第五章X线机主机单元电路分析-2

第四节高压初级电路1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。当高压变压器初级线圈得电时，次级即可产生交流高压经整流获得直流高压加到X管两端。组成：包括管电压调节、控制、预示及补偿电路。有的X线机还设有主晶闸管损坏保护电路。2一、管电压调节X线的质是由管电压的大小决定的，调节管电压就能有效地控制X线的质。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。在实际电路中，通常是通过调整自耦变压器的输出电压，以调整高压变压器初级电压，进而调整高压变压器次级电压，最终实现管电压的调整。中小功率诊断X线机管电压的调节范围为30~90KV(调节比为3)；大功率诊断X线机管电压的调节范围为30~150KV(调节比为5)。3管电压的调节是根据变压器的工作原理进行的：

V2=(N2/N1)·V1可知，管电压的调节有三种方法：N1、N2不变，调V1N2、V1不变，调N1N1、V1不变，调N2（体积增大、绝缘难处理、维修不便）X线机多采用初级绕组N1和次级绕组匝数N2不变，调节初级电压U1的方法调节管电压。4（一）调高压初级电压V1高压初级电压V1的调节是通过改变自耦变压器对高压变压器的初级的供电电压来实现的。这是X线机中最常用的调节管电压的方法。自耦变压器的输出调节：抽头分档式滑轮连续式51.抽头分档式（小型X线机）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，从而得到不同的高压初级电压。这种调节方法的结构比较简单，但不能进行管电压的细微调节，不能满足摄影管电压微小变化的需要，所以有的X线机采用了粗调、细调配合的调节方法，可使管电压每档相差2kV。6如国产KB-400型X线机管电压的调节：KVRC1为摄影管电压“细”调节器，每档4V，即2kV（高压变压器出次级电压比1V/0.5kV）；KVRC2为摄影管电压“粗”调节器，每档20V，即10kV；KVFC为透视管电压调节器，每档10V，即5kV；RC为摄影高压接触器；FC为透视高压接触器；R1、R2为防突波电阻；T2位高压变压器初级绕组。透视高压初级电路、摄影高压初级电路7摄影管电压“细”调节器，每档4V摄影管电压“粗”调节器，每档20V高压变压器出次级电压比1V/0.5kV透视管电压调节器，每档10V摄影高压接触器透视高压接触器防突波电阻高压变压器初级绕组透视摄影82.滑轮连续式（大中型X线机）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。如国产型F30-IIG型X线机：JC1为透视高压接触器；JC3为摄影高压接触器；B1-11为透视管电压调节碳轮；B1-12为摄影管电压调节碳轮；B2为高压变压器初级线圈；R1为摄影防突波电阻；R2为透视限流、防突波电阻。透视高压初级电路、摄影高压初级电路9透视高压接触器摄影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透视摄影10调初级电压V1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区，无法实现适时控制和稳定调节。目前大型X线机多采用电动调节，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面上滑动，自动地调节高压初级电压。电动调节：开环控制，曝光前完成对管电压的调节；闭环控制，可实现管电压的动态调节。11(二)调高压初级匝数N1在初级电压V1和次级匝数N2不变时，改变高压变压器的初级线圈的匝数N1，可改变高压变压器初、次级线圈的匝数比，从而可调节管电压。如EDR-750B型X线机管电压调节采用的就是这种方法，它是采用数控电路对高压变压器初级线圈匝数进行选择，以达到管电压调节的目的。12（三）调高压次级（电压）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X线管两端，通过改变调整管上的管压降，就可以改变X线管的管电压。基本原理：13高压变压器高压调整电子管比较器由电阻分压电路R取样得到实际管电压电路送入比较器，与预置的管电压信号相比较，用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。14（四）调高压初级电压波形或频率这种方法在自动化程度较高的大型X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的导通角来调节管电压；中、高频X线机中，通过改变高压初级电流的占空比或频率来调节X线管管电压。15二、管电压控制(一)使用接触器控制高压初级电路在高压初级电路中，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“接通”或“断开”。接触器线圈由限时电路或脚闸开关控制。这种控制方法操作简便，使用可靠，为大多数X线机所使用。16如图：XC为摄影高压接触器的电磁线圈和触点。因摄影时高压初级电流可达数十乃至上百A，故摄影用的接触器体积很大。TC为透视高压接触器的电磁线圈和触点，透视时的负载电流很小，一般不大于10A，可使用体积较小、但耐冲击强度很高的接触器。高压初级电路的接触器在断开与闭合的瞬间，由于电磁感应产生暂态电流和/或突波电压。防突波装置：曝光开始瞬间，让高压初级电路瞬间串接一阻值较小的电阻，以克服突波电压。17因透视与摄影由负载电流引起的电压降数值相差很大，故摄影高压初级电压的预置值比透视要高，这就要求两种状态分别调整，即摄影时由O-A供电，透视时由O-B供电。摄影透视18（二）用晶闸管控制的高压初级电路随着对运动器官进行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，因受接触器接卸动作时间的影响，不能满足1s时间内使其“闭合”与“断开”数次的要求，尤其是接触器缺乏时序和状态的判断力，负载时触点开闭又会产生较大的电弧放电。故目前大中型X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，从而避免了电弧放电，且控制敏捷，无噪声、电路压降低，并能在每秒200次的范围内与其他控制电路协同的工作。19如图：两个晶闸管SCR1、SCR2构成反向并联电路。当A-B、C-D间无触发信号时，电路呈关断状态，高压变压器HT初级不得电。在曝光前，接触器SC的触点首先闭合，此时SCR1、SCR2未导通，电路无负载电流，SC触点闭合瞬间无电弧放电。在电路设计上使SC的触点闭合提前于晶闸管导通0.8s，以防止晶闸管击穿或误导通等失控现象时，可利用SC切断高压初级电路使HT失电。而SC触点断开时间应滞后于晶闸管的阻断时间，并要求HT初级在输入电源过零时失电。20TC为透视高压接触器的一组触点，它闭合时，将晶闸管短路，HT直接得电，R和C为阻容保护元件，保护晶闸管免受电压冲击而击穿。摄影时，A-B、C-D间加触发信号，晶闸管导通，并设有零电位闸电路，以保证HT得电瞬间正好处于交流电源的零相位附近。其优点一是防止突波电压，二是提高曝光时间的准确性。需有一个与触发电路协调的RC移向电子开关电路。21两个晶闸管构成反向并联电路在曝光前，接触器SC的触点首先闭合在电路设计上使SC的触点闭合提前于晶闸管导通0.8s，以防止晶闸管击穿或误导通等失控现象时，可利用SC切断高压初级电路使HT失电。而SC触点断开时间应滞后于晶闸管的阻断时间，并要求HT初级在输入电源过零时失电。摄影时，A-B、C-D间加触发信号，晶闸管导通，并设有零电位闸电路，以保证HT得电瞬间正好处于交流电源的零相位附近。其优点一是防止突波电压，二是提高曝光时间的准确性。需有一个与触发电路协调的RC移向电子开关电路。2223（三）初、次级配合控制与三极X线管控制初、次级配合控制工作原理：在高压初级电路上串接高压预上闸接触器的控制接点，在高压次级的正、负端各串接一只高压调整管。在曝光手闸按下时，高压预上闸接触器先工作，由高压变压器及高压整流器产生直流高压，但因栅控电路的作用，高压调整管处于阻断状态，高压次级电路不通，只有当调整管的栅控电位到达失控电位时，高压才能加到X线管两端，产生X线。优点：完全避免了高压初级电路的电弧放电。高压调整管除具有开关管的作用外，还具有使kV波形平稳的稳压调整作用。24三、管电压预示与管电压补偿电路在X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体、组织及部位的摄影需要，拍出对比度和密度（黑化度）都很理想的片子。要使人眼分辨出密度差别，X线的剂量至少要变化30%。这是曝光参数分档的基本依据，即相邻两档所造成的X线剂量差别应大于30%。由于X线强度分别与mAs值和kV值的3~5次方成正比（），所以对kV值的精度要求要比mAs值的高一些。

25我国卫生部规定，管电压精度为7%，mAs值精度为20%。实验表明，X线管管电压比正常值高10%时，X线胶片感光量将增加60%~70%；管电压比正常值低10%时，X线胶片感光量减弱40%~50%。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。26（一）管电压预示在X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kV值。由于X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用预示的方法，即在X线管未加负载时，预先将本次曝光X线管两端可能加的实际管电压指示出来，称管电压的预示。271.刻度盘预示法根据高压变压器的变压比，计算出次级电压值，将对应的kV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kV值。这种方法精度较低，多用在透视管电压预示和小型X线机。2.电压表预示法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，将kV值可在交流电压表盘上，即可指示kV值。28（二）管电压补偿管电压预示的kV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，由于电源电阻、自耦变压器阻抗、高压变压器阻抗及其他器件内阻的存在，电路中将产生电压降。管电流越大，产生的压降就越大。这样就使X线管两端的实际电压值要小于预示的kV值，且随着管电流的变化而变化，这种现象会严重影响X线机的摄影效果。29因此，中型以上的X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，预示的kV值与实际加到X线管两端的kV值相同或相近。管电压补偿的基本原理：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kV值正好等于降落的kV值。实验表明，不同负载时，管电压kV与高压变压器初级空载预置电压V1的关系如图：30空载曲线管电流为零时，曲线是经过原点的直线，即空载曲线；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偿和斜率补偿两部分。管电压补偿电路：电阻式、变压器式311.电阻式管电压补偿电路用作平移补偿用作斜率补偿三电阻分电器上的一部分电压，随初级电压和管电流的变化mA选择器选择管电流大小，调节管电压调节器，最终达到使管电压的预示值与曝光时加到X线管两端的