для защиты рентгеновских трубок от перег рузки, в которых для управления током рентгеновской трубки используется электрическая величина, определяемая положени ем установочных органов рентгеновского аппарата и представляющая собой допустимую нагрузку.

Современные диагностические рентг.е;новские аппараты оснащены устройством

(ДЛЯ защиты рентгеновских трубок от не- регрузки, механическим или электричес;ким.,

Известно устройство, в котором для автоматического регулирования необходиiMoro времени работы трубки и потреблявiMoro тока вырабатывается электрическое |напряжение возбуждения, представляющее собой произведение предварительно уста- новпенного напряжения рентгеновской труб ки и желательного числа миллиамперсекунд

Это напряжение подается на одно из плеч мостовой схемы, где оно сравнивается с напряжением, соответствующим дрпустимому току трубки. Если мост сбалансирован, значит, в т рубке установлен допуст мый ток.

Для реализации такого устройства не,обходим либо регулировочный резистор с нелинейной характеристикой, либо генератор напряжения с нелинейным напряжением холостого хода, характеристики которых похожи на нагрузочные характеристики рентгеновской трубки. Использование таких сопротивлений или генераторов напряжения , связано со значительными затратами.

Кроме того, обьино один диагностический рентгеновский аппарат применяется для нескольких рабочих мест, которые могут быть снабжены различными трубками, поэтому необходимо устанавливать степень (нагрузки каждой трубки для предохранения jfex, а следовательно, иметь несколько ре гулировочных нелинейных резисторов или генераторов.

Цель изобретения - создание экономичного устройства, гарантирующего как надежную защиту рентгеновской трубки от перегрузки, так и полнук) степень ее наг..фузки. Цель достигается благодаря тому, что используется сериесная схема, отдельные сопротивления которой нагружены токами, : зависящими от установленных параметров, так, что в сериесной схеме вырабатывается напряжение, соответствующее допустимому току рентгеновской трубкиГ то напряжение используется для управления через усилитель исполнительным органом, который устанавливает допустимый ток трубки. Кроме того в сериесной схеме с дугогасящими сопротивлениями имеется сопро- тивление, через которое проходит как ток, регулирующий величину миллиамперсекунд, так и ток, регулирующий величину киловольт. Установка процентной степени нагрузки рентгеновской трубки осуществляется с по« мощью сопротивления, падение напряжения на котором складывается с напряжением на регулировочном резисторе, а по величине соответствует выбранной процентной степени нагрузки. С целью обеспечения заШиты от перег- рузки при одновременной работе двух трубок осуществляется защита от перегрузки только более нагруженной трубки. Для регулирования тока второй трубки предусмот рено средство управления, получающее команды на перестановку от усилителя, вклю ченного в измерительную диагонарь моста При этом в плечах моста находится посто янное сопротивление и секция сопротивле1ния, отвод которого соединен с отводом регулировочного резистора защиты от перегрузки: во втором плече моста находится вторая секция этого сопротивления, в третьем и четвертом плечах моста-сопротивления со ступенчатым регулированием, к которым при необходимости подключается секция сопротивления, отвод которого приводится в действие исполнительным органом регулятора тока второй трубки. При более низких напряжениях на труб ке с целью уменьщения тока трубки, обус ловленного излучением, к последовательной схеме сопротивлений через предварительно смещенный диод подключается сет ка сопротивлений. При этом параллельное соединение осуществляется таким образом что если не достигается заданное напряжение трубки, то в последовательной схе ме проходит дополнительный ток, вследст вие чего через усилитель и исполнитель- ный орган уменьшается ток рентгеновско трубки. На фиг. 1 показано предложенное устойство для защиты от перегрузки; на иг. 2 - в верхней части диаграммы рагмент из номограммы нагрузки рентеновской трубки диагностических генераоров, в нижней части диаграммы - хаактеристика напряжения в сопротивлении ериесной схемы, на которую оказывает оздействие ток функционального диодного атчика {диаграммы изображены в двойном логарифмическом масщтабе; на фиг. 3 - характеристика напряжения сериесной схемы, которая соответствует номограмме нагрузки рентгеновской трубки при определенном напряжении трубки; на фиг. 4 - электрическая схема для обеспечения процентной степени нагрузки с приблизительно линеаризованной процентной щкалой; на фиг.б-элект рическая схема для ослабления тока трубки, i обусловленного излучением; на фиг. 6 электрическая схема для регулирования тока рентгеновской трубки; на фиг. 7 - схема всей защиты от перегрузки, Сериесная схема сопротивлений, при еложении падения напряжения которых создается напряжение, представляющее собой допустимую нагрузку, содержит сопротивления 1, 2 и 3. Функция определенного типа рентгеновской трубки и разных ее напряжений моделируется следующим образом. Одновременно с регулированием установочного органа (на чертеже не показан) произведения миллиамперсекунд регулируется положение отвода сопротивления 4. Напряжение, снимаемое с сопротивления 4, подается в параллельную схему диодов 5-8, которые последовательно соединены с сопро. тивлениями 9-12, а смещение на них определяется напряжениями, снимаемыми с соп ротивлений 13-17. При изменении положения движка на переменном сопротивлении 4 на сопротивлениях 1 и 2 падения напряжения будет иметь вид, показанный в нижней части диаграммы фиг. 2. Нижняя кривая образуется из пяти прямых точки 5-8 показывают моменты, в которые открывается соответствующий диод. Падение напряжения на сопротивлениях 13-17 вызывает смещение диодов и определяет положение точек 5-8 на рси абсцисс, а углы наклона этих прямых зависят от сопротивлений 9-12. Элементы 5-17 составляют функциональный диодный датчик. Ток, определяемый напряжением на сопротивлении 4 и на соответствующем сопротивлении функционального диодного датчика, протекает по сопротивлению 2, напряжение на котором имеет характеристику, изображенную на фиг. 2. Для определения начальной точки кривой напряжения к напряжению на сопротивлении 2 прибавляется напряжение на сопротивлении 3, которое определяется током, задаваемым сопротивлением 18. Падение напряжения на сопротивлениях 2 и 3 показано на фиг. 3.

С помощью переменного сопротивления 1 устанавливается величина напряжения, зависящая от допустимого тока трубки.

Так как, согласно номограммам нагруэ ки рентгеновских трубок, изменение напря жения трубки вызывает смещение нагрузочных характеристик под углом 45Р (параллельно линиям времени на диаграмме поскольку одинаковое время всегда обусловливает равные произведения киловатт-секунд) , то ток, определенный падением напряжения на сопротивлении 19 и сопротивлениях. 20-23 и протекающий через сопротивление 1, вызывает на нем падение напряжения, способствующее сдвигу характеристики в горизонтальном направлении. Так как напряжение на сопротивлениях 22 и 23 суммируется с напряжением на сопротивлениях 2 и 3, то вместе с падением напряжения на сопротивлении 1, нагрузочная характеристика отклонится на

угол 45 .

Вместе с сопротивлениями 22 и 23 сопротивления 2 и 3 образуют сериесную схему, напряжение которой возбуждает усилитель 24. Это напряжение представляет собой допустимую нагрузку рентгеновской трубки в миллиамперах. Оно складывается из падений напряжения на сопротивлениях 2, 3, 22 и 23.

Навстречу этому напряжению включено напряжение, снимаемое с регулировочного резистора 25. С помощью двигателя 26, управляемого усилителем 24, отвод резистора 25 регулируется до тех пор, пока напряжение на резисторе 25 не будет соответствовать напряжению возбуждения сопротивлений 2 и 3 , а также сопротивлений 22 и 23.

Следовательно, изменяя положение отвода регулировочного резистора 25, устанавливают допустимый ток в рентгеновской трубке, что позволяет воздействовать на регулятор тока трубки (на чертеже не показан).

Описанная электрическая схема позволяет также сравнительно простым спос;о- бом регулировать проиент использования

. трубки. С регулировочным резистором 25, падение напряжения на котором определяет ток трубки, последовательно соединено сопротивление 27, падение напряжения на 5 котором направлено встречно падению напряжения в регулировочном резисторе 25. В результате балансировка нуля происходит при более низком токе трубки, что соответствует меньшей нагрузке рентгеновской трубки. Ток, протекающий через

сопротивление 27, определяется напря же нием сопротивления 28, с отвода которого снимают показания процентов нагрузки. Приблизительная линеаризация ;(огарифми- чёской процентной шкалы осуществляется i сопротивлением 29 и полупроводниковым стабилитроном ЗО в электрической цепи 28.

При относительно низких напряжениях ток на трубке уменьшается, не достигая

значения, моделируемого функциональным

диодным датчиком, как это может при- вести к перегреву катода рент1 еновской трубки. Для этого между отводами сопротивлений 18 и 25, с одной стороны, и с:оп

5 ротивлений 19 и 2О, с другой стороны, включается общее сопротивление сложной цепи.

Общее сопротивление, образованное сопротивлениями 31-34 и диодом 35, устаQ навливается так, чтобы по нему проходил ток только в том случае, если не дости гается такое значение напряжения, при котором должно начаться уменыиение тока трубки. Последнее обеспечивается смеще-

5 нием диода 35. Смещение диода 35 можно изменять, если сопротивление 32 выполнить переменным. В результате на сопротивлениях 2 и 3 произойдет дополиитель)- ное падение напряжения, что через усили0 тель 24 воздействует на дгии-атель 26, который переставляет отвод f)ery.4HpoB04- ного резистора 25 в сторону уменьшения тока рентгеновской трубки. Таким образом, установка тока рентгеновской трубки осу5 ществляется, начиная с определенной величины напряжения, и соответс:твует не только значению, заданному функциональным диодным датчиком, в результате 4Oi4j уменьшение тока, обусловленное излучени0 ем, учитывается при незначительных напряжениях трубки.

Схема, изображенная на фи 1, может быть усоверщенствована для защиты от перегрузки нескольких трубок, рабитаклинх

5 одновременно. При этом устанавливается допустимый ток наиболее нагруж«.нных трубок. Вторая трубка может быть ншружена на 2О, 4О, ВО, 80 или 1ОО% н/п-рузкн

первой трубки. Для обеспечения такого режима установка тока трубки осушествляется с помощью дополнительного двигателя 36 (фиг. б),который получает команды на перестановку через дополнительны и усилитель 3 усилитель находится в измерительной диагонали моста, содержащего сопротивление 38, движок которого соединен с движком резистора 25 и одновременно является точкой измерител ной диагонали. Вторая точка измерительной диагонали образуется отводом сопротивления 39, движок которого через усилитель перемещается с помощью двигатели 36 для балансировки моста. Так как положение отвода сопротивления 39 одновременно определяет ток второй рентгеновской трубки, то двигатель 36 может быть одновременно предназначен для стабилизации тока второй рентгеновской трубки, работающей в режиме одновременного приема и передачи.

Наряду с постоянным сопротивлением 40 в плече моста находятся два других сопротивления 41 и 42, которые с помощью выключателей 43-46 могут быть зашунтированы. Если выключатели 43-46 находятся в положении, при котором включено полностью сопротивление 41, то в это время сопротивление 42 полностью шунтировано, и двигатель 36 устанавливает дви- , жок сопротивления 39 на величину, соответствующую 1ОО%-ной нагрузке трубки. В этом случае обе трубки нагружены одинаково. Если же включить выключатель 46 то сопротивление резистора 41 уменьшается, а сопротивление резистора 42 возрастает. Обусловленный этим разбаланс моста компенсируется двигателем за счет смещения отвода сопротивления 39. При этом ток второй трубки, работающий в режиме приема и передачи, одновременно понижается до. 80%. В зависимости от вклю чения различных частей сопротивлений 41 и 42 можно установить цюбые условия режима нагрузки.

При переходе на режим первичной нагрузки отвод сопротивления 4 с помощью выключателя 47 переключается на величину 1 масек. В результате в усилителе 24 устанавливается напряжение, заставляющее двигатель 26 переместить отвод регулировочного резистора 25 на величину тока, соответствующую выбранному напряжению трубки около 1 масек. Однако это начальный ток трубки при первичной нагрузке.

Вначале двигатель отключается от уси-

лителя и работает от напряжения, стабилизированного полупроводниковыми стабилит роками. Так как полупроводниковый триод 48 в этот момент еще не является проводящим, то двигатель 26 вращается с большим числом оборотов. Одновременно конденсатор 49, расположенный параллельно реле 5О, заряжается через сопротивление 51, так как по истечении определенного времени (около 150 мсек) реле 5О приводит в действие соответствующий выключатель. В это время двигатель 26 выводится из состояния покоя и разгоняется до определенного числа оборотов. При замыкании реле 5 О напряжение трубки включается в определенную трубку и одновременно через сопротивление 52 конденсатор 53 заряжается напряжением полупроводникового стабилитрона 54. После превышения напряжения Ценера в полупроводниковом стабилитроне 55 полупроводниковый триод 56 становится проводящим и через сопротивление 57 регулирует полупроводниковый триод 48. Этот полупроводниковый триод закорачивает полупроводниковый стабилитрон 58, в результате чего на двигатель 26 все еще подается напряжение полупроводникового стабилитрона 59. Благодаря этому уменьшается число оборотов двигателя. Уменьшение происходит постепенно из-за наличия махового момента. При этом функция Зрд) соответствует в хорошем приближении кривой первичной нагрузки нормальной и быстродействующей трубки определенной мощности. В результате временного смещения точки переключения с быстрого хода на малую скорость вращения двигателя 26 можно добиться согласования с кривой первичной нагрузки трубок других классов могцности. С этой целью выключатель 6О переключается на резистивно-емкостную . цепочку (конденсатор 61, резистор 62). Разряд конденсаторов 53 и 61 происходит через сопротивление 63. С помощью переключателя 64 двигатель 26 соединяется с усилителем, в результате чего двигатель отводит регулятор тока трубки к начальному значению тока трубки, а рентгеновский генератор подготавливается к новой первичной нагрузке.

П

редмет изобретения

Устройство для защиты рентгеновских трубок от перегрузок, содержащее комбинацию резисторов и узел управления током трубки в зависимости от положения регуляторов рабочих характеристик рентгеновского генератора, отличающееся тем, что, с целью защиты трубок в условиях оптимальной нагрузки, цепь последовательно соединенных резисторов со

держит регулируемые в зависимости от установленных параметров миллиамперсе-; кукд и киловольт источники тока, первый из которых состоит из параллельно соединенных днодоБ, включенных последователь.но с резисторами, а второй содержит средство для регулировки напряжения, уп. равляющего током трубки.

Ci

:

ci ;:5

8

о . 2

1

;з

8

Риъ. J

1о /яА5

log т As

6

5

.

27

25

сриг.

-0 +

1007о

28%

Мин

.б