《X线机单元电路》PPT课件.pptVIP

第五章第五章 X X线机主机单元电路分析线机主机单元电路分析 第一节第一节 概述概述 n n X X线机的主机部分，以实现线机的主机部分，以实现X X线管在透视和摄影过线管在透视和摄影过 程中的程中的管电压、管电流和曝光时间管电压、管电流和曝光时间三个基本参量三个基本参量 的控制为主要目的，称为的控制为主要目的，称为三钮制控制阶段三钮制控制阶段。 n n 所使用的主要元件为多位多层选择开关、通用继所使用的主要元件为多位多层选择开关、通用继 电器和接触器。控制精度约为电器和接触器。控制精度约为0.02s0.04s0.02s0.04s。 n n 1950196019501960年间随着年间随着X X线机技术的发展，出现了线机技术的发展，出现了二二 钮制控制钮制控制主机系统，即在主机系统，即在X X线摄影前只预选线摄影前只预选KVKV值值 和和X X线总辐射量线总辐射量mAsmAs值。值。 n n 2020世纪世纪7070年代以后出现了年代以后出现了单钮控制单钮控制主机系统，在主机系统，在 摄影操作过程中，只需选定摄影操作过程中，只需选定KVKV值，即可在值，即可在X X线管允线管允 许的最大容量范围内曝光。许的最大容量范围内曝光。 n n 后来，由于计算机技术在后来，由于计算机技术在X X线机领域的应用以及采线机领域的应用以及采 用自动曝光控制系统，又出现了用自动曝光控制系统，又出现了零钮制零钮制控制主机控制主机 系统，按人体脏器分类，设置部位按钮，曝光参系统，按人体脏器分类，设置部位按钮，曝光参 数自动选定，操作进一步简化。数自动选定，操作进一步简化。 n n 目前，为了摄影条件搭配的灵活性需要，三钮制目前，为了摄影条件搭配的灵活性需要，三钮制 仍然普遍使用。仍然普遍使用。 n n 一一. .对电路的基本要求对电路的基本要求 n n 无论是固定阳极无论是固定阳极X X线管还是旋转阳极线管还是旋转阳极X X线管，都必线管，都必 须满足下列要求：须满足下列要求： n n 1.1.可调管电流可调管电流 能给能给X X线管灯丝提供可调加热电压线管灯丝提供可调加热电压 ，改变，改变X X线管灯丝温度，达到控制线管灯丝温度，达到控制X X线量的目的。线量的目的。 n n 2.2.可调管电压可调管电压 能给能给X X线管提供很高且可以调节的线管提供很高且可以调节的 管电压，达到控制管电压，达到控制X X线质的目的。线质的目的。 n n 3.3.可调曝光时间可调曝光时间 使使X X线管在选定时间内接通和切线管在选定时间内接通和切 断，控制断，控制X X线的发生时间。线的发生时间。 n n 二二. .基本电路基本电路 n n 1.1.电源电路电源电路 为为X X线机控制台内的自耦变压器输送线机控制台内的自耦变压器输送 电能的电路。其作用是为其它各单元电路提供所电能的电路。其作用是为其它各单元电路提供所 需要的各种不同电压的交流电和直流电。需要的各种不同电压的交流电和直流电。 n n 2.X2.X线管灯丝加热电路线管灯丝加热电路 为为X X线管灯丝输送加热电线管灯丝输送加热电 压的电路。分为灯丝变压器初级电路压的电路。分为灯丝变压器初级电路(mA(mA调节电路调节电路 ) )和次级电路。和次级电路。 n n 3.3.高压发生电路高压发生电路 将自耦变压器供给的低电压转将自耦变压器供给的低电压转 化为高电压输送到化为高电压输送到X X线管两极的电路。高压初级电线管两极的电路。高压初级电 路外接路外接KVKV控制器，起到控制管电压的目的。控制器，起到控制管电压的目的。 n n 4.4.控制电路控制电路 控制控制X X线机的发生和停止，以及与此线机的发生和停止，以及与此 相关的各种电路系统。这是相关的各种电路系统。这是X X线机中最复杂的一部线机中最复杂的一部 分，除了基本元件和电路外，还有摄影控制电路分，除了基本元件和电路外，还有摄影控制电路 、旋转阳极启动保护电路等。、旋转阳极启动保护电路等。 n n 5.X5.X线应用设备的电路线应用设备的电路 电源电路高压发生电路 X线管 控制电路 灯丝加热电路 各种应用设备电路 第二节第二节 电源电路电源电路 n n X X线机电源电路是给自耦变压器供电的电路，是机线机电源电路是给自耦变压器供电的电路，是机 器的总电源。器的总电源。 n n 一一. .简单的电源电路简单的电源电路 当电压补偿调节器K1由断 点旋至12时，电源接通， 自耦变压器B1工作，指示 灯ZD亮，电压表V指示电压 ，继续调节K1，使电压表 指示在220V上。 电源插座 保险丝 自耦变压器 n n 关于自耦变压器：关于自耦变压器： n n 自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压 器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当 作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的部分部分 线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为 公共绕组，其余部分称为串联绕组，同容量的自藕变压公共绕组，其余部分称为串联绕组，同容量的自藕变压 器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且 变压器容量越大，电压越高这个优点就越加突出。因变压器容量越大，电压越高这个优点就越加突出。因 此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的 增大，增大，自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得 到广泛应用到广泛应用。 n n 二二. .可变输入电压的电源电路可变输入电压的电源电路 n n 可变输入电压指提供给可变输入电压指提供给X X线机的电源电压，即可采线机的电源电压，即可采 用用220V220V，又可采用，又可采用380V380V。 电源接触器 电源通断按钮 实线：380V 虚线：220V n n 图中图中JCJC 0 0 为电源接触器、为电源接触器、ANAN 1 1 /AN/AN 2 2 分别为电源分别为电源“通通” 、“断断”按钮，机器出厂时一般接在按钮，机器出厂时一般接在380V380V上。可上。可 以通过调节线路，将输入电压变为以通过调节线路，将输入电压变为220V220V。如上图。如上图 。 n n 三三. .双双“通通”、双、双“断断”按钮电源电路按钮电源电路 n n 这类电源用于双管式这类电源用于双管式X X线机，能分别控制透视和摄线机，能分别控制透视和摄 影电源电路的影电源电路的“通通”“”“断断”。 n n 如图如图KF-200KF-200型型X X线机电源电路：可以通过线机电源电路：可以通过AN1/AN2(AN1/AN2( 控制台控制台) )、AN3/AN4 (AN3/AN4 (点片架点片架) )来控制电源电路的通来控制电源电路的通 断。断。 熔断器电源接触器 按下，DC吸合自锁 自耦变压器 按下，DC失电 自耦变压器失电 n n 四四. .电源电压自动调整电路电源电压自动调整电路 n n 为了进一步减小高压发生器整流输出为了进一步减小高压发生器整流输出KVKV的脉动率的脉动率 ，大功率，大功率X X线机趋向于采用三相自耦变压器供电且线机趋向于采用三相自耦变压器供电且 电源电压自动调整。电源电压自动调整。 整流 电路 差分 放大 电路 升压驱动 继电器 降压驱动 继电器 升压驱动 装置 降压驱动 装置 自 耦 变 压 器 电源电压 信号L1L2L3 电源电压自动调整电路的构成方框图 三相自耦 变压器 整流滤波 -10V 基准电位 差分放大器 若LPV大于或小于LSV，则差分放大器输出正或负的电压信 号，则Q202或Q102导通，驱动伺服电机调整自耦变压器，直 到LPV=LSV，差分放大器无输出，电机停转。 第三节第三节 X X线管灯丝加热电路线管灯丝加热电路 n n 灯丝加热电路是为灯丝加热电路是为X X线管灯丝提供加热电源的电路，通过线管灯丝提供加热电源的电路，通过 此电路，可实现管电流的调节，又称此电路，可实现管电流的调节，又称mAmA调节电路。调节电路。 n n 时间一定时，时间一定时，X X线的量就由管电流来决定；管电流的大小线的量就由管电流来决定；管电流的大小 取决于灯丝发射的电子数量，灯丝发射电子数量又由灯丝取决于灯丝发射的电子数量，灯丝发射电子数量又由灯丝 温度决定；灯丝温度越高，发射电子数目越多。而灯丝温温度决定；灯丝温度越高，发射电子数目越多。而灯丝温 度是由灯丝加热电压决定的。度是由灯丝加热电压决定的。 n n 由此可知，管电流的调节可通过改变灯丝变压器初级电压由此可知，管电流的调节可通过改变灯丝变压器初级电压 来实现。来实现。 n n 实际电路中，多采用在初级电路中实际电路中，多采用在初级电路中串联电位器串联电位器来调节管电来调节管电 流。电阻增大，其上压降增大，灯丝初级电压降低，灯丝流。电阻增大，其上压降增大，灯丝初级电压降低，灯丝 温度降低，管电流减小。反之，管电流增大。温度降低，管电流减小。反之，管电流增大。 n n 对透视来说，管电流很小，一般为几毫安，但要求在曝光对透视来说，管电流很小，一般为几毫安，但要求在曝光 时能连续调节，所以透视管电流调节电路一般都利用半可时能连续调节，所以透视管电流调节电路一般都利用半可 调电阻；对摄影来说，管电流变化很大，从几十到数千毫调电阻；对摄影来说，管电流变化很大，从几十到数千毫 安，但曝光时不进行调节，所以摄影管电流调节电路一般安，但曝光时不进行调节，所以摄影管电流调节电路一般 是由若干个抽头的可调电阻构成。是由若干个抽头的可调电阻构成。 n n 根据灯丝发射特性曲线，在灯丝加热电压接近极限值时，根据灯丝发射特性曲线，在灯丝加热电压接近极限值时， 只要有很小的电压变化，就会引起很大的发射率变化。因只要有很小的电压变化，就会引起很大的发射率变化。因 此，大中型此，大中型X X线机对线机对X X线管的加热电源有严格的要求，在灯线管的加热电源有严格的要求，在灯 丝初级电路设有稳压装置，常用丝初级电路设有稳压装置，常用谐振式磁饱和稳压器谐振式磁饱和稳压器。 n n 一般情况下，一般情况下，X X线管灯丝在一定加热温度下，管线管灯丝在一定加热温度下，管 电流应该稳定不变。实际上，由于空间电荷的影电流应该稳定不变。实际上，由于空间电荷的影 响，在一定范围内管电流随管电压的增高而增大响，在一定范围内管电流随管电压的增高而增大 。为解决这一问题，。为解决这一问题，X X线管灯丝初级电路常设有线管灯丝初级电路常设有 空间电荷补偿装置空间电荷补偿装置。 n n 一一. .谐振式磁饱和稳压器谐振式磁饱和稳压器 n n 1.1.磁饱和磁饱和 n n 当线圈中通过一定量电流当线圈中通过一定量电流 时，由于磁化介质是铁磁时，由于磁化介质是铁磁 性材料，则磁化曲线为非性材料，则磁化曲线为非 线性的，如图：在线性的，如图：在b b点，磁点，磁 场强度再增长，磁感应强场强度再增长，磁感应强 度几乎不再增加，这种现度几乎不再增加，这种现 象称为磁饱和。象称为磁饱和。 n n 2.2.磁饱和稳压器原理磁饱和稳压器原理 n n 是利用是利用磁饱和特性磁饱和特性制成的，主要部分是一个饱和制成的，主要部分是一个饱和 变压器。变压器铁心面积与一般变压器不同，初变压器。变压器铁心面积与一般变压器不同，初 级线圈铁心面积大，为非饱和线圈；次级线圈铁级线圈铁心面积大，为非饱和线圈；次级线圈铁 心面积小，为饱和线圈。随着电源电压的升高，心面积小，为饱和线圈。随着电源电压的升高， 铁心内磁通也随之增加，当次级铁心内磁通达到铁心内磁通也随之增加，当次级铁心内磁通达到 饱和点时，电源电压再次增加，次级铁心内的磁饱和点时，电源电压再次增加，次级铁心内的磁 通基本保持不变，于是次级线圈所产生的输出电通基本保持不变，于是次级线圈所产生的输出电 压基本不变，起到了稳压作用。如图：压基本不变，起到了稳压作用。如图： n n 谐振式磁饱和稳压器谐振式磁饱和稳压器 n n 为使线圈达到饱和，需要很大的磁化电流，同时为使线圈达到饱和，需要很大的磁化电流，同时 ，由于电感线圈在交流电路中，要从电路中吸收，由于电感线圈在交流电路中，要从电路中吸收 电场能变换成磁能，磁能又会转换为电能输入到电场能变换成磁能，磁能又会转换为电能输入到 电路中。这样在电路中便会形成无功电流。由于电路中。这样在电路中便会形成无功电流。由于 电路中电阻的存在，势必增加电源的无功损耗，电路中电阻的存在，势必增加电源的无功损耗， 使稳压器效率不高。使稳压器效率不高。 n n 为了解决此矛盾，在磁饱和线圈为了解决此矛盾，在磁饱和线圈L2L2两端并联一个两端并联一个 电容器电容器C C，构成并联谐振回路，这样便形成谐振，构成并联谐振回路，这样便形成谐振 式磁饱和稳压器。如图式磁饱和稳压器。如图5-19(1)5-19(1)： n n 当电源频率与谐振回路的固有频率相等时即可产生振荡。当电源频率与谐振回路的固有频率相等时即可产生振荡。 谐振时电容谐振时电容C C与电感与电感L2L2中电流在任一瞬间大小相等而方向中电流在任一瞬间大小相等而方向 相反，谐振电流只环绕于相反，谐振电流只环绕于L2L2、C C回路，电流非常大，使磁回路，电流非常大，使磁 饱和铁心很快饱和。饱和铁心很快饱和。L2L2与与C C谐振时，其阻抗无限大，因而谐振时，其阻抗无限大，因而A A 、B B间电流很小，从而减小了电源的供电功率，提高了稳间电流很小，从而减小了电源的供电功率，提高了稳 压器的效率。压器的效率。 n n 若在输出端串联一个补偿线圈若在输出端串联一个补偿线圈L3L3，与，与L2L2极性相反，当电源极性相反，当电源 电压增大时，使电压增大时，使L3L3上的感应电压也增高，则上的感应电压也增高，则L2L2与与L3L3电压增电压增 量相互抵消，输出电压保持不变。如图量相互抵消，输出电压保持不变。如图5-19(2)5-19(2)： 谐振式磁饱和稳压器 n n 二二. .空间电荷补偿器空间电荷补偿器 n n 由于空间电荷的作用，管电流不仅与灯丝加热电由于空间电荷的作用，管电流不仅与灯丝加热电 流有关，而且与管电压变化有关。因此，流有关，而且与管电压变化有关。因此，我们通我们通 常采用改变灯丝加热电压的方法来补偿管电压对常采用改变灯丝加热电压的方法来补偿管电压对 管电流造成的影响，即在增加管电压的同时，相管电流造成的影响，即在增加管电压的同时，相 应地减小灯丝加热电压，使管电流保持不变。应地减小灯丝加热电压，使管电流保持不变。 n n 对空间电荷补偿有对空间电荷补偿有线性补偿和非线性补偿线性补偿和非线性补偿两种方两种方 式。下面主要介绍线性补偿方法：式。下面主要介绍线性补偿方法： n n 线性补偿通常采用空间电荷补偿变压器进行线性线性补偿通常采用空间电荷补偿变压器进行线性 补偿，如图：补偿，如图： 变压器式空间电荷补偿电路 n n 补偿变压器的初级线圈接在高压变压器初级电路补偿变压器的初级线圈接在高压变压器初级电路 ，其次级输出电压与稳压变压器的次级输出反向，其次级输出电压与稳压变压器的次级输出反向 串联，使灯丝加热电压随管电压上升而降低，同串联，使灯丝加热电压随管电压上升而降低，同 时空间电荷补偿变压器上有多个抽头与时空间电荷补偿变压器上有多个抽头与mAmA选择器选择器 联动来改变补偿电压。这样，基本上就能做到管联动来改变补偿电压。这样，基本上就能做到管 电流不随管电压改变而改变。电流不随管电压改变而改变。 第四节第四节 高压初级电路高压初级电路 n n 高压初级电路是指由自耦变压器输出线圈至高压变压器初高压初级电路是指由自耦变压器输出线圈至高压变压器初 级线圈所构成的回路级线圈所构成的回路，包括管电压调节、控制、预示及补，包括管电压调节、控制、预示及补 偿电路。偿电路。 n n 一一. .管电压调节管电压调节 n n 由于人体各组织部位密度、厚度的差异很大，要求机器必由于人体各组织部位密度、厚度的差异很大，要求机器必 须有一个调节范围很宽的电压调节系统。须有一个调节范围很宽的电压调节系统。 n n 在实际电路中，通常是通过在实际电路中，通常是通过逐级调节逐级调节自耦变压器的输出电自耦变压器的输出电 压，反馈至高压变压器初级绕组，由匝数很多的次级绕组压，反馈至高压变压器初级绕组，由匝数很多的次级绕组 所感应的高压供给所感应的高压供给X X线管所需的管电压。线管所需的管电压。 n n 中小功率诊断中小功率诊断X X线机管电压的调节范围为线机管电压的调节范围为3090KV(3090KV(调节比为调节比为 3)3)；大功率诊断；大功率诊断X X线机管电压的调节范围为线机管电压的调节范围为30150KV(30150KV(调节比调节比 为为5)5)。 n n X X线机多采用初级绕组线机多采用初级绕组N N 1 1 和次级绕组匝数和次级绕组匝数N N 2 2 不变，调节初级电不变，调节初级电 压压U U 1 1 的方法调节管电压。的方法调节管电压。 n n ( (一一) )调高压初级电压调高压初级电压U U 1 1 n n 1.1.抽头分档式抽头分档式 小型小型X X线机多采用抽头分档式调节法，采用线机多采用抽头分档式调节法，采用 手动的多接点调节器与自耦变压器不同输出的抽头相连接，手动的多接点调节器与自耦变压器不同输出的抽头相连接， 从而得到不同的高压初级电压。从而得到不同的高压初级电压。 n n 这种调节方法的结构比较简单，但不能进行细微管电压的调这种调节方法的结构比较简单，但不能进行细微管电压的调 节，不能满足摄影管电压微小变化的需要，所以有的节，不能满足摄影管电压微小变化的需要，所以有的X X线机线机 采用了粗细调节相配合的调节方法采用了粗细调节相配合的调节方法 。 摄影电压细调节器，每档4V，输出每档2KV 摄影电压细粗节器，每档20V，输出每档10KV 透视电压细粗节器，每档10V，输出每档5KV 摄影高压接触器 透视高压接触器 高压变压器初级级绕组 防突波电阻 n n 2. 2.滑轮连续式滑轮连续式 n n 大中型大中型X X线机为得到连续可调的管电压，广泛采线机为得到连续可调的管电压，广泛采 用滑轮连续式调节法。管电压调节装置改用手动用滑轮连续式调节法。管电压调节装置改用手动 或由伺服电机带动的碳轮在自耦变压器裸线上滑或由伺服电机带动的碳轮在自耦变压器裸线上滑 动，以得到连续可调的高压变压器初级电压，从动，以得到连续可调的高压变压器初级电压，从 而得到连续可调的管电压。如图：而得到连续可调的管电压。如图： 摄影高压接触器 透视高压接触器 透视管电压调节碳轮 摄影管电压调节碳轮 高压变压器初级线圈 n n 调初级电压调初级电压U1U1可采用手动、电动两种调节方式。可采用手动、电动两种调节方式。 手动调节不方便，特别在电源电压波动较大的地手动调节不方便，特别在电源电压波动较大的地 区，无法实现适时控制和稳定调节。目前大型区，无法实现适时控制和稳定调节。目前大型X X线线 机多采用电动调节，即用一个伺服电动机提供动机多采用电动调节，即用一个伺服电动机提供动 力，带动自耦变压器输出碳轮在自耦变压器裸线力，带动自耦变压器输出碳轮在自耦变压器裸线 面上滑动，自动地调节高压初级电压。面上滑动，自动地调节高压初级电压。 n n ( (二二) )调高压初级匝数调高压初级匝数N1N1 n n 改变高压变压器的初级线圈的匝数改变高压变压器的初级线圈的匝数N1N1，可以改变，可以改变 高压变压器初、次级线圈的匝数比，从而可调节高压变压器初、次级线圈的匝数比，从而可调节 管电压。管电压。 n n ( (三三) )调节高压次级调节高压次级 n n 在高压次级电路中串接高压调整管，使高压发生在高压次级电路中串接高压调整管，使高压发生 器输出的高压，经过高压调整管后，再加到器输出的高压，经过高压调整管后，再加到X X线管线管 两端，通过改变调整管上的管压降，就可以改变两端，通过改变调整管上的管压降，就可以改变X X 线管的管电压。如图：线管的管电压。如图： 高压变压器 高压调整管 比较器 利用R取样实际管电压信号送入比较 器，与预置的管电压信号相比较，比 较器输出的差值信号控制高压调整管 的栅极电位，改变高压调整管上的管 压降，从而改变管电压。 n n ( (四四) )调高压初级电压、电流波形或频率调高压初级电压、电流波形或频率 n n 这种方法在自动化程度较高的大型这种方法在自动化程度较高的大型X X线机中应用较线机中应用较 广，通过改变串联在高压初级电路的主晶闸管来广，通过改变串联在高压初级电路的主晶闸管来 调节管电压，中频调节管电压，中频X X线机中，通过改变高压初级电线机中，通过改变高压初级电 流的占空比或频率来调节流的占空比或频率来调节X X线管管电压。线管管电压。 n n 二二. .管电压控制管电压控制 n n ( (一一) )使用接触器控制高压初级电路使用接触器控制高压初级电路 n n 在高压初级电路中，即在高压变压器初级绕组至自耦变压在高压初级电路中，即在高压变压器初级绕组至自耦变压 器之间，由一组以上的接触器触点，控制高压初级电路器之间，由一组以上的接触器触点，控制高压初级电路“ “ 接通接通” ”或或“ “断开断开” ”。接触器线圈由限时电路或脚闸开关控制。接触器线圈由限时电路或脚闸开关控制 。如图。如图5-105-10： n n ( (二二) )用晶闸管控制高压初级电路用晶闸管控制高压初级电路 n n 随着快速连续摄影的需要，接触器作为高压初级电路的控随着快速连续摄影的需要，接触器作为高压初级电路的控 制元件，因受到固有动作时间的影响，不能满足制元件，因受到固有动作时间的影响，不能满足1s1s时间内时间内 的的“ “闭合闭合” ”与与“ “断开断开” ”数次的要求，又会产生较大的电弧放电数次的要求，又会产生较大的电弧放电 。故目前大中型。故目前大中型X X线机均采用晶闸管构成的无触点交流开线机均采用晶闸管构成的无触点交流开 关来控制高压初级的通断。如图关来控制高压初级的通断。如图5-115-11： 摄影高压接触器的电磁线圈与触点 透视高压接触器的电磁线圈与触点 高压变压器 A-B/C-D间无触发信号时，电路呈 关断状态，只有当有连续电压触发 脉冲，才能使SCR1/SCR2导通。 阻容保护元件，防止晶闸管击穿 接触器 n n 三三. .管电压预示和管电压补偿电路管电压预示和管电压补偿电路 n n 在在X X线摄影时，所选的管电压、管电流和曝光时间，必须线摄影时，所选的管电压、管电流和曝光时间，必须 有准确的测量和明显的指示，才能操作方便和适应不同人有准确的测量和明显的指示，才能操作方便和适应不同人 体、组织及部位的摄影需要，拍出对比度和密度都很理想体、组织及部位的摄影需要，拍出对比度和密度都很理想 的片子。的片子。由于由于X X线强度分别与线强度分别与mAsmAs值和值和kVkV值的值的3535次方成正次方成正 比（比（ ），所以对），所以对kVkV值的精度要求要比值的精度要求要比mAsmAs值值 的高一些。的高一些。 n n 我国卫生部规定，管电压精度为我国卫生部规定，管电压精度为7%7%，mAsmAs值精度为值精度为20%20%。实。实 验表明，验表明，X X线管管电压比正常值高线管管电压比正常值高10%10%时，时，X X线胶片感光量线胶片感光量 将增加将增加60%70%60%70%；管电压比正常值低；管电压比正常值低10%10%时，时，X X线胶片感光线胶片感光 量减弱量减弱40%50%40%50%。可见管电压的变化对成像的对比度和密。可见管电压的变化对成像的对比度和密 度影响都很大，需准确测量和指示。度影响都很大，需准确测量和指示。 n n ( (一一) )管电压预示管电压预示 n n 在在X X线机电路结构中，对管电压的测量一般采用间线机电路结构中，对管电压的测量一般采用间 接测量的方法。即先测量高压初级电压，然后根接测量的方法。即先测量高压初级电压，然后根 据高压变压器的变压比，计算出高压次级电压，据高压变压器的变压比，计算出高压次级电压， 从而间接的得出从而间接的得出KVKV值。值。 n n 由于由于X X线摄影的曝光时间很短，要想在短时间内测线摄影的曝光时间很短，要想在短时间内测 出初级电压也是很困难的，因此对管电压一般采出初级电压也是很困难的，因此对管电压一般采 用预示的方法，即在用预示的方法，即在X X线管未加负载时，预先将本线管未加负载时，预先将本 次曝光次曝光X X线管两端可能加的实际管电压指示出来，线管两端可能加的实际管电压指示出来， 称管电压的预示。称管电压的预示。 n n 1.1.刻度盘预示法刻度盘预示法 n n 根据高压变压器的变压比，计算出次级电压值，根据高压变压器的变压比，计算出次级电压值， 将对应的将对应的KVKV值直接标在控制台面板上的管电压调值直接标在控制台面板上的管电压调 节器刻度盘上，调节管电压调节器，即可预示节器刻度盘上，调节管电压调节器，即可预示KVKV 值。这种方法精度较低。值。这种方法精度较低。 n n 2.2.电压表预示法电压表预示法 n n 在控制台上安装一个低压交流电压表，测量高压在控制台上安装一个低压交流电压表，测量高压 变压器初级电压，根据变压比，计算次级电压值变压器初级电压，根据变压比，计算次级电压值 ，将，将KVKV值可在交流电压表盘上，即可指示值可在交流电压表盘上，即可指示KVKV值。值。 n n ( (二二) )管电压补偿管电压补偿 n n 管电压预示的管电压预示的KVKV值，是高压变压器空载时初次级值，是高压变压器空载时初次级 电压的换算值。当高压变压器负载时，由于电源电压的换算值。当高压变压器负载时，由于电源 电阻、自耦变压器阻抗、高压变压器阻抗及其内电阻、自耦变压器阻抗、高压变压器阻抗及其内 阻的存在，电路中将产生电压降。管电流越大，阻的存在，电路中将产生电压降。管电流越大， 产生的压降就越大。产生的压降就越大。 n n 这样就使这样就使X X线管两端的实际电压值要小于预示的线管两端的实际电压值要小于预示的KVKV 值，且随着管电流的变化而变化，这种现象会严值，且随着管电流的变化而变化，这种现象会严 重影响重影响X X线机的摄影效果。线机的摄影效果。 n n 因此，中型以上的因此，中型以上的X X线机管电压预示电路中，都设线机管电压预示电路中，都设 置了各种形式的补偿电路，使得在不同管电流时置了各种形式的补偿电路，使得在不同管电流时 ，预示的，预示的KVKV值与实际加到值与实际加到X X线管两端的线管两端的KVKV值相同或值相同或 相近。相近。 n n 管电压补偿的基本原理：管电压补偿的基本原理： n n 用某种方法按不同管电流预先增加高压变压器初用某种方法按不同管电流预先增加高压变压器初 级电压，以补偿负载时的电压降，补偿的级电压，以补偿负载时的电压降，补偿的KVKV值正值正 好等于降落的好等于降落的KVKV值。值。 n n 实验表明，不同负载时，管电压与高压变压器初实验表明，不同负载时，管电压与高压变压器初 级空载预置电压级空载预置电压V1V1的关系如图：的关系如图： 空载 曲线 随着管电流的增加，曲线的变 化是向右平移且斜率下降，因 此，管电压的补偿分为平移补管电压的补偿分为平移补 偿和斜率补偿两部分。偿和斜率补偿两部分。 n n 1. 1.电阻式管电压补偿电路电阻式管电压补偿电路 用于平移补偿 用于斜率补偿 mA选择器选择的管电流越大 ，KV表串入的电阻就越大， 指示数值就越低。需调节管电 压调节器，使高压初级电压增 加，预示的管电压增加。达到 补偿效果。 n n 2.2.变压器式管电压补偿电路变压器式管电压补偿电路 用于平移补偿 用于斜率补偿 第五节第五节 高压次级电路高压次级电路 n n 高压次级电路，是指由高压变压器次级线圈至高压次级电路，是指由高压变压器次级线圈至X X线管两极所线管两极所 构成的回路。构成的回路。该单元电路在小型该单元电路在小型X X线机中，因线机中，因X X线管兼作高压线管兼作高压 整流元件，所以只有测定管电流的整流元件，所以只有测定管电流的mAmA表和安全保护装置。表和安全保护装置。 n n 一一. .单相全波整流高压次级电路单相全波整流高压次级电路 n n ( (一一) )高压整流电路高压整流电路 n n 中型诊断中型诊断X X线机的高压次级电路主要由单相全波桥式高压整线机的高压次级电路主要由单相全波桥式高压整 流电路构成，其特点是在高压交流电的任一半周，流电路构成，其特点是在高压交流电的任一半周，X X线管都线管都 有电流通过，都能产生有电流通过，都能产生X X线。如图单相全波桥式高压整流电线。如图单相全波桥式高压整流电 路：路： 单相全波 整流桥 单相全波桥式高压整流电路及波形 n n 工作原理：工作原理：当某一半周高压变压器当某一半周高压变压器B B的次级为上正的次级为上正 、下负时，流过、下负时，流过X X线管的电流经线管的电流经D1D1、X X线管、线管、D4D4形形 成回路，成回路，X X线管两端的电压就等于高压变压器的次线管两端的电压就等于高压变压器的次 级输出电压。在第二个半周时，高压变压器级输出电压。在第二个半周时，高压变压器B B次级次级 上端为负、下端为正，整流器上端为负、下端为正，整流器D2D2和和D3D3加正向电压加正向电压 而导通，流过而导通，流过X X线管的电流经线管的电流经D2D2、X X线管、线管、D3D3形成形成 回路。回路。 n n 这样，通过这样，通过X X线管的电流在两个半周都是由阳极流线管的电流在两个半周都是由阳极流 向阴极，方向不变，达到了把交流电变成向阴极，方向不变，达到了把交流电变成脉动脉动直直 流电的目的。流电的目的。 n n 可见，在交流高压的任一半周，可见，在交流高压的任一半周，X X线管的阳极总是线管的阳极总是 加正电，而阴极总是加负电，均可产生加正电，而阴极总是加负电，均可产生X X线。线。 n n 这种电路的这种电路的优点优点是：是：X X线管的容许负载大，提高线管的容许负载大，提高 了了X X线管的利用率；线管的利用率；在负载和主电路阻抗相同的在负载和主电路阻抗相同的 情况下，主电路的压降较小。情况下，主电路的压降较小。 n n ( (二二) )电流测量电路电流测量电路 n n 在单相全波整流电路中，一般将中性点的交流电在单相全波整流电路中，一般将中性点的交流电 流整流后再用直流电流表进行测量，如图：流整流后再用直流电流表进行测量，如图： n n 由于在次级电路中，高压变压器线圈之间、匝由于在次级电路中，高压变压器线圈之间、匝 与匝之间、层与层间可形成电容，有高压时便形与匝之间、层与层间可形成电容，有高压时便形 成成电容电流，其大小与管电压成正比电容电流，其大小与管电压成正比。 n n 在电流测量电路中，因电容电流也经整流流入了在电流测量电路中，因电容电流也经整流流入了 电流表内，致使电流表读数高于实际电流表内，致使电流表读数高于实际mAmA值。尤其值。尤其 在透视中，这些电容电流会对透视在透视中，这些电容电流会对透视mAmA影响很大。影响很大。 因此在透视因此在透视mAmA测量电路中必须加装电容电流补偿测量电路中必须加装电容电流补偿 电路，如电阻分流法或变压器补偿法。摄影电路，如电阻分流法或变压器补偿法。摄影mAmA测测 量电路中，电容电流可以忽略不计。量电路中，电容电流可以忽略不计。 n n 如图：如图： 电阻分流式电容电流补偿电路 仅能在一定管电 压时补偿准确， 其他管电压时不 准确。 变压器式电容电流补偿电路 补偿小绕组 分压器 R上的分压经过二极管D5整流后， 形成补偿电流，与管电流方向相反 。由于该绕组电压与管电压成正比 ，只要调整R分压值，便可使补偿电 流与电容电流大小相等，方向相反 。 透视时，JC1工作，补偿电路接通。摄影时 ，JC3工作，JC1不工作，补偿电路断开。 n n 二二. .三相全波整流高压次级电路三相全波整流高压次级电路 n n 现代现代X X线机要求线机要求X X线机功率大、曝光时间短、图像线机功率大、曝光时间短、图像 质量好。为了达到这个要求，除了采用大功率、质量好。为了达到这个要求，除了采用大功率、 小焦点的小焦点的X X线管等措施外，必须提高高压发生器的线管等措施外，必须提高高压发生器的 输出功率并改善输出功率并改善KVKV输出波形。输出波形。 n n 因此，要满足上述要求，多采用三相多波整流高因此，要满足上述要求，多采用三相多波整流高 压次级电路。压次级电路。 n n 三相多波整流电路与单相全波整流电路比较有以三相多波整流电路与单相全波整流电路比较有以 下下优点优点：三相多波整流电路比单相全波整流次三相多波整流电路比单相全波整流次 级电路级电路KVKV的脉动率小的脉动率小( (六波为六波为13.4%13.4%，十二波为，十二波为 3.4%);3.4%);三相全波整流电路曝光时间短；三相全波整流电路曝光时间短； n n 单相全波桥式整流次级单相全波桥式整流次级KVKV波形使分布在旋转阳波形使分布在旋转阳 极焦点轨迹上的热功率是非均匀的，而三相多波极焦点轨迹上的热功率是非均匀的，而三相多波 整流次级输出整流次级输出KVKV近似平滑波形，分布在焦点轨迹近似平滑波形，分布在焦点轨迹 上的热功率是均匀的；上的热功率是均匀的；在相同管电压、管电流在相同管电压、管电流 条件下，三相多波整流电路次级输出条件下，三相多波整流电路次级输出X X线量更多；线量更多； 由于电网供电采用三相四线制，单相供电只取由于电网供电采用三相四线制，单相供电只取 三相系统中的一相，当负载功率大时，会造成供三相系统中的一相，当负载功率大时，会造成供 电系统失衡。电系统失衡。 n n 当然，三相多波整流电路也有其缺点，如电路复当然，三相多波整流电路也有其缺点，如电路复 杂，体积庞大等。杂，体积庞大等。 三相六波桥式高压整流电路 三相高压，按正弦规律变化 n n 根据上图可知，利用三相六波整流，在根据上图可知，利用三相六波整流，在X X线管上就得到一线管上就得到一 个脉动比较小的直流电压，且每个整流器在一个周期内只个脉动比较小的直流电压，且每个整流器在一个周期内只 有有1/31/3时间导通。时间导通。 n n 脉动率：脉动率：KVKV的脉动率影响的脉动率影响X X线输出定义为：线输出定义为： 其中Umax为整流输出电压最大值；Umin为整流输出电压最小 值。 mA测量电路，如图： 因中性点流过交流电流，所以需要全波整流后再进行mA测量。 双三相六波桥式整流高压次级电路 流过中性点的电流为直流电，不需另 加整流器。 n n ( (三三) )三相十二波桥式整流高压次级电路三相十二波桥式整流高压次级电路 n n 双三相六波桥式整流电路虽然能使得输出电压正、负端对双三相六波桥式整流电路虽然能使得输出电压正、负端对 地对称，且输出功率大、电压提高，但脉动率仍然很大，地对称，且输出功率大、电压提高，但脉动率仍然很大， 对大功率快速摄影是不利的。对大功率快速摄影是不利的。 n n 目前心血管造影目前心血管造影X X线机等大型机采用三相十二波桥式整流线机等大型机采用三相十二波桥式整流 高压次级电路，以保证连续拍片时有足够的输出功率和较高压次级电路，以保证连续拍片时有足够的输出功率和较 小的脉动率，获得最佳的胶片效果。小的脉动率，获得最佳的胶片效果。 n n 采用采用/Y /Y 连接法，使得连接法，使得S1S1和和S2S2输出电压相差输出电压相差3030。 。电度 电度 角，一个周期将出现角，一个周期将出现1212个脉冲，这种电路的脉动率更小。个脉冲，这种电路的脉动率更小。 n n 其电路及波形图如图：其电路及波形图如图： n n 三三. .倍压整流高压次级电路倍压整流高压次级电路 n n 倍压整流高压次级电路如图倍压整流高压次级电路如图 ： n n 当当A/BA/B输出交流电压时，分输出交流电压时，分 别对别对C1C1、C2C2充电，电容器充电，电容器C1C1 、C2C2的极性，对负载的极性，对负载X X线管线管 是串联相加的，充电经过几是串联相加的，充电经过几 个周期后，个周期后，C C、D D两端电压为两端电压为 变压器次级电压最大值的二变压器次级电压最大值的二 倍，称为倍压整流电路，即倍，称为倍压整流电路，即 五、高压次级电路举例五、高压次级电路举例 （一）（一）XG-500XG-500型型X X线机高压次级电路线机高压次级电路 第六节第六节 限时电路限时电路 n n 作用是控制作用是控制X X线曝光时间的长短，通过它能准确的控制线曝光时间的长短，通过它能准确的控制X X线线 的剂量。的剂量。 n n 小型小型X X线机：线机：采用机械限时器控制采用机械限时器控制 大、中型大、中型X X线机：线机：采用电子限时电路控制采用电子限时电路控制 n n 控制方法：过去一般将限时电路的控制节点串接在高压接控制方法：过去一般将限时电路的控制节点串接在高压接 触器的线圈电路中。目前大中型触器的线圈电路中。目前大中型X X线机中广泛使用晶闸管线机中广泛使用晶闸管 无触点开关，可根据限时电路信号，直接控制高压的接通无触点开关，可根据限时电路信号，直接控制高压的接通 和关断，能够准确、有效的做到零相位接通高压，避免突和关断，能够准确、有效的做到零相位接通高压，避免突 波电压的产生。波电压的产生。 n n 一、一、 电子限时电路的工作原理电子限时电路的工作原理 n n 限时的基本工作原理都是利用了电容器的充放电限时的基本工作原理都是利用了电容器的充放电 特性。特性。 n n 二、使用单结晶体管和晶闸管的简单限时电路二、使用单结晶体管和晶闸管的简单限时电路 n n 当当S1S1闭合，闭合，Ry1Ry1得电，导致得电，导致Ry3Ry3得电，得电，X X线曝光开始，因为此线曝光开始，因为此 时单结晶体管时单结晶体管UJTUJT、晶闸管、晶闸管SCRSCR尚未导通，所以尚未导通，所以Ry2Ry2不工作。不工作。 曝光开始的同时，电容曝光开始的同时，电容C1C1通过通过RxRx充电，当充电，当C1C1两端电压达到两端电压达到 UJTUJT的峰点电压时，的峰点电压时，UJTUJT立即导通，并在立即导通，并在R1R1上产生脉冲电压上产生脉冲电压 ，经，经R2R2、D1D1耦合到耦合到SCRSCR的控制极，触发的控制极，触发SCRSCR导通，导通，Ry2Ry2得电，得电， 切断切断Ry3Ry3得电回路，曝光停止。曝光时间决定于得电回路，曝光停止。曝光时间决定于RxRx与与C1C1的乘的乘 积，适当选择积，适当选择RxRx的值，便可选取所需的曝光时间。图中二的值，便可选取所需的曝光时间。图中二 极管极管D1D1为防止晶闸管误触发，二极管为防止晶闸管误触发，二极管D2D2为续流二极管，防为续流二极管，防 止晶闸管在导通或切断时止晶闸管在导通或切断时SCRSCR两端产生异常电压。两端产生异常电压。 n n 三、使用单结晶体管和三端双向晶闸管的限时电路三、使用单结晶体管和三端双向晶闸管的限时电路 n n 四、四、JSB-23JSB-23型限时器电路型限时器电路 n n 自习自习 第七节第七节 自动曝光控时电路自动曝光控时电路 n n 自动曝光控时电路是在自动曝光控时电路是在X X线通过被照物体后，以达到胶片线通过被照物体后，以达到胶片 上所需的感光剂量（即胶片密度）来决定曝光时间的；胶上所需的感光剂量（即胶片密度）来决定曝光时间的；胶 片感光剂量满足后，自动切断高压片感光剂量满足后，自动切断高压, ,所以自动曝光控时电所以自动曝光控时电 路也叫做路也叫做mAsmAs限时电路限时电路 。 n n 在单钮控制主机系统中，采用自动曝光控时，摄影只需要在单钮控制主机系统中，采用自动曝光控时，摄影只需要 根据厚度选择根据厚度选择kVkV值。值。 n n 应用两种不同形式的自动曝光控制：光电管自动曝光控时应用两种不同形式的自动曝光控制：光电管自动曝光控时 电路和电离室自动曝光控时电路。电路和电离室自动曝光控时电路。 n n 一、光电管自动曝光控时电路一、光电管自动曝光控时电路 n n 利用了多级光电倍增管的光电效应。利用了多级光电倍增管的光电效应。 n n 摄影时，摄影时，X X线使胶片感光的同时，也照射荧光纸或线使胶片感光的同时，也照射荧光纸或 者碘化铯晶体产生荧光，经光电倍增管倍增后转者碘化铯晶体产生荧光，经光电倍增管倍增后转 化为光电流，给电容器充电，当胶片达到所需剂化为光电流，给电容器充电，当胶片达到所需剂 量后，电容器两端的电压刚好达到比较电路的参量后，电容器两端的电压刚好达到比较电路的参 考电压，从而推动执行电路使考电压，从而推动执行电路使X X线曝光结束。线曝光结束。 半导体光电自动曝光控时电路半导体光电自动曝光控时电路 二、电离室自动曝光控时电路二、电离室自动曝光控时电路 n n 电离室自动曝光控时电路，是利用电离室内气体电离的物电离室自动曝光控时电路，是利用电离室内气体电离的物 理效应，使理效应，使X X线胶片在达到理想密度时切断曝光。线胶片在达到理想密度时切断曝光。 n n 电离室结构包括两个金属板平行电极，中间密封惰性气体电离室结构包括两个金属板平行电极，中间密封惰性气体 ，两极板间加上直流高压。将电离室置于人体与胶片暗盒，两极板间加上直流高压。将电离室置于人体与胶片暗盒 之间，当之间，当X X线照射时，线照射时，X X线光子能量被两极间惰性气体吸收线光子能量被两极间惰性气体吸收 而使气体电离形成正负离子，电离电流与管电流大小成正而使气体电离形成正负离子，电离电流与管电流大小成正 比。此电离电流对电容进行充电或放电，电容器两端电压比。此电离电流对电容进行充电或放电，电容器两端电压 与与mAsmAs成正比。当电容器两端电压刚好等于成正比。