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        工頻X射線(xiàn)機(jī)mA控制電路的改進(jìn)

        2010-11-16 09:36:08朱險(xiǎn)峰張文華徐建忠秦建軍張延超
        中國(guó)醫(yī)療設(shè)備 2010年12期
        關(guān)鍵詞:信號(hào)設(shè)備

        朱險(xiǎn)峰,張文華,徐建忠,秦建軍,張延超

        1.牡丹江醫(yī)學(xué)院影像學(xué)院,黑龍江 牡丹江 157001;2.牡丹江藍(lán)崎軟件開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司,黑龍江 牡丹江 157001

        工頻X射線(xiàn)機(jī)mA控制電路的改進(jìn)

        朱險(xiǎn)峰1,張文華1,徐建忠1,秦建軍2,張延超1

        1.牡丹江醫(yī)學(xué)院影像學(xué)院,黑龍江 牡丹江 157001;2.牡丹江藍(lán)崎軟件開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司,黑龍江 牡丹江 157001

        工頻X射線(xiàn)機(jī)攝影mA控制部分的缺點(diǎn)是曝光過(guò)程中mA不能反饋調(diào)節(jié),受外界的影響較大,mA量不準(zhǔn),致使膠片的感光不足或過(guò)度,影響攝影效果。本文通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)的mA控制電路,在曝光過(guò)程中,根據(jù)實(shí)際的mA量反饋調(diào)整燈絲的加熱電壓,通過(guò)調(diào)整串接在燈絲變壓器初級(jí)的可控硅的導(dǎo)通角,調(diào)整燈絲變壓器的初級(jí)電壓,從而調(diào)整X射線(xiàn)機(jī)的mA量,使曝光過(guò)程中mA始終保持穩(wěn)定。

        工頻X射線(xiàn)機(jī);電路改進(jìn);mA控制;可控硅;導(dǎo)通角

        0 前言

        隨著醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步,程控和高頻 X線(xiàn)機(jī)逐漸被應(yīng)用。盡管這類(lèi)X射線(xiàn)機(jī)的性能優(yōu)越,但價(jià)格較貴。目前中小醫(yī)院仍然以普通工頻X射線(xiàn)機(jī)為主,但此類(lèi)X射線(xiàn)機(jī)mA控制部分有許多缺點(diǎn)[1-2]。

        1 工頻X線(xiàn)機(jī)攝影mA控制部分的缺點(diǎn)

        ① 外界電壓波動(dòng)時(shí),攝影時(shí)mA值波動(dòng)。② 攝影時(shí),因?yàn)殡娐方佑|不良(燈絲增溫繼電器接點(diǎn))等原因使管電流不穩(wěn)定。③ 電路檢修后(給電纜頭加凡士林油等),需再次曝光檢查管電流,如果管電流不準(zhǔn)確,需重新拔插高壓插頭或重新調(diào)整燈絲加熱電阻。④ 隨著設(shè)備的使用,X射線(xiàn)管的燈絲老化,管電流逐漸下降,不能保證正常的出X射線(xiàn)量。攝影效果逐漸變差。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間,必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次大修,重新調(diào)整燈絲加熱電阻,保證正常的出X射線(xiàn)量(兩次大修之間mA值是逐漸下降的,所以不能保證攝影效果)。

        2 改進(jìn)設(shè)想

        將燈絲變壓器初級(jí)供電電壓固定,采用調(diào)整燈絲變壓器初級(jí)可控硅導(dǎo)通角的方式,調(diào)整燈絲變壓器初級(jí)的電壓,從而達(dá)到調(diào)整mA值的目的。通過(guò)高壓次級(jí)的mA值采樣電壓進(jìn)行負(fù)反饋控制,使mA值在曝光過(guò)程中始終保持穩(wěn)定,從而保證攝影效果。

        3 對(duì)原設(shè)備的mA調(diào)整電路進(jìn)行改進(jìn)

        (1) 將原設(shè)備mA調(diào)整電阻調(diào)整到略高于正常攝影mA值的位置(120%)。

        (2) 將可控硅連接到原X射線(xiàn)機(jī)的燈絲加熱初級(jí)回路,用可控硅控制燈絲加熱初級(jí)回路的通斷。

        (3) 調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角,以達(dá)到調(diào)整燈絲加熱初級(jí)回路電壓而調(diào)整攝影mA電流的目的。通過(guò)機(jī)器的mA電流負(fù)反饋控制mA電流的產(chǎn)生,保持mA值的穩(wěn)定。

        (4) 設(shè)計(jì)一個(gè)最大mA值保護(hù)電路和一個(gè)最大mAs保護(hù)電路,在可控硅擊穿等意外發(fā)生時(shí)防止損壞X線(xiàn)管[3]。

        4 mA控制電路設(shè)計(jì)與分析(見(jiàn)圖1)

        4.1 原理

        圖1 攝影mA控制電路圖

        將高壓變壓器次極的mA信號(hào)(變化1V相當(dāng)于100mA)和一個(gè)mA設(shè)定電壓進(jìn)行比較,比較后的差值(mA低于設(shè)定時(shí)出正,mA高于設(shè)定時(shí)出負(fù)),對(duì)攝影mA值的基本設(shè)定值進(jìn)行修正(加或減),使攝影mA的設(shè)定值升高或降低,把這個(gè)電位和一個(gè)與電源同步的鋸齒波相比較。當(dāng)電位高于鋸齒波時(shí)運(yùn)算放大器輸出為正,控制可控硅導(dǎo)通??煽毓璨辉诮涣麟姷倪^(guò)零點(diǎn)導(dǎo)通,而有一個(gè)相位差,改變相位差來(lái)改變攝影燈絲加熱初級(jí)回路電壓,從而達(dá)到穩(wěn)定攝影時(shí)mA值的目的。高低變化的電位(代表攝影燈絲加熱設(shè)定電壓值)加到運(yùn)算放大器的同相輸入端3腳,電源同步的鋸齒波信號(hào)加到運(yùn)算放大器的反相輸入端2腳。當(dāng)這個(gè)電位較高時(shí),在交流電的正弦波過(guò)零點(diǎn)后不久, 2腳的電壓就小于3腳的電壓,運(yùn)算放大器輸出為正,可控硅導(dǎo)通,燈絲加熱電壓較高。當(dāng)3腳電壓較低時(shí),2腳的鋸齒波在交流電過(guò)零點(diǎn)以后延時(shí)一段時(shí)間才低于3腳,運(yùn)算放大器輸出為正,可控硅導(dǎo)通,導(dǎo)通的較晚,燈絲加熱電壓較低。

        4.2 電路分析

        J9是原X線(xiàn)機(jī)的攝影繼電器,在本電路中的常閉接點(diǎn)是給C1放電,保證在攝影開(kāi)始時(shí)是0 V。運(yùn)放3的2腳由整流橋1提供一個(gè)脈動(dòng)的全波整流信號(hào),2腳與3腳的信號(hào)進(jìn)行比較,使運(yùn)放3的6腳于交流電過(guò)零時(shí)輸出正電位,其余時(shí)間輸出負(fù)電位。運(yùn)放3的6腳正電位通過(guò)D1和R20對(duì)C2快速充電,當(dāng)運(yùn)放3的6腳變?yōu)樨?fù)電位時(shí),C2通過(guò)R19緩慢放電,形成上升緣陡,下降緣緩的鋸齒波(和電源同步)。輸出給運(yùn)放4的2腳。

        由原設(shè)備來(lái)的mA設(shè)定信號(hào)給運(yùn)放1的3腳,運(yùn)放1的2腳連接原設(shè)備的mA采樣信號(hào),mA采樣信號(hào)和CPU來(lái)的mA設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較,當(dāng)相等時(shí)說(shuō)明實(shí)際的mA和設(shè)定mA相等,運(yùn)放1的6腳輸出為0 V,不對(duì)后面的運(yùn)放2進(jìn)行修正。當(dāng)mA采樣信號(hào)比mA設(shè)定信號(hào)低時(shí),說(shuō)明實(shí)際的攝影mA值相對(duì)較低。運(yùn)放1的6腳輸出為正大于0 V,對(duì)后面的電路進(jìn)行相加修正。當(dāng)mA采樣信號(hào)比mA設(shè)定信號(hào)高時(shí),說(shuō)明實(shí)際的攝影mA值相對(duì)過(guò)高。運(yùn)放1的6腳輸出為負(fù)小于0 V,對(duì)后面的電路進(jìn)行相減修正。運(yùn)放1的6腳輸出信號(hào)對(duì)C1充電積分同時(shí)輸入給運(yùn)放2的3腳,經(jīng)過(guò)運(yùn)放2放大后輸入給運(yùn)放4的3腳。運(yùn)放4的2腳來(lái)的與電源同步的鋸齒波信號(hào),代表攝影mA值大小的3腳信號(hào)和2腳的與電源同步的鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較。運(yùn)算放大器4的6腳輸出波形是正負(fù)方波,只有正方波對(duì)后面的電路有用。正方波的后緣是對(duì)應(yīng)交流電的過(guò)零點(diǎn)(固定不變的)。正方波的寬度是變化的,當(dāng)使用的攝影mA值越高時(shí),正方波的寬度越寬。發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光。光電三極管導(dǎo)通,串接在原設(shè)備燈絲變壓器回路中的可控硅導(dǎo)通。

        5 最大mA和最大mAs保護(hù)電路設(shè)計(jì)與分析(見(jiàn)圖2)

        5.1 最大mA保護(hù)電路分析

        本電路的mA采樣輸入連接到原設(shè)備的mA+,來(lái)自原設(shè)備的mA采樣信號(hào)經(jīng)R3給運(yùn)算放大器11的3腳輸入。運(yùn)算放大器11的2腳是經(jīng)R1和R2分壓來(lái)的信號(hào),相當(dāng)于設(shè)備350mA。當(dāng)運(yùn)算放大器11的3腳電壓大于2腳電壓時(shí)(即設(shè)備的mA值大于350mA時(shí)),運(yùn)算放大器11的6腳輸出為正電位,這個(gè)正電位使T10導(dǎo)通,KJ1工作并自鎖。其串接在原設(shè)備控制電路中的JC4和JC5得電,回路中的常閉接點(diǎn)斷開(kāi),使JC4或JC5失電,不能工作,原攝影或點(diǎn)片中斷,保護(hù)設(shè)備。

        圖2 最大mA和最大mAs保護(hù)電路圖

        5.2 最大mAs保護(hù)電路分析

        來(lái)自原設(shè)備的mA+的mA采樣信號(hào)經(jīng)R11給電容充電積分,然后經(jīng)R14給運(yùn)算放大器13的3腳輸入。運(yùn)算放大器13的2腳是經(jīng)R12和R13分壓來(lái)的信號(hào),相當(dāng)于設(shè)備600mAs。當(dāng)運(yùn)算放大器13的3腳電壓大于2腳電壓時(shí)(即設(shè)備的mAs大于600mAs時(shí)),運(yùn)算放大器13的6腳輸出為正電位,這個(gè)正電位使T10導(dǎo)通,KJ1工作并自鎖。其串接在原設(shè)備控制電路的JC4和JC5得電,回路中的常閉接點(diǎn)斷開(kāi),使JC4或JC5失電,不能工作,原攝影或點(diǎn)片中斷,保護(hù)設(shè)備。

        6 總結(jié)

        通過(guò)高壓次級(jí)mA采樣電壓進(jìn)行負(fù)反饋控制,調(diào)整燈絲變壓器初級(jí)可控硅導(dǎo)通角的方式,調(diào)整燈絲變壓器初級(jí)的電壓,從而達(dá)到調(diào)整攝影mA值的目的,使mA值在曝光過(guò)程中始終保持穩(wěn)定。經(jīng)臨床試驗(yàn)證明:改進(jìn)后的X線(xiàn)機(jī)曝光過(guò)程中mA電流穩(wěn)定,不受外界的干擾,攝影效果較好。最大mA保護(hù)和最大mAs保護(hù)電路經(jīng)實(shí)驗(yàn)也能在mA值超標(biāo)或mAs超標(biāo)時(shí)切斷原X射線(xiàn)機(jī)的攝影控制回路,保護(hù)X線(xiàn)管。

        [1] 韓豐談,朱險(xiǎn)峰,等.醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2004:135-210.

        [2] 韓豐談,朱險(xiǎn)峰,等.醫(yī)學(xué)影像設(shè)備安裝與維修學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2008:23-185.

        [3] 韓豐談,等. 800mA X線(xiàn)機(jī)主可控硅損壞保護(hù)電路的改進(jìn)研究[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2006,27(4):76-77.

        [4] 周洪練,馮發(fā)文,任社華,等.R-500B型X線(xiàn)機(jī)電源自動(dòng)調(diào)壓電路的改進(jìn)[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2009(1):96-98.

        The Improvement for the Control Circuit from a MA-Frequency X-ray Machine

        ZHU Xian-feng1, ZHANG Wen-hua1, XU Jian-zhong1,QIN Jian-Jun2, ZHANG Yan-chao1
        1. Medical Images Process Academy, Mudanjiang Medical College,Mudanjiang Heilongjiang 157001, China; 2. Mudanjiang Blue Kawasaki Software Development Co., Ltd., Mudanjiang Heilongjiang 157001, China

        TH774

        B

        10.3969/j.issn.1674-1633.2010.12.041

        1674-1633(2010)12-0098-02

        2010-04-16

        黑龍江省衛(wèi)生廳科研課題(2009-422)

        本文作者:朱險(xiǎn)峰,吉林大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究生,教授,牡丹江醫(yī)學(xué)院影像學(xué)院影像設(shè)備教研室主任。

        作者郵箱:zhuxianfeng1963@sina.com

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