CN208675592U - 一种多功能x射线源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能X射线源，包括具有数字化可调节功能、自带训管功能和间断老化测试功能的X射线源，所述X射线源整体包括单片机通信控制模块、射线管高压控制模块、射线管灯丝控制模块、过压过流保护模块、过温保护模块、射线源工作状态指示模块以及异常报警模块，所述通信控制模块与单片机通信控制模块通讯连接。X射线源控制器能够通过串口通信控制，实现60KV~160KV连续高压可调输出，并且具有自动训管功能，间断老化测试功能，并且，高压可调输出主要通过串口通信控制，操作方便，便于用户根据实际的工作环境调节不同的高压输出，有效延长射线源使用寿命，降低辐射泄露剂量。

Description

一种多功能X射线源

技术领域

本实用新型涉及一种多功能X射线源。

背景技术

目前，关于X射线发生装置的技术专利有：1、专利申请号为CN 200410043563 的发明专利中，介绍了一种旨在能将X射线管可靠地固定于保护容器内的X射线发生装置，专利中主要介绍了X射线发生装置的结构，侧重于发生装置的结构设计，提出维持X射线的发生效率，防止X射线管损坏的方法，但并未说明该X射线发生装置的整体工作原理和具体的电路实现方案。

专利申请号为CN200710141869的发明专利中，介绍了一种尺寸紧凑，采用空气冷却的X射线发生器，侧重点是该X射线发生器的组成结构。现有关于X 射线发生装置大多采用自然空气冷却的方式，冷却效果不理想，造成装置连续工作时，射线稳定性差。为降低设计成本和难度，传统射线发生器工作电压电流可调区间较小，系统自保护性能差，并且在过温保护方面未引起设计者重视。实用新型中采用绝缘油冷却方式，既能有效防止高压拉弧放电，又能使射线管充分冷却散热，确保连续工作时发射X射线的稳定性，设计上射线管电压电流控制电路有足够容量，确保高压区间连续可调，并且增加了过压过流过温电路保护功能。

专利申请号为C201420356484.9的实用新型专利中，介绍了一种X射线发生装置，包括：分压模块，电压控制模块，射线管变压器模块和X射线管封装器，主体方案采用UC3526芯片设计，但X射线发生装置只能够用过手动调节电位器的方式，实现X射线源管电压和管电流可调节的功能。

传统X射线源电流电压调节的方式多采用电位器控制，通过手动调节电位器输出的参考电压值，达到调节X射线源管电压和管电流的目的，并且不具备自动训管和间断老化测试功能，导致停用时间较长的X射线源重新上电工作后，容易出现电压打火的情况，导致X射线源出现故障，严重时会损坏X射线管。本实用新型所述的X射线源控制器能够通过串口通信功能，根据使用环境条件，调节X射线源工作的管电压和光电流，能够有效延长X射线源的使用寿命，有效降低设备周边辐射泄露剂量，所述射线源控制器还具有自动训管功能和间断老化测试功能，方便X射线源生产厂家对X射线源出厂前进行模拟老化测试，并且针对出厂后，停用时间长的X射线源在重新上电后，能够进行自动训管，有效降低X射线源的使用故障率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多功能X射线源，具有数字化可调节功能、自带训管功能和间断老化测试功能。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种多功能X射线源，包括具有数字化可调节功能、自带训管功能和间断老化测试功能的X射线源，所述X 射线源整体包括单片机通信控制模块、射线管高压控制模块、射线管灯丝控制模块、过压过流保护模块、过温保护模块、射线源工作状态指示模块以及异常报警模块，X射线源的X射线源控制器通过串口通讯控制，实现60KV～160KV连续高压可调输出，所述通信控制模块与单片机通信控制模块通讯连接，所述状态指示模块、异常报警模块、射线管高压控制模块、射线管灯丝控制模块均通过单片机通信控制模块控制，过流过压保护模块反馈电流信号至单片机通信控制模块。

作为优选的技术方案，数字化可调节功能包括单片机模块、串口通信模块、上位机、两个DAC电压输出模块、数值设定模块以及射线源工作开关，所述上位机设置有一个上位机软件，其输出端连接串口通信模块，所述串口通信模块输出端连接单片机模块，单片机模块分别控制两个DAC电压输出模块，单片机模块控制射线源工作开关，所述数值设定模块包括射线源工作电流参考值设置以及射线源工作高压参考值设置。

作为优选的技术方案，自带训管功能包括串口通信模块、上位机、基准时钟电路模块、单片机模块、射线源开关以及射线源，所述单片机模块获取信息判断讯管作业，上位机具有上位机软件，其输出端通过串口通信模块连接单片机模块，单片机模块内置存储模块，单片机模块控制射线源开关。

作为优选的技术方案，间断老化测试功能包括单片机模块、串口通信模块、上位机、射线源开关定时控制模块，上位机通过串口通信模块连接单片机模块，单片机模块控制进入间断老化测试模式，射线源开关定时控制模块控制射线源的开关。

本实用新型的有益效果是：1、高压可调输出功能主要通过串口通信控制，操作方便，便于用户根据实际的工作环境调节不同的高压输出，有效延长射线源使用寿命，降低辐射泄露剂量；

2、为了降低X射线源的故障率，延长X射线管使用寿命，提高整机使用的可靠性。对于停用期在半年以上的、或因各种原因经过运输颠簸或剧烈振动的X射线源(包括已装配到整机上和尚未装配到整机的X射线源)，都要严格按照训管程序进行X射线管的训管，所述的自动训管功能是通过单片机模块结合时钟模块，分析射线源停用时间或者在射线源初次上电是，进行自动训管，具体工作模式如下：以140KV的射线源为例，进入训管模式，射线源上电后， X射线源自动调节射线源高压输出为额度输出的50％，即70KV高压输出，单次训管时间10秒钟，而后以10％的递增率，经过5次递增达到标准的140KV 高压输出，整个训管时长1分钟，出现故障异常时，X射线源能够通过声光报警模式提示，所述单次训管时间、递增率等参数，均可通过串口通信模块调节。

3、间断老化测试功能主要是针对X射线源生产厂家，在X射线源出厂的前进行老化测试，X射线源进入间断老化测试功能后，能够模式实际的用户的工作环境条件，以安检机厂家为例，针对安检机生产厂家，可将间断老化测试功能调节为以下模式：X射线源上电后，进入间断老化测试模块，设定老化时间2小时，射线源打开，时长30秒，射线源关闭，时长30秒，使X射线源循环工作，达到老化测试的模块出现故障异常时，X射线源能够通过声光报警模式提示，所述的老化时间，射线源打开工作时间，射线源关闭时间等参数，均可通过串口通信调节。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体系统方框图；

图2为本实用新型的数字化可调节功能的系统方框图；

图3为本实用新型的自动训管功能的系统方框图；

图4为本实用新型的间断老化测试功能的系统方框图；

图5为本实用新型的高压控制电路图；

图6为射线源灯丝控制电路图；

图7为射线源工作状态指示灯电路图；

图8为单片机控制模块电路原理图；

图9为DA转换模块电路图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，包括具有数字化可调节功能、自带训管功能和间断老化测试功能的X射线源，所述X射线源整体包括单片机通信控制模块、射线管高压控制模块、射线管灯丝控制模块、过压过流保护模块、过温保护模块、射线源工作状态指示模块以及异常报警模块，X射线源的X射线源控制器通过串口通讯控制，实现60KV～160KV连续高压可调输出，所述通信控制模块与单片机通信控制模块通讯连接，所述状态指示模块、异常报警模块、射线管高压控制模块、射线管灯丝控制模块均通过单片机通信控制模块控制，过流过压保护模块反馈电流信号至单片机通信控制模块。

其中，如图2所示，数字化可调节功能包括单片机模块、串口通信模块、上位机、两个DAC电压输出模块、数值设定模块以及射线源工作开关，所述上位机设置有一个上位机软件，其输出端连接串口通信模块，所述串口通信模块输出端连接单片机模块，单片机模块分别控制两个DAC电压输出模块，单片机模块控制射线源工作开关，所述数值设定模块包括射线源工作电流参考值设置以及射线源工作高压参考值设置。

采用UC3526芯片设计的X射线源，主要是通过调节芯片引脚1-+ERROR的参考电压值，通常该参考电压值时用由芯片自带的基本电压Vref通过电位器分压实现对X射线源管电压和管电流的设置。本实用新型实现数字化可调节功能，优选的采用DAC芯片，通过单片机控制DAC芯片输出模拟电压值，为UC3526芯片提供参考电压，也可利用单片机自带DAC功能或者数字电位器芯片，实现X 射线源管电压管电流可调节，工作过程如下：X射线源通过串口工控主机连接，用户可通过X射线源的串口通信功能，设置所需的X射线源管电压和管电流，X 射线源特定的串口通信协议可集成在可视化的操作中，便于用户调节，X射线源接收到控制指令，如管电流设置控制指令，管电压设置控制指令，射线源状态读取指令后，通过单片机控制DAC模块输出特定的管电压和管电流参考电压，从而实现数字化可调节的功能。

如图3所示，自带训管功能包括串口通信模块、上位机、基准时钟电路模块、单片机模块、射线源开关以及射线源，所述单片机模块获取信息判断讯管作业，上位机具有上位机软件，其输出端通过串口通信模块连接单片机模块，单片机模块内置存储模块，单片机模块控制射线源开关。

如图4所示的单片机控制模块电路原理图，模块中自带DS1302时钟电路，时钟电路采用独立电池供电和内部系统供电双模式，防止外部供电系统断电后，影响时钟电路正常工作，X射线源在上电工作时，单片机能够结合DS1302时钟电路，记录X射线源的使用日期时间，在下一次X射线源上电时，单片机读取上一次X射线源的使用日期时间，判断X射线源是否需要训管操作，针对停用时间较长的X射线源，X射线源能够采用内部预设的训管功能，对X射线源进行训管操作，有效降低X射线源的使用故障率。

如图4所示，间断老化测试功能包括单片机模块、串口通信模块、上位机、射线源开关定时控制模块，上位机通过串口通信模块连接单片机模块，单片机模块控制进入间断老化测试模式，射线源开关定时控制模块控制射线源的开关。

对X射线源生产厂家而言，为确保X射线源的产品质量和X射线源工作的稳定性，在X射线源出厂需对产品进行老化测试，老化测试主要是模拟使用单位的整机在正常工作时的运行状态，从而更有效的降低X射线源的使用故障率。优选的，X射线源可通过串口控制或硬件开关，是其进入间断老化测试模式，进入间断老化测试模式后，X射线源能够根据预先设置的老化测试模式，如设置老化时间2小时，控制X射线源打开出束，打开时间1分钟，控制X射线源关闭出束，关闭时间1分钟，如此循环工作，在X射线源打开出束时，单片机能够控制蜂鸣器报警提示操作人员。

如图5所示，X射线源高压控制模块是采用PWM控制原理图，主芯片采用 UC3526芯片，由PWM互补输出引脚OUTPUTA，OUTPUTB控制IRFP250MOS管和高频变压器组成的推挽输出电路，经过多级倍压整流升压电路，为X射线管提供合适的工作高压，输出工作通过串联高阻分压，反馈到UC3526芯片。X射线源高压的设定是利用芯片自带的基准电压Vref，经过分压输出模拟电压值，为 UC3526芯片反馈环路引脚+ERROR提供参考电压，通过调节参考电压，实现X射线源的高压可调输出功能。

如图6所示，射线管灯丝控制模块是采用PWM控制原理图，主芯片采用 UC3526芯片，由PWM互补输出引脚OUTPUTA，OUTPUTB控制IRF840管和隔离变压器组成的推挽输出电路，为射线源灯丝提供合适工作电压和电流，在实际应用中，可通过单片机控制DA模块输出模拟电压值，为UC3526芯片反馈回路引脚+ERROR提供参考电压，通过调节参考电压，实现X射线源的管电流可调输出功能；

如图7所示，射线源工作状态指示灯电路主要用于指示X射线的工作状态，主要的指示灯及功能如下所示：

表1X射线源指示灯功能表

如图8所示，单片机通信控制模块包括单片机最小系统电路、蜂鸣器报警电路、DS1302时钟电路(自带电池，掉电正常工作)、MAX232串口通信电路等部分组成，各电路模块功能如下：单片机最小系统电路是确保单片机能够正常工作的细小单元电路，主要由单片机、11.0592M晶振电路、复位电路和电源电路组成。蜂鸣器报警电路是由单片机控制，在X射线源老化测试时或射线源发生故障时，能够报警提示，方便故障排查。DS1302时钟电路采用双电源供电模式，系统上电，由系统为电路供电，系统掉电是，由自带纽扣CR2302为电路供电，有效防止系统时间丢失，通过DS1302时钟电路提供的准确时间，经过分析对比，单片机能够分析X射线源的停用时间和需要训管的时间。MAX 232串口通信电路提供单片机与工控机的通信接口，通过特定的通信协议，工控机能够给单片机下达指令，如设置X射线源工作管电压、设置X射线源工作管电流、控制X射线源出束、设置X射线源的老化测试工作模式、设置X射线源的自动训管模式、反馈X射线源的工作状态。

如图9所示，DA转换模块电路图由单片机控制，两路DA模拟电压输出分别用于射线管高压、电流的参考值设置。DA转换模块也可利用单片机自带的 DAC功能或采用数字电位器控制原理，为UC3526提供参考电压值。

本实用新型的有益效果是：1、高压可调输出功能主要通过串口通信控制，操作方便，便于用户根据实际的工作环境调节不同的高压输出，有效延长射线源使用寿命，降低辐射泄露剂量；

2、为了降低X射线源的故障率，延长X射线管使用寿命，提高整机使用的可靠性。对于停用期在半年以上的、或因各种原因经过运输颠簸或剧烈振动的X射线源(包括已装配到整机上和尚未装配到整机的X射线源)，都要严格按照训管程序进行X射线管的训管，所述的自动训管功能是通过单片机模块结合时钟模块，分析射线源停用时间或者在射线源初次上电是，进行自动训管，具体工作模式如下：以140KV的射线源为例，进入训管模式，射线源上电后， X射线源自动调节射线源高压输出为额度输出的50％，即70KV高压输出，单次训管时间10秒钟，而后以10％的递增率，经过5次递增达到标准的140KV 高压输出，整个训管时长1分钟，出现故障异常时，X射线源能够通过声光报警模式提示，所述单次训管时间、递增率等参数，均可通过串口通信模块调节。

3、间断老化测试功能主要是针对X射线源生产厂家，在X射线源出厂的前进行老化测试，X射线源进入间断老化测试功能后，能够模式实际的用户的工作环境条件，以安检机厂家为例，针对安检机生产厂家，可将间断老化测试功能调节为以下模式：X射线源上电后，进入间断老化测试模块，设定老化时间2小时，射线源打开，时长30秒，射线源关闭，时长30秒，使X射线源循环工作，达到老化测试的模块出现故障异常时，X射线源能够通过声光报警模式提示，所述的老化时间，射线源打开工作时间，射线源关闭时间等参数，均可通过串口通信调节。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种多功能X射线源，其特征在于：包括具有数字化可调节功能、自带训管功能和间断老化测试功能的X射线源，所述X射线源整体包括单片机通信控制模块、射线管高压控制模块、射线管灯丝控制模块、过压过流保护模块、过温保护模块、射线源工作状态指示模块以及异常报警模块，X射线源的X射线源控制器通过串口通讯控制，实现60KV～160KV连续高压可调输出，所述通信控制模块与单片机通信控制模块通讯连接，所述状态指示模块、异常报警模块、射线管高压控制模块、射线管灯丝控制模块均通过单片机通信控制模块控制，过流过压保护模块反馈电流信号至单片机通信控制模块。

2.如权利要求1所述的多功能X射线源，其特征在于：数字化可调节功能包括单片机模块、串口通信模块、上位机、两个DAC电压输出模块、数值设定模块以及射线源工作开关，其输出端连接串口通信模块，所述串口通信模块输出端连接单片机模块，单片机模块分别控制两个DAC电压输出模块，单片机模块控制射线源工作开关，所述数值设定模块包括射线源工作电流参考值设置以及射线源工作高压参考值设置。

3.如权利要求1所述的多功能X射线源，其特征在于：自带训管功能包括串口通信模块、上位机、基准时钟电路模块、单片机模块、射线源开关以及射线源，所述单片机模块获取信息判断讯管作业，上位机具有上位机软件，其输出端通过串口通信模块连接单片机模块，单片机模块内置存储模块，单片机模块控制射线源开关。

4.如权利要求1所述的多功能X射线源，其特征在于：间断老化测试功能包括单片机模块、串口通信模块、上位机、射线源开关定时控制模块，上位机通过串口通信模块连接单片机模块，单片机模块控制进入间断老化测试模式，射线源开关定时控制模块控制射线源的开关。