CN105044765B - 可不间断供电的x射线探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可不间断供电的X射线探测器，包括：X射线传感器、采集驱动电路、主CPU控制处理单元、主电源单元、不间断供电单元，用于主电源单元失效或更换主电源单元时时为系统继续供电，主电源单元正常工作时蓄能、及电源管理单元，用于监测主电源单元和不间断供电单元状态，决定哪个单元为X射线探测器供电，同时管理X射线探测器上下电时序，动态控制X射线探测器功耗。本发明克服了现有的X射线探测器主电源充电时间长，寿命短，总电量随充电次数增加显著降低，在主电源失效下供电中断等不足，不仅能够快速充电，还能在主电源取出或失效时继续工作一段时间，实现不间断供电。本发明结构简单，在X射线探测器领域具有广泛的应用前景。

Description

可不间断供电的X射线探测器

技术领域

本发明涉及一种X射线探测装置，特别是涉及一种可不间断供电的X射线探测器。

背景技术

近年来，照相平板印刷和微电子技术领域的不断进步，使集成基于TFT阵列读出装置的大面积X射线探测器的应用越来越普及。基于TFT的平板系统的电荷收集和读出电子元件紧贴于X射线发生交互作用的材料层，使X光的探测器的结构紧凑，并能实时转化为数字影像，因此X射线探测器正成为医疗辐射成像，工业探伤和安检的中坚力量。

X射线探测器可以分为两类：1)直接转换探测器：它的X射线能量直接转换为电荷；2)间接转换探测器：其X射线能量首先由X射线闪烁体或荧光层转换为可见光，然后可见光被像素矩阵的TFT传感器捕获并完成电荷积分过程，最后通过AD数据采集和软件图像后处理等过程，得到数字图像。

然而，X射线探测器在使用过程中，会受到操作人员和检测对象等周围环境因素的影响，在X射线探测器被移动，受到冲击或更换电池的过程中，不可避免地会出现探测器供电中断，需要重新启动和重新配置的情况，这大大降低了X射线检测的工作效率和检测的便利性；电池受热容易发生爆炸等危险，同时，反复更换电池对电池的电量，寿命都有影响，这进一步减少了探测器的工作时间。

因此，提供一种使用安全，能够快速充电，主电源电量随充电次数变化小且在主电源取出或失效的情况下，仍然能够工作一段时间，以实现不间断供电的X射线探测器，是很有实际意义的。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可不间断供电的X射线探测器，用于解决现有技术中X射线探测器主电源充电时间长，使用寿命短，电量随充电次数增加而显著减小，在主电源失效下供电中断等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种可不间断供电的X射线探测器，所述X射线探测器包括：

X射线传感器，用于将X射线转换为可见光，再将X射线转换为电荷信号；

采集驱动电路，连接于X射线传感器，用于将捕获的电荷信号积分放大并转换化数字图像；

主CPU控制处理单元，连接于采集驱动电路，用于完成数字图像信号的拼接，最终形成X光检测图像；

适配器：连接于电源管理单元，可为X射线探测器在非移动情形下提供电源；

主电源单元，连接于电源管理单元，可为X射线探测器提供电源，包括在移动情形时提供电源；

不间断供电单元，连接于电源管理单元和主CPU控制处理单元，用于主电源单元失效或取出以及适配器失效或取出时为系统继续供电，主电源单元正常工作或适配器正常工作时蓄能，并且将不间断供电单元的状态通知主CPU控制处理单元；

电源管理单元，用于监测适配器，主电源单元和不间断供电单元状态，决定X射线探测器的电源是哪一个，并为主电源单元和不间断单元提供充放电通路，同时为各个功能模块提供规定的电压并动态控制这些电压的上下电及其时序，动态控制X射线探测器功耗。

作为本发明的可不间断供电的X射线探测器的一种优选方案，所述的不间断供电单元包括：

锂铁超级电容模组，连接于锂铁超级电容模组充放电电路和状态监控电路，由多个锂铁超级电容串并联而成，作为应急储能的主体；

锂铁超级电容模组充放电电路：连接于电源管理单元，锂铁超级电容模组和状态监控电路，对超级电容模组进行充电并将充电信息反馈给状态监控电路

状态监控电路：连接于锂铁超级电容模组、锂铁超级电容模组充放电电路和CPU控制处理单元，用于检测锂铁超级电容模组和锂铁超级电容充放电电路的状态，为主CPU控制处理单元提供不间断供电单元的状态信息。

作为本发明的可不间断供电的X射线探测器的一种优选方案，所述的电源管单元包括：

电源路径控制电路：连接于电压产生及上下电时序控制电路、适配器、不间断供电单元和主电源单元，根据适配器及主电源单元的状况，选择适配器、主电源或不间断供电单元作为探测器的电源，并为不间断供电单元及主电源单元的充放电提供适当的通路。

电压产生及上下电时序控制电路：连接于各个功能模块、主CPU控制处理单元和电源路径控制电路，为各个功能模块提供规定的电压并动态控制这些电压的上下电及其时序。

作为本发明的可不间断供电的X射线探测器的一种优选方案，所述X射线探测器还包括高速传输单元，连接于主CPU控制处理单元，用于将检测数据高速地传输到PC工作站。

进一步地，所述X射线探测器还包括PC工作站，用于实现原始监测图像的分析处理，提供更加准确的监测结果。

作为本发明的可不间断供电的X射线探测器的一种优选方案，所述X射线传感器包括光电传感器以及涂覆于光电传感器表面，用于将X射线转换为可见光的闪烁材料。

进一步地，所述光电传感器包括光电二极管及薄膜场效应晶体管，所述闪烁材料包括GOS及CsI的一种。

作为本发明的可不间断供电的X射线探测器的一种优选方案，所述主电源单元包括：

超级电容充放电电路：连接于电源管理单元和大容量锂铁超级电容，可对大容量锂铁超级电容进行充放电；

大容量锂铁超级电容：连接于超级电容充放电电路，作为探测器的储能主体。

如上所述，本发明的可不间断供电的X射线探测器，具有以下有益效果：本发明克服了现有的X射线探测器主电源安全性低、充电时间长，电量随充电次数增加显著减小，在主电源或适配器失效下供电中断等不足,不仅能稳定地获得X射线检测图像，还能够快速充电，并在主电源及适配器取出或失效的情况下工作一段时间，实现不间断供电。本发明结构简单，效果良好，在X射线探测器领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1显示为本发明的可不间断供电的X射线探测器的结构框图。

图2显示为本发明的可不间断供电的X射线探测器的不间断供电单元的结构框图。

图3显示为本发明的可不间断供电的X射线探测器的电源管理单元的结构框图。

图4显示为本发明的可不间断供电的X射线探测器的主电源单元的结构框图。

元件标号说明

10 X射线传感器

20 采集驱动电路

30 主CPU控制处理单元

40 高速传输单元

50 PC工作站

60 电源管理单元

601 电压产生及上下电时序控制电路

602 电源路径控制电路

70 主电源单元

701 超级电容充放电电路

702 大容量锂铁超级电容

80 不间断供电单元

801 状态监控电路

802 锂铁超级电容模组

803 超级电容充放电电路

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种可不间断供电的X射线探测器，所述X射线探测器包括：

X射线传感器10，用于将X射线转换为可见光，再将X射线转换为电荷信号；在本实施例中，所述X射线传感器10包括光电传感器以及涂覆于光电传感器表面，用于将X射线转换为可见光的闪烁材料，进一步地，所述光电传感器包括光电二极管及薄膜场效应晶体管，所述闪烁材料包括GOS及CsI的一种。

采集驱动电路20，连接于X射线传感器10，用于将捕获的电荷信号积分放大并转换化数字图像；

主CPU控制处理单元30，连接于采集驱动电路20，用于完成数字图像信号的拼接，最终形成X光检测图像；

适配器单元90，连接于电源管理单元，可为X射线探测器在非移动情形下提供电源

主电源单元70，连接于电源管理单元60，为X射线探测提供电源，尤其是X射线探测器移动使用时的电源。

不间断供电单元80，连接于电源管理单元60和主CPU控制处理单元30，用于主电源单元及适配器断开或失效时为系统继续供电，主电源单元70或适配器90正常工作时蓄能，并且将不间断供电单元80的状态通知主CPU控制处理单元30；

电源管理单元60，根据适配器及主电源单元的状况，选择适配器、主电源或不间断供电单元作为探测器的电源，并为不间断供电单元及主电源单元的充放电提供适当的通路。同时，为各个功能模块提供规定的电压并动态控制这些电压的上下电及其时序；

高速传输单元40，连接于主CPU控制处理单元30，用于将检测数据高速地传输到PC工作站50。

PC工作站50，用于实现原始监测图像的分析处理，提供更加准确的监测结果。

如图2所示，所述的不间断供电单元80包括：

锂铁超级电容模组802，连接于锂铁超级电容模组充放电电路和状态监控电路，由多个锂铁超级电容串并联而成，作为应急储能的主体；

锂铁超级电容模组充放电电路803：连接于电源管理单元，锂铁超级电容模组和状态监控电路，对超级电容模组进行充电并将充电信息反馈给状态监控电路

状态监控电路801：连接于锂铁超级电容模组、锂铁超级电容模组充放电电路和CPU控制处理单元，用于检测锂铁超级电容模组和锂铁超级电容充放电电路的状态，为主CPU控制处理单元提供不间断供电单元的状态信息。

如图3所示，所述的电源管理单元包括：

电源路径控制电路602：连接于电压产生及上下电时序控制电路、适配器、不间断供电单元和主电源单元，根据适配器及主电源单元的状况，选择适配器、主电源或不间断供电单元作为探测器的电源，并为不间断供电单元及主电源单元的充放电提供适当的通路。

电压产生及上下电时序控制电路601：连接于各个功能模块、主CPU控制处理单元和电源路径控制电路，为各个功能模块提供规定的电压并动态控制这些电压的上下电及其时序。

如图4所示，主电源单元包括：

超级电容充放电电路701：连接于电源管理单元和大容量锂铁超级电容模组，可对大容量锂铁超级电容进行充放电。

大容量锂铁超级电容702：连接于超级电容充放电电路，是探测器的储能主体。

如图1所示，本实施例的X射线探测器的图像采集、处理及显示的过程包括：

首先，X射线进入X射线传感器10，被其上的闪烁材料转换为可见光，然后可见光被与闪烁材料紧贴的像素矩阵的TFT传感器转换为电荷；

然后，采集驱动电路20中的积分器将点好信号积分放大，并由其上的AD转换电路将积分放大后的信号转化数字图像信号；

接着，主CPU控制处理单元30实施数字图像信号的拼接，并将拼接后的数字图像传输给高速传输单元40；

最后，高速传输单元40通过有线或者无线的形式，将原始数字图像传输给PC工作站50，PC工作站50对原始数字图像做进一步的处理，形成高质量的X射线检测图像。

如图2所示，本实施例的可不间断供电的X射线探测器的电源工作原理为：X射线探测器工作期间，电源管理单元60检测整个系统的供电及耗电情况，电源管理单元60中可以设定系统各路电源正常工作时的电压和电流大小，以及他们之间的时序关系，当不采集图像时，电源管理单元60会将探测器设置到低功耗休眠模式，以节省电量。

当适配器90为系统提供电源时，电源管理单元60会为主电源单元70及不间断供电单元提供80提供充电通路，此时适配器90对主电源单元70及不间断供电单元80充电，电压产生及上下电时序控制电路601使用适配器90作为电源。

当适配器90断开且主电源单元70正常工作时，电源管理单元60会为不间断供电单元提供80提供充电通路，此时主电源单元70对不间断供电单元80充电，电压产生及上下电时序控制电路601使用主电源单元70作为电源。

当主电源单元70及适配器90不能供电时，电源管理单元60会立刻将供电通路切换给不间断供电单元80，601使用不间断供电单元80作为电源。待主电源单元70或适配器90恢复供电以后，电源管理单元60会为不间断供电单元80提供一条充电通路。

如图2所示，具体地，本实施例的不间断供电单元80的工作原理为：

超级电容充放电电路803可以检测电源管理单元60对不间断供电单元80打开的是充电电路还是放电电路；当为锂铁超级电容模组802充电时，超级电容充放电电路803是一个降压电路，其根据预定充电曲线对锂铁超级电容模组802充电，直到充电电流小于某一设定值。当为锂铁超级电容模组802放电时，超级电容充放电电路803是一个升压电路，其将锂铁超级电容模组802输出的变化电压升到一个固定值提供给电压产生及上下电时序控制电路601。

状态监控电路801检测超级电容充放电电路803和锂铁超级电容模组802的状态，当锂铁超级电容模组802开始被放电时向主控CPU控制单元30提供进入备用供电模式信号；当锂铁超级电容模组802恢复充电时向主控CPU控制单元30提供恢复充电信号及电量；当锂铁超级电容模组802电量即将耗尽时向主控CPU控制单元30提供电量告警信号。

锂铁超级电容模组802：由多节超级电容串并联组成，在系统主电源单元70及当适配器90不能供电时，为系统应急供电，在主电源单元70或适配器90正常工作时蓄能。

如图3所示，具体地，本实施例的电源管理单元60的工作原理为：

电压检测及上下电时序控制电路601按照预设的时序和主控CPU控制单元30的指令决定是否向某一功能模块供电并以此控制探测器功耗；

电源路径控制电路602：当适配器90为系统提供电源时，电源路径控制电路602会把主电源单元70及不间断供电单元80的充电通路及上下电时序控制电路601的供电通路切换给适配器90；当适配器90断开且主电源单元70为系统提供电源时，电源路径控制电路602会把不间断供电单元80的充电通路及上下电时序控制电路601的供电通路切换给主电源单元70；当适配器90断开且主电源单元70断开时，电源路径控制电路602会把上下电时序控制电路601的供电通路切换给不间断供电单元80；。

如图4所示，具体地，本实施例的主电源单元70的工作原理为：

超级电容充放电电路701可以检测电源管理单元60对主电源单元70打开的是充电电路还是放电电路；当为大容量锂铁超级电容模组702充电时，超级电容充放电电路701是一个降压电路，其根据预定充电曲线对大容量锂铁超级电容模组702充电，直到充电电流小于某一设定值。当大容量锂铁超级电容模组702放电时，超级电容充放电电路701是一个升压电路，其大容量锂铁超级电容模组702输出的变化电压升到一个固定值提供给电压产生及上下电时序控制电路601。

大容量锂铁超级电容702，由多节超级电容串并联组成，是X射线探测器储能的主体，是X射线探测器的供电电源，尤其是移动情况下的供电电源。

如上所述，本发明提供一种可不间断供电的X射线探测器，所述X射线探测器包括：X射线传感器10，用于将X射线转换为可见光，再将X射线转换为电荷信号；采集驱动电路20，连接于X射线传感器10，用于将捕获的电荷信号积分放大并转换化数字图像；主CPU控制处理单元30，连接于采集驱动电路20，用于完成数字图像信号的拼接，最终形成X光检测图像；主电源单元70，连接于电源管理单元60，为X射线探测器的供电，尤其在移动情况下供电；适配器90，连接于电源管理单元60，为X射线探测器在非移动情形下提供电源；不间断供电单元80，连接于电源管理单元和主CPU控制处理单元，用于主电源单元失效或取出以及适配器失效或取出时为系统继续供电，主电源单元正常工作或适配器正常工作时蓄能，并且将不间断供电单元的状态通知主CPU控制处理单元；电源管理单元60，用于监测主电源单元70和不间断供电单元80状态，决定哪个单元为X射线探测器供电，同时为各个功能模块提供规定的电压并动态控制这些电压的上下电及其时序，动态控制X射线探测器功耗。本发明克服了现有的X射线探测器主电源充电时间长，总电量随充电次数增加而显著降低，在主电源失效下供电中断等不足,不仅能稳定地获得X射线检测图像，还能够快速充电，并在主电源取出或失效的情况下工作一段时间，实现不间断供电。本发明结构简单，效果良好，在X射线探测器领域具有广泛的应用前景。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种可不间断供电的X射线探测器，其特征在于，所述X射线探测器包括：

X射线传感器，用于将X射线转换为可见光，再将X射线转换为电荷信号；

采集驱动电路，连接于X射线传感器，用于将捕获的电荷信号积分放大并转换化数字图像；

主CPU控制处理单元，连接于采集驱动电路，用于完成数字图像信号的拼接，最终形成X光检测图像；

适配器：连接于电源管理单元，可为X射线探测器在非移动情形下提供电源；

主电源单元，连接于电源管理单元，可为X射线探测器提供电源，包括在移动情形时提供电源，所述主电源单元包括大容量锂铁超级电容；

不间断供电单元，连接于电源管理单元和主CPU控制处理单元，用于主电源单元失效或取出以及适配器失效或取出时为系统继续供电，主电源单元正常工作或适配器正常工作时蓄能，并且将不间断供电单元的状态通知主CPU控制处理单元；其中，所述不间断供电单元包括：锂铁超级电容模组，连接于锂铁超级电容模组充放电电路和状态监控电路，由多个锂铁超级电容串并联而成，作为应急储能的主体；锂铁超级电容模组充放电电路，连接于电源管理单元，锂铁超级电容模组和状态监控电路，对超级电容模组进行充电并将充电信息反馈给状态监控电路；状态监控电路，连接于锂铁超级电容模组、锂铁超级电容模组充放电电路和CPU控制处理单元，用于检测锂铁超级电容模组和锂铁超级电容充放电电路的状态，为主CPU控制处理单元提供不间断供电单元的状态信息；

电源管理单元，用于监测适配器，主电源单元和不间断供电单元状态，决定X射线探测器的电源是哪一个，并为主电源单元和不间断单元提供充放电通路，同时管理X射线探测器各功能模块上下电时序，动态控制X射线探测器功耗；所述主电源单元及所述不间断供电单元位于所述可不间断供电的X射线探测器内部。

2.根据权利要求1所述的可不间断供电的X射线探测器，其特征在于：所述的电源管理单元包括：

电源路径控制电路，连接于电压产生及上下电时序控制电路、适配器、不间断供电单元和主电源单元，用于根据适配器及主电源单元的状况，选择适配器、主电源或不间断供电单元作为探测器的电源，并为不间断供电单元及主电源单元的充放电提供适当的通路；

电压产生及上下电时序控制电路，连接于各个功能模块、主CPU控制处理单元和电源路径控制电路，为各个功能模块提供规定的电压并动态控制这些电压的上下电及其时序。

3.根据权利要求1所述的可不间断供电的X射线探测器，其特征在于：所述X射线探测器还包括高速传输单元，连接于主CPU控制处理单元，用于将检测数据高速地传输到PC工作站。

4.根据权利要求3所述的可不间断供电的X射线探测器，其特征在于：所述X射线探测器还包括PC工作站，用于实现原始监测图像的分析处理，提供更加准确的监测结果。

5.根据权利要求1所述的可不间断供电的X射线探测器，其特征在于：所述X射线传感器包括光电传感器以及涂覆于光电传感器表面，用于将X射线转换为可见光的闪烁材料。

6.根据权利要求5所述的可不间断供电的X射线探测器，其特征在于：所述光电传感器包括光电二极管及薄膜场效应晶体管，所述闪烁材料包括GOS及CsI的一种。

7.根据权利要求1所述的可不间断供电的X射线探测器，其特征在于：所述主电源单元包括：

超级电容充放电电路：连接于电源管理单元和大容量锂铁超级电容，用于对大容量锂铁超级电容进行充放电；

大容量锂铁超级电容：连接于超级电容充放电电路，作为探测器的储能主体。