工頻X射線機(jī)mA控制電路的改進(jìn)

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)崎軟件開發(fā)有限責(zé)任公司，黑龍江 牡丹江 157001

工頻X射線機(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)崎軟件開發(fā)有限責(zé)任公司，黑龍江 牡丹江 157001

工頻X射線機(jī)攝影mA控制部分的缺點(diǎn)是曝光過程中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度，影響攝影效果。本文通過設(shè)計(jì)改進(jìn)的mA控制電路，在曝光過程中，根據(jù)實(shí)際的mA量反饋調(diào)整燈絲的加熱電壓，通過調(diào)整串接在燈絲變壓器初級的可控硅的導(dǎo)通角，調(diào)整燈絲變壓器的初級電壓，從而調(diào)整X射線機(jī)的mA量，使曝光過程中mA始終保持穩(wěn)定。

工頻X射線機(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線機(jī)逐漸被應(yīng)用。盡管這類X射線機(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射線機(jī)為主，但此類X射線機(jī)mA控制部分有許多缺點(diǎn)[1-2]。

1 工頻X線機(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射線管的燈絲老化，管電流逐漸下降，不能保證正常的出X射線量。攝影效果逐漸變差。經(jīng)過一定時(shí)間，必須對設(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

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

3 對原設(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射線機(jī)的燈絲加熱初級回路，用可控硅控制燈絲加熱初級回路的通斷。

(3) 調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)整燈絲加熱初級回路電壓而調(diào)整攝影mA電流的目的。通過機(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線管[3]。

4 mA控制電路設(shè)計(jì)與分析（見圖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（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^零點(diǎn)導(dǎo)通，而有一個(gè)相位差，改變相位差來改變攝影燈絲加熱初級回路電壓，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，2腳與3腳的信號進(jìn)行比較，使運(yùn)放3的6腳于交流電過零時(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D1和R20對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)備來的mA設(shè)定信號給運(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，mA采樣信號和CPU來的mA設(shè)定信號進(jìn)行比較，當(dāng)相等時(shí)說明實(shí)際的mA和設(shè)定mA相等，運(yùn)放1的6腳輸出為0 V，不對后面的運(yùn)放2進(jìn)行修正。當(dāng)mA采樣信號比mA設(shè)定信號低時(shí)，說明實(shí)際的攝影mA值相對較低。運(yùn)放1的6腳輸出為正大于0 V，對后面的電路進(jìn)行相加修正。當(dāng)mA采樣信號比mA設(shè)定信號高時(shí)，說明實(shí)際的攝影mA值相對過高。運(yùn)放1的6腳輸出為負(fù)小于0 V，對后面的電路進(jìn)行相減修正。運(yùn)放1的6腳輸出信號對C1充電積分同時(shí)輸入給運(yùn)放2的3腳，經(jīng)過運(yùn)放2放大后輸入給運(yùn)放4的3腳。運(yùn)放4的2腳來的與電源同步的鋸齒波信號，代表攝影mA值大小的3腳信號和2腳的與電源同步的鋸齒波信號進(jìn)行比較。運(yùn)算放大器4的6腳輸出波形是正負(fù)方波，只有正方波對后面的電路有用。正方波的后緣是對應(yīng)交流電的過零點(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+，來自原設(shè)備的mA采樣信號經(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分壓來的信號，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，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

來自原設(shè)備的mA+的mA采樣信號經(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分壓來的信號，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，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)

通過高壓次級mA采樣電壓進(jìn)行負(fù)反饋控制，調(diào)整燈絲變壓器初級可控硅導(dǎo)通角的方式，調(diào)整燈絲變壓器初級的電壓，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線機(jī)曝光過程中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射線機(jī)的攝影控制回路，保護(hù)X線管。

[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線機(jī)電源自動(dòng)調(diào)壓電路的改進(jìn)[J].中國醫(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