CN202069597U - 图像采集触发装置及探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了图像采集触发装置及探测器，其图像采集触发装置包括X光转可见光模块和依次连接的光电转换模块、采样模块、模拟前端模块、隔直模块及信号整形输出模块，信号整形输出模块与探测器中的图像采集装置连接。在X射线影像系统中的X射线球管发出X光时，通过X光转可见光模块将X光转换成可见光，之后通过光电转换模块将所述可见光转换为电流信号，之后将该电流信号转换成电压信号，通过差分运放、隔直处理后，再将隔直处理后的信号进一步放大触发探测器中图像采集装置采集图像，在高压发生器和探测器之间无需电缆连接，大大降低了系统的复杂度，从而降低了生产成本和系统维护成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗机械技术领域，特别涉及一种图像采集触发装置及探测器。
背景技术
电荷耦合元件（Charge-coupled Device，CCD ）探测器是数字化放射摄影（Digital Radiography，DR）设备的关键配件。在实际的应用中，为了准确读出CCD探测器中的图像需要在CCD探测器、高压发生器、计算机之间连接时序控制线，如图1所示，高压发生器101通过高压电缆与X射线球管102连接，高压发生器101通过CCD探测器103与计算机104连接。
请一并参阅图1和图2，图2为高压发生器电压波形图，高电平表示高压发生器101有高压输出，此时X射线球管102发射X光；低电平表示高压发生器101无高压输出，X射线球管102停止发射X光。CCD探测器103检测到电压发生器101的电压波形为上升沿时开始图像的采集，检测到电压发生器101的电压波形为下降沿后停止图像采集，这时CCD探测器103向计算机104发送一个信号，通知计算机104可以开始从CCD探测器103中读入图像并显示。
但在实际的应用中，高压发生器的型号很多，不同型号的高压发生器的接口电平标准不同，因此，在实际使用时，CCD探测器为了能适用不同厂家的高压发生器，需要增加一个专用于高压发生器的信号接口电路，以实现上述的这种时序搭配关系，但是这种方式增加了X射线影像系统的复杂性，不利于系统的维护。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种图像采集触发装置及探测器，在高压发生器输出高压时，能自动触发探测器采集图像，在探测器和高压发生器之间无需线缆连接，从而降低系统的复杂度。
为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：
一种图像采集触发装置，其中，包括：用于将X射线转换为可见光的X光转可见光模块；用于将所述可见光转换成电流信号的光电转换模块；用于对所述电流信号采样获得电压信号的采样模块；用于将所述电压信号进行放大的模拟前端模块；用于将所述模拟前端模块放大后的电压信号进行隔直处理的隔直模块；用于对所述隔直模块隔直处理后的电压信号进行放大，并触发X射线图像探测器的图像采集装置进行图像采集的信号整形输出模块。
所述的图像采集触发装置，其中，所述采样模块包括连接器、第一采样电阻和第二采样电阻，所述连接器的第1管脚和第4管脚接地，所述连接器的第2管脚和第3管脚分别通过第一采样电阻和第二采样电阻与所述模拟前端模块的信号输入端连接。
所述的图像采集触发装置，其中，所述模拟前端模块包括放大芯片、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻串接在所述放大芯片的两个外部电阻连接端之间，所述第二电阻并接在所述第一电阻的两端，所述放大芯片的反向输入端和正向输入端分别通过第一采样电阻和第二采样电阻与所述连接器的第2、3管脚连接，所述放大芯片的输出端与所述隔直模块的信号输入端连接。
所述的图像采集触发装置，其中，所述隔直模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容的正极与所述模拟前端模块的信号输出端连接，所述第一电容的负极与所述第二电容的负极连接，所述第二电容的正极连接所述信号整形输出模块的信号输入端。
所述的图像采集触发装置，其中，所述信号整形输出模块包括运算放大器。
所述的图像采集触发装置，其中，所述X光转可见光模块为碘化铯屏。
所述的图像采集触发装置，其中，所述光电转换模块为光电池。
一种探测器，其中，其包括图像采集触发装置；所述图像采集触发装置包括用于将X射线转换为可见光的X光转可见光模块；用于将所述可见光信号转换成电流信号的光电转换模块；用于对所述电流信号采样获得电压信号的采样模块；用于将所述电压信号进行放大的模拟前端模块；用于将所述模拟前端模块放大后的电压信号进行隔直处理的隔直模块；用于对所述隔直模块隔直处理后的电压信号进行放大，并触发X射线图像探测器的图像采集装置进行图像采集的信号整形输出模块。
所述的探测器，其中，所述采样模块包括连接器、第一采样电阻和第二采样电阻，所述连接器的第1管脚和第4管脚接地，所述连接器的第2管脚和第3管脚分别通过第一采样电阻和第二采样电阻与所述模拟前端模块的信号输入端连接。
所述的探测器，其中，所述模拟前端模块包括放大芯片、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻串接在所述放大芯片的两个外部电阻连接端之间，所述第二电阻并接在所述第一电阻的两端，所述放大芯片的反向输入端和正向输入端分别通过第一采样电阻和第二采样电阻与所述连接器的第2、3管脚连接，所述放大芯片的输出端与所述隔直模块连接。
本实用新型提供的图像采集触发装置及探测器，在X射线影像系统中的X射线球管发出X光时，通过X光转可见光模块将X光转换成可见光，之后通过光电转换模块将可见光转换为电流信号，之后将该电流信号转换成电压信号，通过差分运放、隔直处理后，再将隔直信号进一步放大触发探测器中图像采集装置采集图像。图像采集触发装置使得高压发生器和探测器之间无需电缆连接，大大降低了系统的复杂度，从而降低了生产成本和系统维护成本。
本实用新型实施例提供的图像采集触发装置可置于探测器的内部，实现了探测器自动读出图像的功能，提高了探测器的智能程度，同时也提升了产品在市场上的竞争力。
附图说明
图1为现有技术X射线影像系统的原理图。
图2为电压发生器的电压波形图。
图3为本实用新型X射线影像系统较佳实施例的原理图。
图4为本实用新型图像采集触发装置较佳实施例的结构框图。
图5本实用新型图像采集触发装置较佳实施例的电路原理图。
图6为本实用新型图像采集触发装置较佳实施例中采样模块的电路原理图。
图7为本实用新型图像采集触发装置较佳实施例中模拟前端模块的电路原理图。
图8为本实用新型图像采集触发装置较佳实施例中隔直模块的电路原理图。
图9为本实用新型图像采集触发装置较佳实施例中信号整形输出模块的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型提供一种图像采集触发装置及探测器，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图3，其为本实用新型较佳实施例提供的X射线影像系统原理图，高压发生器11通过高压电缆与X射线球管21连接，在高压发生器11输出高压时，探测器31中的图像采集触发装置311输出高压给图像采集装置312，使图像采集装置312检测到上升沿并开始采集图像；在高压发生器11输出低压时，探测器31中的图像采集触发装置311输出低压给图像采集装置312，使图像采集装置312检测到下降沿并停止采集图像，并发送信号给计算机41，计算机41从探测器31中读取采集的图像并进行显示，从而在探测器31和高压发生器11之间无需电缆连接。
请一并参阅图4和图5，本实用新型实施例提供的图像采集触发装置311包括X光转可见光模块3111、光电转换模块3112、采样模块3113、模拟前端模块3114、隔直模块3115和信号整形输出模块3116。所述光电转换模块3112、采样模块3113、模拟前端模块3114、隔直模块3115和信号整形输出模块3116依次连接。
其中，所述图像采集触发装置311可集成于探测器31的内部，也可作为独立设备与探测器31连接，所述X光转可见光模块3111为碘化铯屏或者硫氧化钆屏，当X射线球管21发出X光时，通过该X光转可见光模块3111将X射线转换成可见光。所述光电转换模块3112为一光电传感器，优选为光电池，用于将所述可见光信号转换成微弱的电流信号。
所述采样模块3113通过其采样电阻（即第一采样电阻R1和第二采样电阻R2）将对所述电流信号采样，获得电压信号。由于光电转换模块3112产生的电流信号非常微弱，所以采样模块3113转换输出的电压信号也非常微弱，需要通过模拟前端模块3114将这个微弱的电压信号进行放大，之后通过隔直模块3115将模拟前端模块3114放大后的电压信号进行隔直处理后输出到信号整形输出模块3116。所述信号整形输出模块3116与X射线图像探测器31中的图像采集装置312的信号输入端连接，用于对所述隔直模块3115隔直处理后的信号进行放大，并触发X射线图像探测器31的图像采集装置312进行图像采集。
请参阅图5和图6，本实用新型实施例提供的采样模块包括连接器JP6、第一采样电阻R1和第二采样电阻R2，JP6采用型号为A2543WV04连接器，其第1管脚和第4管脚接地，所述连接器JP6的第2管脚和第3管脚分别通过第一采样电阻R1和第二采样电阻R2连接放大芯片U1的输入端。
在具体实施时，光电池（图中未示出）与连接器JP6的第2管脚和第3管脚连接，当光电池检测到微弱的可见光后产生电流，这个电流经过第一采样电阻R1和第二采样电阻R2后，产生与可见光强度成正比的电压信号，然后输出到模拟前端模块的信号输入端。
请参阅图5和图7，本实用新型实施例提供的模拟前端模块包括放大芯片U1、第一电阻R3和第二电阻R4。本实施例中，该放大芯片U1采用型号为INA121U差分运放芯片，其包括-V端口（负电压端）、IN-端口（反向输入端）、IN+端口（正向输入端）、+V端口（正电压端）、OUT端口（输出端）、REF端口（参考端）和两个RG端口（外部电阻连接端）。
放大芯片U1是一种专用的仪表放大器，它具有偏置电流和偏置电压极低、可以有效抑制共模信号、提高信号的抗扰能力等优点。该放大芯片U1适合将微弱的差分信号进行高倍数的放大（譬如5000倍），而且放大后的电压不会出现失真。
在本实施方式中，第一电阻R3串接在放大芯片U1的两个RG端口之间，第二电阻R4并接在第一电阻R3的两端，该第一电阻R3和第二电阻R4为放大芯片U1的外围电阻，用于调整放大芯片U1的增益，放大芯片U1的信号输入端口（即IN-端口和IN+端口）分别通过第一采样电阻R1和第二采样电阻R2与连接器JP6的第2、3管脚连接，信号输出端（即OUT端口）与隔直模块的信号输入端连接，放大芯片U1的REF端口接地，+V端口和-V端口为放大芯片U1的供电端口，这两个端口分别与+5V和-5V的电源电压连接。其中，S+和S-表示光电转换模块输出的电流信号。
该放大芯片U1的增益要求是在高压发生器最低X射线剂量下，使放大芯片U1可以将微弱的电压信号放大到2V，其第一电阻R3和第二电阻R4的阻值为可通过相关公式获得，当第一电阻R3和第二电阻R4的阻值均为22Ω时，其放大倍数为5000倍，其为现有技术此处不再详述。
由于所述放大芯片U1放大的倍数非常高（如5000倍），虽然此芯片的偏置电压和偏置电流非常小，但是偏置电压和偏置电流仍然存在，在如此高的放大倍数下，即使是非常微弱的偏置电压和偏置电流在其输出端（即OUT端口）产生的电压也极易引起误触发，因此这种偏置电压和偏置电流不能忽略，本实用新型通过隔直模块将放大芯片U1放大后的电压进行隔直处理，消除偏置电压和偏置电流的影响。
请参阅图5和图8，所述隔直模块由第一电容C1和第二电容C2反向串联构成的无极电容，其中，第一电容C1的正极与模拟前端模块的信号输出端（即放大芯片U1的OUT端口）连接，第一电容C1的负极与第二电容C2的负极连接，第二电容C2的正极连接信号整形输出模块的信号输入端。
由于探测器内的图像采集装置中的触发接口的电压要求为3.3V以上，而放大芯片U1放大后的电压一般为2V，本实用新型通过信号整形输出模块将隔直处理后的电压信号进一步放大。
请参阅图5和图9，信号整形输出模块包括运算放大器U2，该运算放大器U2的正向输入端（即运放的第3管脚）连接第二电容的正极，反向输入端（即运放的第2管脚）通过电阻R5接地，输出端（即运放的第6管脚）与探测器中的图像采集装置连接，运算放大器U2的第4、7管脚分别为负电压端口和正电压端口，第1、5以及8管脚为空闲管脚。
其中，运算放大器U2的第3管脚接收来自隔直模块的信号，然后通过运算放大器U2正向放大10倍，保证输出电压在3.3V以上，通过该运算放大器U2第6管脚将最终的信号（即图5和图9中的LT_Triger信号）输出。
所述运放放大器输出的信号为本实用新型图像采集触发装置最终的信号，当图像采集装置检测到这个信号的上升沿时，表示X射线开始输出，图像采集装置开始采集图像，当检测到这个信号的下降沿时，表示X射线输出结束，停止采集图像，并发送信号给计算机，计算机从探测器中读取采集的图像并进行显示。
在进一步的实施例中，在运算放大器U2放大器的输入端设置有一测试端口TG，可对LT_Triger信号进行测试。
本实用新型实施例还提供一种探测器，该探测器与计算机连接，其包括图像采集触发装置。该图像采集触发装置可集成在探测器的内部，也可作为独立设备与探测器连接。在X射线输出时，通过该图像采集触发装置触发探测器采集图像，表示X射线输出结束，停止采集图像，并发送信号给计算机，计算机从探测器中读取采集的图像并进行显示，由于该图像采集触发装置在上文已进行了详细描述，此处不再赘述。
综上所述，本实用新型提供的图像采集触发装置及探测器，在高压发生器有高压输出时，X射线影像系统中的X射线球管发出X光，通过图像采集触发装置中的X光转可见光模块将所述X光转换成可见光，之后通过光电转换模块将所述可见光转换为电流信号，之后将该电流信号转换成电压信号，通过差分运放、隔直处理后，再将隔直处理后的电压信号进一步放大输出最终的信号（即LT_Triger信号），且此时的LT_Triger信号为高电平；在高压发生器停止高压输出时，X射线球管没有X射线输出，此时的LT_Triger信号为低电平。
在X射线球管开始输出X射线后，LT_Triger信号由低电平转电平转为高电平，探测器中的图像采集装置检测到LT_Triger信号上升沿后，判定X射线开始输出，图像采集装置开始采集图像；当X射线停止输出后，LT_Triger信号又从高电平变为低电平，图像采集装置检测到这个下降沿判定X射线已停止输出，停止采集图像，并发送信号给计算机，计算机从探测器中读取采集的图像并进行显示。
本实用新型实施例提供的图像采集触发装置使得高压发生器和探测器之间无需电缆连接，大大降低了系统的复杂度，从而降低了生产成本和系统维护成本。
本实用新型实施例提供的图像采集触发装置可置于探测器的内部，实现了探测器自动读出图像的功能，提高了探测器的智能程度，同时也提升了产品在市场上的竞争力。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种图像采集触发装置，其特征在于，包括：
用于将X射线转换为可见光的X光转可见光模块；
用于将所述可见光转换成电流信号的光电转换模块；
用于对所述电流信号采样获得电压信号的采样模块；
用于将所述电压信号进行放大的模拟前端模块；
用于将所述模拟前端模块放大后的电压信号进行隔直处理的隔直模块；
用于对所述隔直模块隔直处理后的电压信号进行放大，并触发X射线图像探测器的图像采集装置进行图像采集的信号整形输出模块。
2.根据权利要求1所述的图像采集触发装置，其特征在于，所述采样模块包括连接器、第一采样电阻和第二采样电阻，所述连接器的第1管脚和第4管脚接地，所述连接器的第2管脚和第3管脚分别通过第一采样电阻和第二采样电阻与所述模拟前端模块的信号输入端连接。
3.根据权利要求2所述的图像采集触发装置，其特征在于，所述模拟前端模块包括放大芯片、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻串接在所述放大芯片的两个外部电阻连接端之间，所述第二电阻并接在所述第一电阻的两端，所述放大芯片的反向输入端和正向输入端分别通过第一采样电阻和第二采样电阻与所述连接器的第2、3管脚连接，所述放大芯片的输出端与所述隔直模块信号输入端连接。
4.根据权利要求1所述的图像采集触发装置，其特征在于，所述隔直模块包括第一电容和第二电容，所述第一电容的正极与所述模拟前端模块的信号输出端连接，所述第一电容的负极与所述第二电容的负极连接，所述第二电容的正极连接所述信号整形输出模块的信号输入端。
5.根据权利要求1所述的图像采集触发装置，其特征在于，所述信号整形输出模块包括运算放大器。
6.根据权利要求1所述的图像采集触发装置，其特征在于，所述X光转可见光模块为碘化铯屏。
7.根据权利要求1所述的图像采集触发装置，其特征在于，所述光电转换模块为光电池。
8.一种探测器，其特征在于，其包括图像采集触发装置；所述图像采集触发装置包括用于将X射线转换为可见光的X光转可见光模块；用于将所述可见光信号转换成电流信号的光电转换模块；用于对所述电流信号采样获得电压信号的采样模块；用于将所述电压信号进行放大的模拟前端模块；用于将所述模拟前端模块放大后的电压信号进行隔直处理的隔直模块；用于对所述隔直模块隔直处理后的电压信号进行放大，并触发X射线图像探测器的图像采集装置进行图像采集的信号整形输出模块。
9.根据权利要求8所述的探测器，其特征在于，所述采样模块包括连接器、第一采样电阻和第二采样电阻，所述连接器的第1管脚和第4管脚接地，所述连接器的第2管脚和第3管脚分别通过第一采样电阻和第二采样电阻与所述模拟前端模块的信号输入端连接。
10.根据权利要求9所述的探测器，其特征在于，所述模拟前端模块包括放大芯片、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻串接在所述放大芯片的两个外部电阻连接端之间，所述第二电阻并接在所述第一电阻的两端，所述放大芯片的反向输入端和正向输入端分别通过第一采样电阻和第二采样电阻与所述连接器的第2、3管脚连接，所述放大芯片的输出端与所述隔直模块连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104411080A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-03-11 | 北京艾立科技有限公司 | 一种获得应用于栅控x射线球管的直流脉冲高压的方法 |
| CN109199420A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-15 | 北京纳米维景科技有限公司 | 影像探测器的触发方法、触发装置及相应的影像探测器 |
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