CN106199119B - 高压测量分压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其用于X射线管(4)的高压测量分压器(1)，包括接地接头(6)、高压接头(2)、量取端(36)和多个除了电路连接以外基本上结构相同的分压器模块(10、10a‑10z)，其中，每个分压器模块(10、10a‑10z)具有第一接头(12)、第二接头(14)、电阻板(16)和至少一个扁平形的电势电极(18、20)，其中，所述分压器模块(10、10a‑10z)通过它们的接头(12、14)在所述接地接头(6)和所述高压接头(2)之间串联连接，其中，由每个分压器模块(10、10a‑10z)构成至少一个分级(38、38a‑38z)，并且其中，在所述量取端(36)和所述接地接头(6)之间构成第一分级(38a)。

Description

高压测量分压器

技术领域

本发明涉及一种尤其用于X射线管的高压测量分压器，包括接地接头、高压接头、量取端，其中，在量取端和接地接头之间构成第一分级。

背景技术

在X射线设备中越来越多地使用X射线管，在该X射线管中用于产生X射线必需的高压(它通常能够高于150kV)非接地对称地在阴极和阳极之间分配。相反，越来越多地使用单级运行的X射线管，即在该X射线管内例如将阳极接地。

尤其用于计算机X射线断层造影的X射线管具有旋转阳极，以便在工作时由于较多被吸收的能量而产生的热量能够更好地在阳极上分布。X射线管的单级运行在此具有这样的优点，即相对于处于地电位的周围环境能够省去对旋转阳极的发动机的昂贵的绝缘。

但是，由于与接地件或地势较高的电势差、X射线管的单级运行在电压测量的抗电强度方面具有较高的要求。为了测量在X射线管上的电压通常使用高压测量分压器，它根据已知的比例将在它两端上的高压分为各个分级，并且因此能够根据在分级的端部上测量的电压来计算出在两个端部上总共的电压降。

为此，在测量直流电压部分时，考虑纯电阻的电压分布，高压测量分压器的分级主要还具有电容的分压，以便能够例如在接通过程中或者电压波动情况下(例如所谓的波动Rippel)精确地测量电压的高频部分。

但是，尤其在电容式的构建中需要注意足够的抗电强度。相对地，在接地对称的具有公差的运行中在大多数情况下，100kV的高压测量分压器的抗电强度是足够的，该高压测量分压器在使用单级的X射线管的情况下必须承受两倍高的电压。但是，由于在X射线管中通常只具有有限的构造空间，所以高压测量分压器不能够被任意地扩大，尤其由于空间原因必要时不能增加抗高压的电容器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供了一种尤其用于X射线管的高压测量分压器，它在尽可能简单构造的情况下应具有尽可能高的抗电强度。

所述技术问题通过一种尤其用于X射线管的高压测量分压器解决，其包括接地接头、高压接头、量取端和多个除了电路连接以外基本上结构相同的分压器模块，其中，每个分压器模块具有第一接头、第二接头、电阻板和至少一个扁平形的电势电极，其中，所述分压器模块通过它们的接头在所述接地接头和所述高压接头之间串联连接，其中，由每个分压器模块构成至少一个分级，并且其中，在所述量取端和所述接地接头之间构成第一分级。

本发明涉及一种尤其用于X射线管的高压测量分压器，其包括接地接头、高压接头、量取端，其中，在量取端和接地接头之间构成第一分级。在此根据本发明设置，高压测量分压器还具有多个除了电路连接以外基本上结构相同的分压器模块，其中，每个分压器模块具有第一接头、第二接头、电阻板和至少一个扁平形的电势电极，其中，所述分压器模块通过它们的接头在所述接地接头和所述高压接头之间串联连接，其中，由每个分压器模块构成至少一个分级。

用于测量在X射线管上电压的高压测量分压器在分级内具有用于测量电压信号的高频部分的主要为电容式的部件。为了能够扩大高压测量分压器可以被应用的电压范围，应该在使用电容式部件的情况下注意足够的抗电强度。

思路是，在每个分压器模块中布置电阻板和至少一个电势电极，在此，通过相应的布置相互间可实现电势电极与电阻板的电容耦合，并且通过电路连接因此实现分级，该分级具有电容部件和设计为电阻板的纯电阻式部件。通过这种电阻板的双重作用能够使得每个分压器模块结构紧凑。通过结构相同的分压器模块的串联连接，在此能够附加地增加分级，它们的电阻数值或电容数值基本上相同，由此明显降低了设计费用。通过将电压分配给多个分级，能够在此这样选择多个分压器模块，使得在每个单个的分压器模块上的电压降不会超过分压器模块的抗电强度。

在每个分压器模块中所述电阻板有利地具有第一端部、与第一端部对置的第二端部和截取点，其中，所述截取点相对于电阻板的扁平电阻靠近第一端部地布置，并且其中，所述电阻板在截取点或第一端部上与第一接头电路连接，所述电阻板在第二端部上与至少一个电势电极的第一支脚点直接连接，并且所述电阻板如此靠近至少一个电势电极地布置，从而形成电容耦合。

两个构件的电路连接在此理解为导电的、必要时可开关的连接，它不具有明显的或值得注意的电阻。这种连接尤其能够具有与其它构件的连接接触。至少一个电势电极的布置尤其能够平行于电阻板或者稍微相对于电阻板倾斜。通过电阻板与电势电极(它与电阻板直接连接)形成的电容耦合，每个扁平部件为电阻板和电势电极的邻近、优选对置的扁平部件提供电容数值。相互平行的电容数值可以在等效图中共同组成电容，该电容有效地平行于电阻板的电阻。由此构成电容式和纯电阻式的分级。

在此有利地是，在每个分压器模块中通过至少一个电势电极的与第一支脚点相对置的第二支脚点构成第二接头。这可以实现依次连接的模块的特别简单的电路连接：模块的第一接头是与电阻板的第一端部或者靠近第一端部布置的截取点的连接，电阻板优选至少大体上平行于电势电极并且与电势电极在第二端部上与它们的第一支脚点相连接。与第一支脚点对置的第二支脚点作为用于随后的模块的接头在空间布置的角度上看是有利的。

证明有利的是，在相对于接地接头的第一分压器模块中，电阻板在它的截取点上与量取端电路连接，并且电阻板在它的第一端部上与第一接头电路连接，其中，所述第一接头直接与接地接头相连接。由此，在量取端上和接地接头上量取在电阻板的截取点和第一端部之间的电压降。

在此，符合目的地是，第一分压器模块的电阻板在它的截取点上直接与自由的电势电极相连接，其中，背离第一分压器模块的自由的电势电极如此布置在电阻板的附近，从而形成电容耦合。此布置能够尤其是平行的或稍微相对于平行体倾斜的，并且在此自由的电势电极尤其能够平行于第一分压器模块的电势电极地布置。通过自由的电势电极与电阻板的电容耦合，连接电阻(该电阻在电阻板的第一端部和截取点之间是有效的)而构成第一分级，其中，能够在量取端上和接地接头上量取在第一分级上的电压降。

通过电阻板与第一分压器模块的至少一个电势电极(背向自由的电势电极)的电容耦合(有效地作为电容)、以及通过在电阻板的截取点和第二端部之间与有效的电容平行的电阻而在此构成第二分级。

在此，在每两个串联的分压器模块之间有利地构成电容耦合，方法是，分压器模块的至少一个电势电极布置在随后的分压器模块的电阻板附近。这可以实现特别紧凑的结构方式，因为由此分级可以分别通过电阻板和一个电势电极构成，因此能够省去用于与电阻板进行电容耦合的其它电势电极。

在此证明有利的是，背离分压器模块的自由的电势电极被扁平状的屏蔽电极屏蔽，所述屏蔽电极直接与接地接头相连接。通过相对于周围环境的屏蔽(借助于屏蔽电极实现)能够降低周围环境对电容部件的影响、尤其对在高压测量分压器的电势电极和电阻板之间的电容耦合的影响，这能够稳定分级。

在本发明的有利的结构设计中，每个分压器模块具有另外的电势电极，该另外的电势电极在支脚点上直接与电阻板的截取点或者第一端部相连接，并且该另外的电势电极如此靠近电阻板地布置，从而形成电容耦合。在此所述布置尤其能够是平行的或相对于平行体稍微倾斜的，并且其它的电势电极尤其能够平行于分压器模块的另外的电势电极地布置，从而在两个平行的电势电极之间安置电阻板。另外的电势电极与电阻板的电容连接提供了另外的电容数值，用于相应地通过电容和分别根据电阻板的电路连接的有效电阻而构成的分级。

在此，特别优选的是，相对于接地接头的第一分压器模块的电阻板在它的截取点上与另外的电势电极的支脚点相连接。因此，在第一分压器模块中通过电势电极与电阻板的电容耦合，连同在电阻板的第一端部和截取点之间的有效电阻而构成第一分级，其中，在第一分级上的电压降能够在量取端上和接地接头上量取。此外，通过在电阻板的截取点和第二端部之间的有效电阻和与之平行的有效电容而构成第二分级，所述电容通过电阻板与电势电极的电容耦合构成，所述电势电极具有分压器模块的第二接头。

在此被证明适宜的是，多个分压器模块被扁平状的屏蔽电极所屏蔽，该屏蔽电极直接与分压器模块的第一接头相连接。在此，第一分压器模块尤其被这样的屏蔽电极所屏蔽。通过相对于周围环境的屏蔽(借助屏蔽电极实现)，能够降低周围环境对电容部件的影响、尤其对在高压测量分压器的电势电极和电阻板之间的电容耦合的影响，这能够稳定分级。

附图说明

下面结合附图详细地阐述本发明的实施例。在此，附图分别为：

图1示出在每个分压器模块中具有单元式结构的高压测量分压器的示意图，

图2示出根据图1所示的高压测量分压器的等效电路图，和

图3示出作为紧凑的结构单元的高压测量分压器的示意图。

在所有附图中相互对应的部件和参数分别用相同的附图标记标示。

具体实施方式

在图1中示意性示出高压测量分压器1，它通过高压接头2与X射线管4相连接。高压测量分压器1在接地接头6上与接地件8连接。同样地，X射线管4与接地件8相连接。高压测量分压器1具有多个分压器模块10，它们各自基本上、即除了电路连接外构造相同。每个分压器模块10包括第一接头12、第二接头14、电阻板16、第一电势电极18、第二电势电极20和屏蔽电极22。

第一分压器模块10a在它的第一接头12上与接地接头6相连接。每个分压器模块10的第二接头14分别与随后的分压器模块10的第一接头12相连接，除了串联的最后一个分压器模块10z外，它的第二接头14与高压接头2相连接。

在每个分压器模块10内，屏蔽电极22与第一接头12直接连接。电阻板18分别在第一端部24附近具有截取点26，它与和屏蔽电极22平行的第一电势电极18在支脚点28上相连接。在与第一端部24相对置的第二端部30上，电阻板16直接与第二电势电极20的第一支脚点32相连接。电势电极18、20在此大体平行，电阻板16稍微倾斜地布置在电势电极18、20之间。第二接头14由与第一支脚点32相对置的第二电势电极20的第二支脚点34构成。

在第一分压器模块10a内，屏蔽电极22与电阻板16的第一端部24相连接，因而由此实现电阻板18的第一端部24与接地接头6的直接的、即实际上无电阻的电路连接。在第一分压器模块10a的电阻板16的截取点26上电路连接有量取端36。在第一分压器模块10随后的分压器模块10b-10z内，屏蔽电极22与第一电势电极18的支脚点28相连接，因而第一电势电极直接地、即实际上无电阻地与第一接头12电路连接。

在此借助在图2中所示的等效电路图来明示高压测量分压器1的功能性：

在第一分压器模块10a中，通过在电阻板16的第一端部24和截取点26之间的有效电阻R1实现电压降。此外，通过将第一电势电极18非常近地靠近电阻板16的空间布置，使得电容耦合有效地成为电容C1。在第一端部24和截取点26之间的有效电阻R1和与之平行的、由电阻板16和第一电势电极18构成的电容C1共同构成这样的第一分级38a，可以在量取端36和通过第一接头12与第一端部24电路连接的接地接头6之间截取该第一分级。

在第一分压器模块10a中，通过在电阻板16的截取点26和第二端部30之间的有效电阻R2进一步实现电压降。此外，通过将第二电势电极20非常近地靠近电阻板16的空间布置，使得电容耦合有效地成为电容C2。在截取点26和第二端部30之间的有效电阻R2和与之平行的、由电阻板16和第二电势电极20构成的电容C2共同构成第二分级38b。

在每个其它的分压器模块10b-10z中，在截取点26和第二端部30之间的每个电阻板16内存在有效电阻Rn，通过该电阻在分压器模块10b-10z的接头12、14上实现了电压降。通过将两个电势电极18、20分别非常近地靠近电阻板16的空间布置形成电容耦合，其中，电阻板16的每个面积元件和电势电极18或20的每个面积元件形成电容。这些相互平行的电容在分压器模块10b-10z的等效电路图中共同组合成为电容Cn，该电容平行于电阻Rn起效，并且与电阻Rn共同构成另一个分级38n。

通过重复的布置，基本上构造相同的作为分压器模块10的单元能够在此一方面实现较高的抗电强度、尤其电容的较高的抗电强度。另一方面这种结构可以在需要更高的抗电强度时允许增加其它的具有分压器模块10的单元，它的相对于分级38的电容值或纯电阻值不必首先通过昂贵的系列测试来确定，而是直接已知。

在图3中示出高压测量分压器1的备选结构。单个分压器模块10在此分别通过电阻板16和电势电极20构成，其中，依次排列的分压器模块10的单个电势电极20几乎相互平行地布置。依次排列的分压器模块10的电阻板16在该实施例中相对于邻近的电势电极20稍微地倾斜，在此电阻板16同样构成平行的平面。当然，同样还可以考虑电势电极20和电阻板16的完全平行的布置。

第一分压器模块10a的电阻板16在它的截取点26上与自由的电势电极40相连接，并且具有量取端36。电阻板16的第一端部24在此构成第一分压器模块10a的第一接头12，并且与屏蔽电极22连接在支脚点42上，该支脚点平行于自由的电势电极40地布置。在支脚点42上电阻板16的第一端部24也直接地、即实际上无电阻地通过接地接头6与接地件8电路连接。

每个电阻板16在它的第二端部30上与电势电极20的第一支脚点32相连接，电势电极20的第二支脚点34构成每个分压器模块10的第二接头14，支脚点通过该第二接头与随后的分压器模块10b-10z的第一接头12电路连接，或在最后的分压器模块10z的情况下与高压接头2电路连接。随后的分压器模块10b-10z的第一接头12在此实施例中分别由分压器模块10b-10z的相应电阻板16的第一端部24构成，其中，还可以考虑在每个第一端部24上设置接头。

通过第一分压器模块10a的自由的电势电极40和电阻板16构成电容C1，该电容与电阻板16的第一端部24和截取点26之间的有效电阻R1相平行。由此形成第一分级38a，它能够作用在接地接头6上和量取端36上。按照与图1所示方式相类似的方法构成其它的分级。

虽然本发明在细节上通过优选的实施例被详细地图示和说明，但是本发明并不会被这些实施例所限制。本领域技术人员还能够推导出其它的变型方案，只要不脱离本发明的保护范围即可。

附图标记列表

1 高压测量分压器

2 高压接头

4 X射线管

6 接地连接装置

8 接地件

10 分压器模块

10a 第一分压器模块

10b 第二分压器模块

10z 最后的分压器模块

12 第一接头

14 第二接头

16 电阻板

18 电势电极

20 电势电极

22 屏蔽电极

24 电阻板的第一端部

26 电阻板的截取点

28 支脚点

30 电阻板的第二端部

32 第一支脚点

34 第二支脚点

36 量取端

38 分级

38a 第一分级

38b 第二分级

38n 分级

40 自由的电势电极

C1 第一分级的电容

C2 第二分级的电容

Cn 分级的电容

R1 第一分级的电阻

R2 第二分级的电阻

Rn 分级的电阻

Claims (11)

1.一种高压测量分压器(1)，包括接地接头(6)、高压接头(2)、量取端(36)和多个除了电路连接以外基本上结构相同的分压器模块(10、10a-10z)，其中，每个分压器模块(10、10a-10z)具有第一接头(12)、第二接头(14)、电阻板(16)和至少一个扁平形的电势电极(18、20)，其中，所述分压器模块(10、10a-10z)通过它们的接头(12、14)在所述接地接头(6)和所述高压接头(2)之间串联连接，其中，在多个分压器模块(10、10a-10z)的第一分压器模块(10a)中，电阻板(16)与量取端(36)电路连接，第一分压器模块(10a)是多个分压器模块(10、10a-10z)的最靠近接地接头(6)的分压器模块，

其中，由每个分压器模块(10、10a-10z)构成至少一个分级(38、38a-38z)，并且其中，在所述量取端(36)和所述接地接头(6)之间构成至少一个分级(38、38a-38z)的第一分级(38a)。

2.根据权利要求1所述的高压测量分压器(1)，其中，在每个分压器模块(10、10a-10z)中所述电阻板(16)具有第一端部(24)、与第一端部(24)对置的第二端部(30)和截取点(26)，其中，所述截取点(26)相对于电阻板(16)的扁平电阻靠近所述第一端部(24)地布置，其中，

-所述电阻板(16)在所述截取点(26)或所述第一端部(24)上与所述第一接头(12)电路连接，

-所述电阻板(16)在所述第二端部(30)上与至少一个电势电极(20)的第一支脚点(32)直接连接，并且

-所述电阻板(16)如此靠近至少一个电势电极(20)地布置，从而形成电容耦合(C1-Cn)。

3.根据权利要求2所述的高压测量分压器(1)，其中，在每个分压器模块(10、10a-10z)中通过至少一个电势电极(20)的与第一支脚点(32)相对置的第二支脚点(34)构成所述第二接头(14)。

4.根据权利要求2或3所述的高压测量分压器(1)，其中，在相对于所述接地接头(6)的第一分压器模块(10a)中，

-所述电阻板(16)在它的截取点(26)上与所述量取端(36)电路连接，并且

-所述电阻板(16)在它的第一端部(24)上与所述第一接头(12)电路连接，其中，所述第一接头(12)直接与所述接地接头(6)相连接。

5.根据权利要求4所述的高压测量分压器(1)，其中，所述第一分压器模块(10a)的电阻板(16)在它的截取点(26)上直接与自由的电势电极(40)相连接，其中，背离所述第一分压器模块(10a)的自由的电势电极(40)如此布置在电阻板(16)的附近，从而形成电容耦合(C1)。

6.根据权利要求5所述的高压测量分压器(1)，其中，在每两个串联的分压器模块(10、10a-10z)之间构成电容耦合，方法是，分压器模块(10、10a-10z)的至少一个电势电极(20)布置在随后的分压器模块(10、10a-10z)的电阻板(16)附近。

7.根据权利要求5或6所述的高压测量分压器(1)，其中，背离分压器模块的自由的电势电极(40)被扁平状的屏蔽电极(22)屏蔽，所述屏蔽电极(22)直接与所述接地接头(6)相连接。

8.根据权利要求4所述的高压测量分压器(1)，其中，每个分压器模块(10、10a-10z)具有另外的电势电极(18)，

-该另外的电势电极(18)在支脚点(28)上直接与所述电阻板(16)的截取点(26)或者第一端部(24)相连接，并且

-该另外的电势电极(18)如此靠近所述电阻板(16)地布置，从而形成电容耦合(C1)。

9.根据权利要求8所述的高压测量分压器(1)，其中，相对于所述接地接头(6)的第一分压器模块(10a)的电阻板(16)在它的截取点(26)上与所述另外的电势电极(18)的支脚点(28)相连接。

10.根据权利要求9所述的高压测量分压器(1)，其中，多个分压器模块(10、10a-10z)被扁平状的屏蔽电极(22)所屏蔽，该屏蔽电极(22)直接与分压器模块(10、10a-10z)的第一接头(12)相连接。

11.根据权利要求1所述的高压测量分压器(1)，其中，所述高压测量分压器(1)用于X射线管(4)。