CN113358155A - 一种x射线管工作状态监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种X射线管工作状态监测方法，将监测要素从电气参数拓展至功能响应；将监测维度从核心状态延伸至油封温度；将监测手段从电气反馈参数囊括到直接射线发射，通过多参数、全方位的X射线工作状态监测，提升X射线管工作状态的可靠性及安全性，包括电压反馈回路采样、电流反馈回路采样、温度采样、发射射线监测、数据判读五大步骤。其优越性在于：以电压反馈、电流反馈、油温为代表的电气参数，可以关注X射线管的电气特性，增加的盖格计数器作为直接测试X射线的手段，可以更直观的测试出设备的真实工作状态。

Description

一种X射线管工作状态监测方法

技术领域

本发明属于高压电气技术领域，涉及一种X射线管工作状态监测方法。

背景技术

X射线管在电压驱动下产生一定剂量的X射线，是X射线摄影装置的核心组件，广泛应用于医疗诊断、工业探伤。目前，X射线管的典型故障分为管电压、管电流偏离等电气参数异常，以及元器件击穿、短路等电气物理故障；对X射线管的工作状态进行监测，是保证工作过程设备自身及检测对象安全性的核心工作。

目前，X射线管的工作状态监测一般采用读取反馈参数的方式，按照电路设计原理，通过驱动电压、电流等电气参数的反推，对X射线管的工作异常进行捕获。例如：对于管电流、管电压等电气参数经辐照数据，目前的解决方案为通过内部高压回路在高压输出端并联一高压绝缘分压电阻，并对分压采样的电压滤波，然后经反馈线路传输至采集模块进行高压电压分析，高压接地端穿分压电阻，将管电流信号经分压采样，并进行滤波，然后再经反馈线路传输至采集模块进行管电流分析显示，这种对电气参数的反推过程，不仅过程复杂，影响因素多，间接反映的工作状态有时会失真。又例如：对于x射线管损坏的情况下射线状态异常的检测，目前所有的射线管监测手段都是以管子工作状态正常为前提，但是极端情况下射线管的工作出现异常的情况，不能正确的按原有的特性发射射线，这个时候现有的监测手段将失去效果。

随着医疗诊断以及工业探伤等应用场景对X射线摄影装置小型化、便携化的需求日益突出，使用人员的现场面对面操作成为发展趋势；亟待发展一种多参数、全方位的X射线工作状态监测方法，以提升可靠性及安全性。

发明内容

针对对X射线摄影装置小型化、便携化的需求日益突出，使用人员的现场面对面操作的发展趋势，本发明的目的在于，提供一种针对小型化、便携化X射线摄影装置的多参数、全方位的X射线工作状态监测方法。

现将本发明构思及技术解决方案叙述如下：

本发明的基本构思是，将监测要素从电气参数拓展至功能响应；将监测维度从核心状态延伸至油封温度；将监测手段从电气反馈参数囊括到直接射线发射，通过多参数、全方位的X射线工作状态监测，提升X射线管工作状态的可靠性及安全性。

本发明一种X射线管工作状态监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：电压反馈回路采样

步骤1.1：选取片状玻璃釉膜高压电阻对所示射线管高压进行分压，允许偏差1％；

步骤1.2：采用高精度金属膜精密电阻对地构成回路进行采样，采样电阻误差0.1％；

步骤1.3：记电压反馈值为X1；

步骤2：电流反馈回路采样

步骤2.1：选取高精度金属膜精密电阻串联入管电流的回路中，采样电阻精度要求0.1％；

步骤2.2：在采样电阻两端并联一个氖泡，利用氖泡低压未击穿是电阻无限大，击穿后电阻变小，电压钳位，保证电压的采样安全；

步骤2.3：记电流反馈电压值为X2；

步骤3：温度采样

步骤3.1：选取Pt100电阻进行温度采集，选用A级精度(0.15+0.002*|t|℃)，可以精确测量出很小的温度变化；金属铠装，可以屏蔽电磁干扰；

步骤3.2：依据结构设计条件，在满足绝缘安全的前提下，Pt100电阻尽量的靠近射线管，在高压扰动的影响下，绝缘油会有流动，可以认为放置位置的温度即是射线管位置的温度；

步骤3.3：采集记录温度值为Y1；

步骤4：发射射线监测

步骤4.1：在射线的出口附近，不影响射线主发散口的位置放置盖格计数器，将计数器的输出脉冲信号经过调理，给定到控制模块；

步骤4.2：采集记录脉冲频率Y2；

步骤5：数据判读

步骤5.1：根据x射线管特性有如下公式

Y1＝f(X1,X2,Δt)

其中Δt是连续工作时间，自此从X1、X2和Y1之间建立的关系，在X1、X2正常的基础上，判断Y1的变化值，表征x射线管的整体电气功率状态；

步骤5.2：根据x射线管特性有如下公式

Y2＝f(X1,X2)

Y2和X1、X2的值从数据上正相关，标定正常工作状态下的Y和X1、X2的值，量化出相互关系，并将量化关系装订到控制模块中，在以后的工作中，可以实时的监测射线管的工作状态。

本发明同现有技术相比优越性在于：

(1)监测要素从电气参数拓展至功能响应：管电压、管电流、油封温度的监测对元器件状态及X射线机穿透能力、辐射能力有着直接的关系。通过管电压、管电流异常可判断以下故障：电压反馈：吸收回路电容失效，反馈电压增大；基准频率异常，电压不稳定；高压变压器副边击穿短路，电压变小等；电流反馈：硅堆开路，电流减半；硅堆击穿，电流偏高；软击穿，管电压低时电流正常，管电压高时管电流高。

(2)监测维度从核心状态延伸至油封温度：油温正常，电压电流异常，为PWM控制电路故障；油温异常升高，幅度不大，且电流反馈异常，为硅堆击穿；油温异常升高幅度过大，无反馈电压、电流，为变压器短路。

(3)监测手段从电气反馈参数囊括到直接射线发射：以电压反馈、电流反馈、油温为代表的电气参数，可以关注X射线管的电气特性，增加的盖格计数器作为直接测试X射线的手段，可以更直观的测试出设备的真实工作状态。

附图说明

图1：本发明方法示意图

具体实施方式

现结合附图对本发明方法做进一步说明

电压反馈回路：选取片状玻璃釉膜高压电阻对图1所示X射线管高压进行分压，允许偏差1％，采用高精度金属膜精密电阻对地构成回路进行采样，采样电阻误差0.1％；

电流反馈回路：选取高精度金属膜精密电阻串联入管电流的回路中，采样电阻精度要求0.1％，并在采样电阻两端并联一个氖泡，利用氖泡低压未击穿是电阻无限大，击穿后电阻变小，电压钳位，保证安全。

温度监测：选取金属铠装的A级精度(0.15+0.002*|t|℃)的Pt100电阻，让电阻尽量的靠近射线管进行温度采集，可以精确测量出很小的温度变化。

Claims (1)

1.一种X射线管工作状态监测方法，其特征在于：将监测要素从电气参数拓展至功能响应；将监测维度从核心状态延伸至油封温度；将监测手段从电气反馈参数囊括到直接射线发射，通过多参数、全方位的X射线工作状态监测，提升X射线管工作状态的可靠性及安全性，包括以下步骤：

步骤1：电压反馈回路采样

步骤1.1：选取片状玻璃釉膜高压电阻对射线管高压进行分压，允许偏差1％；

步骤1.2：采用高精度金属膜精密电阻对地构成回路进行采样，采样电阻误差0.1％；

步骤1.3：记电压反馈值为X1；

步骤2：电流反馈回路采样

步骤2.1：选取高精度金属膜精密电阻串联入管电流的回路中，采样电阻精度要求0.1％；

步骤2.2：在采样电阻两端并联一个氖泡，利用氖泡低压未击穿是电阻无限大，击穿后电阻变小，电压钳位，保证电压的采样安全；

步骤2.3：记电流反馈电压值为X2；

步骤3：温度采样

步骤3.1：选取Pt100电阻进行温度采集，选用A级精度(0.15+0.002*|t|℃)，可以精确测量出很小的温度变化。金属铠装，可以屏蔽电磁干扰；

步骤3.2：依据结构设计条件，在满足绝缘安全的前提下，Pt100电阻尽量的靠近射线管，在高压扰动的影响下，绝缘油会有流动，可以认为放置位置的温度即是射线管位置的温度；

步骤3.3：采集记录温度值为Y1；

步骤4：发射射线监测

步骤4.1：在射线的出口附近，不影响射线主发散口的位置放置盖格计数器，将计数器的输出脉冲信号经过调理，给定到控制模块；

步骤4.2：采集记录脉冲频率Y2；

步骤5：数据判读

步骤5.1：根据x射线管特性有如下公式

Y1＝f(X1,X2,Δt)

其中Δt是连续工作时间，自此从X1、X2和Y1之间建立的关系，在X1、X2正常的基础上，判断Y1的变化值，表征x射线管的整体电气功率状态；

步骤5.2：根据x射线管特性有如下公式

Y2＝f(X1,X2)

Y2和X1、X2的值从数据上正相关，标定正常工作状态下的Y和X1、X2的值，量化出相互关系，并将量化关系装订到控制模块中，在以后的工作中，可以实时的监测射线管的工作状态。

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