SU1520673A1 - Рентгеновский генератор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области рентгенотехники, а более конкретно к рентгеновским генераторам со средствами стабилизации анодного напр жени  на рентгеновской трубке. Цель изобретени  - повышение точности стабилизации анодного напр жени . Рентгеновский генератор содержит автотрансформатор 1, высоковольтные трансформатор 2, выпр митель 3 и сглаживающий фильтр 4, датчик 7 анодного тока, рентгеновскую трубку 6, блок 8 накала, высоковольтный измерительный делитель 5 и систему стабилизации, содержащую пиковый детектор 9, вход которого соединен с выходом высоковольтного измерительного делител  5, источник 11 опорного напр жени , вычитающее устройство 10, усилитель 12 с резистором 21 обратной св зи, усилитель 13 мощности, двухтактный ключевой регул тор 14, подключенный к обмотке электродвигател  15, механически св занного с автотрансформатором 1. Генератор также содержит контур дополнительной обратной св зи, состо щей из балластного резистора 17, параллельно соединенных между собой двустороннего ограничител  18 напр жени  и герконового реле 19, нормально разомкнутый контакт 20 которого включен между резистором 21 обратной св зи и выходом усилител  12, частотно-зависимого корректирующего звена 16, включенного между входом и выходом усилител  12, и резистора 22 утечки, один вывод которого подключен к точке соединени  резистора 21 обратной св зи с контактом 20 герконового реле 19, а другой вывод заземлен. Цепь, состо ща  из балластного резистора 17, соединенного последовательно с герконовым реле 19 и ограничителем 18 напр жени , подключена параллельно обмотке электродвигател  15. 3 ил.

Description

зи и выходом усилител  12, частотно- зависимого корректирующего звена 16, включенного между входом и выходом усилител  12, и резистора 22 утечки , один вывод которого подключен к точке соединени  резистора 21 обратной св зи с контактом 20 герконового реле 19, а другой вывод заземлен,, Цепь, состо п1а  из балластного резистора 17, соединенного последова- тельно с герконовым реле 19 и ограничителем 18 напр жени , подключена параллельно обмотке злектродвигател  15. 3 ил.

Изобретение относитс  к рентгенотехнике , а более конкретно - к рентгеновским генераторам со средствами стабилизации анодного напр жени  на рентгеновской трубке.

Цель изобретени  повьшение точности стабилизации анодного напр жени  .

На фиг.1 представлена структурна  схема рентгеновского генератора со средствами стабилизации анодного напр жени  на рентгеновской трубке; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, по сн ющие принцип работы генератора .

- Рентгеновский генерато.р содержит последовательно соединенные автотрансформатор 1, высоковольтный тран форматор 2, высоковольтный выпр митель 3 и высоковольтный сглаживающий фильтр 4, высоковольтный измерительный делитель 5, подключенный параллельно рентгеновской трубке 6, датчик 7 анодного тока, включенный между анодом рентгеновской трубки 6 и положительным полюсом сглалсивающего фильтра 4, блок 8 накала, вход которого соединен с датчиком 7 анодного тока, а выход - с катодом рентгеновской трубки 6, который соединен с отрицательным полюсом сглаживающего фильтра 4, пиковый детектор 9, вход которого подключен к выходу измерительного делител  5, а выход соединен с одним из входов вычитающего устройства 10, второй вход которого подключен к источнику 11 опорного напр жени , усилитель 12, подключенный к выходу вычитающего устройства 10 и образующий с ним схему сравне ни , выход которой подключен к входу усилител  13 мощности, выход которого соединен с входом двухтактного ключевого регул тора 14, подключен- ного к обмотке электродвигател  15, механически св занного с автотрансформатором 1 .

5

0

5

35

о

40

45

50

55

Генератор также содержит контур дополнительной обратной св зи, состо-  Еций из частотно-зависимого корректирующего звена 16, включенного между входом и выходом усилител  12, балластного резистора 17, параллельно соединенных между собой двустороннего ограничител  18 напр жени  и герконового реле 19, нормальной разомкнутый контакт 20 которого вклкг- чен между выходом усилител  12 и резистором 21 обратной св зи, второй вывод которого соединен с входом усилител  12,   резистора утечки 22, один вывод которого подключен к общей точке резистора 21 обратной св зи и контакта 20 герконового реле 19, а другой вывод заземлен.

Цепь, состо ща  из балластного резистора 17, соединенного последо- вательно с ограничителем 18 напр жени  и герконовым реле 19, включена параллельно обмотке электродвигател  15.

Генератор, работает следующим образом.

В главной цепи происходит формирование анодного напр жени  на рентгеновской трубке 6 посредством автотрансформатора 1 ., высоковольтного трансформатора 2, выпр мител  3 и сглазкивающего фильтра 4, Часть анодного напр жени  с измерительного делител  5 подаетс  в пиковый детектор 9 дл  выделени  напр жени  посто нного уровн , пропорционального амплитудному значению анодного напр жени . Это напр жение сравниваетс  с опорным напр жением от источника I1 в вычитающем устройстве 10 схемы сравнени . Разностный сигнал усиливаетс  усилителем 12 и поступает на вход усилител  13 мощности , подключенного к двухтактному ключевому регул тору 14, состо щему из двух оптронных тиристоров и двух однотактных выпр мителей.

Усилитель 13 мощности выдает управл ющие сигналы положительной или отрицательной пол рности в зависимости от знака разностного сигнала . В одно плечо усилител  13 мощности включен первый оптронный ти ристор, подключающий обмотку электродвигател  15 к однотактному выпбесконечности (обозначим его К.).

Фактически К , 30000 дл  применен го в генераторе операционного усил тел  типа К 140 УД6.

При замкнутом контакте 20 герко нового реле 19 коэффициент усилени определ етс  указанным выше соо ношением и величина R резистора 21

р мителю с выходным напр жением поло- .Q обратной св зи выбрана 2 мОм. При

20

жительной пол рности, в другое плечо включен второй оптронньм тиристор, вьтолн ющий аналогичную операцию, но с напр жертем другой пол рности. Таким образом, осуществл етс  реверс электродвигател  15.

При уровне разностного сигнала, меньшем порога срабатывани  усилител  13 мощности, оба тиристора выключены и электродвигатель 15 находитс  JB состо нии поко .

Описанные три состо ни  управлег ни  электродвигателем 15 позвол ет отработать возмущение отрицательной или положительной пол рности, восста- 25 новив тем самым уровень анодного напр жени  на рентгеновской трубке с заданной точностью, и привести систему в стационарное устойчивое состо ние путем остановки электродвигател .

Сущность работы генератора с дополнительным контуром обратной св зи заключаетс  в том, что система стабилизации  вл етс  системой с перемен- ным параметром коэффициентом усиле- 5 усилител  12 схемы сравнени  и, следовательно, общего коэффициента передачи системы К. Коэффициент усилени  схемы сравнени  определ ет- .с  известным соотношением30

40

этом К 20.

Рассмотрим работу системы стаби зации в переходном режиме. Допусти что до воздействи  возмущени - вел J5 на анодного напр жени  равн етс  V ( фиг.2).

Пусть при воздействии дестабили рующего, фактора анодное напр жение на рентгеновской трубке скачкообра но изменилось на некоторую величи FHe Соответственно изменитс  и сос ние усилител  F Н (фиг.З), В нача ный момент времени (контакт 20 рел разомкнут) коэффициент усилени  ра вен , , но с задержкой в 1 мс (вр м  срабатывани  герконового реле 1 усилитель 12 перейдет в режим усил ни  К,, так как напр кение на элек родвигатель 15 подаетс  практическ мгновенно. Отработка возмущени  на участке кривой н м будет происход с усилением К (. Уровень напр жени  соответствующий точке Н , ограниче напр жением питани  усилител  12 (обозначим его Уддр).

При уменьшении выходного напр ж ни  (Vgbi )усилител  12 до уровн , ответствующего точке М , система с билизации попадает в зону нечувств тельности . При этом ПРОИСХОДИТ остановка электродвигател  15-из-з отсутстви  напр жени  на его обмотке . Уровень ЕО - пороговое напр ж ние, при превышении которого происходит подача напр жени  на электродвигатель (в принципе, абсолютные значени  + во и -Ео могут быть не равны между собой).

KI mR ,

где R - сопротивление резистора 21

обратной св зи;

m - константа дл  данного усилител  , определ ема  величиной обратной внутреннему сопротивлению источника сигнала (вычитающего устройства 10), подключенного к входу усилител  (в нащем.случае m 10 ИО Ом- ).

При нормально разомкнутом контакте 20 герконового реле 19 сопротивление цепи обратной св зи усилител  12 равно бесконечности. Соответственно и коэффициент усилени  К стремитс  к

1520673

бесконечности (обозначим его К.).

Фактически К , 30000 дл  примененного в генераторе операционного усилител  типа К 140 УД6.

При замкнутом контакте 20 герко- нового реле 19 коэффициент усилени  определ етс  указанным выше соотношением и величина R резистора 21

обратной св зи выбрана 2 мОм. При

этом К 20.

Рассмотрим работу системы стабилизации в переходном режиме. Допустим, что до воздействи  возмущени - величи- на анодного напр жени  равн етс  V, (фиг.2).

Пусть при воздействии дестабилизирующего , фактора анодное напр жение на рентгеновской трубке скачкообразно изменилось на некоторую величину FHe Соответственно изменитс  и состо ние усилител  F Н (фиг.З), В начальный момент времени (контакт 20 реле разомкнут) коэффициент усилени  ра-г вен , , но с задержкой в 1 мс (врем  срабатывани  герконового реле 19), усилитель 12 перейдет в режим усилени  К,, так как напр кение на электродвигатель 15 подаетс  практически мгновенно. Отработка возмущени  на участке кривой н м будет происходить с усилением К (. Уровень напр жени , соответствующий точке Н , ограничен напр жением питани  усилител  12 (обозначим его Уддр).

При уменьшении выходного напр жени  (Vgbi )усилител  12 до уровн , соответствующего точке М , система стабилизации попадает в зону нечувствительности . При этом ПРОИСХОДИТ остановка электродвигател  15-из-за отсутстви  напр жени  на его обмотке . Уровень ЕО - пороговое напр жеие , при превышении которого происодит подача напр жени  на электровигатель (в принципе, абсолютные значени  + во и -Ео могут быть не равны между собой).

Как только обесточитс  обмотка электродвигател  15, отключитс  и герконовое реле 19, контакт 20 которого разомкнетс , и усилитель 12 перейдет в режим усилени  с коэффициентом KO-, . Сигнал + должен возрасти в Kf (К) раз, однако практически достигнет уровн  . Электродвигатель 15 вновь приходит в движение.

Такой процесс включени -отключени  питани  электродвигател  15 происходит многократно. Таким образом, постепенно происходит отработка нестабильности анодного напр жени  (фиг.2, траектори  HMNO).

Усилитель 12 имеет зону нечувствительности i: , . Как только напр жение на входе усилител  достигает границы этой зоны точки О (на фиг.З эта зона показана приведенной к выходному сигналу усилител ), процесс отработки нестабильности анодного напр жени  прекращаетс . Если на систему:стабилизации не воздействуют никакие возмущени , то она переходит в режим медленных автоколебаний (траектори  OPR), которые происход т с частотой, определ емой посто нной времени частотно-зависимого корректируюп его звена 16 и величиной ( . Коэффициетгг усилени  при этом равен К , Частота автоколебаний . составл ет доли Герца,

Особенность переходного режима заключаетс  в том, что поскольку питание :)локгродвигател  15 осуществл етс  посредством двух однотактных выпр мителей двухтгштного ключевого регул торп 14 через соответствующие опгропиые тиристоры, в системе стабилизации отсутствует высокочастотное возбуждение. Это происходит вследствие того, что оптронный тирис10

t5

15206738

режима малого сигнала (фиг.З, траектори  О P R ). Оно выполнено на базе НС-цепочки. Если бы частотно-зависи- i мого корректирующего звена 16 не было, то при коэффициенте усилени  К f актоколебани  происходили бы с частотой 50 Гц, т.е. электродвигат тель 15 посто нно находилс  бы под знакопеременным напр жением. Кроме того, ч астотно-зависимое звено 16 позвол ет повысить устойчивость системы стабилизации при воздействии любых малых возмущений, которые практически посто нно возникают в любой сложной системе. При отсутствии этого звена возмущени  посто нно выводили бы систему из состо ни  равновеси .

Двусторонний ограничитель 18 напр жени  предназначен дл  защиты гер- конового реле 19 от перенапр жений, возникающих при коммутации оптронным тиристором ключевого регул тора 14 напр жени , питающего обмотку электродвигател  15. Ограничитель 18 напр жени  содержит два стабилизатора, включенных между собой последовательно и встречно.

Преимущество системы стабилизации с дополнительным контуром обратной св зи заключаетс  в том, что посредством этого контура реализуютс  предельные возможности системы по точности ограничиваемой в данном слу20

25

30

тор работает на частоте питани  одно- 35 чае только дискретностью автотранс45

тактного выпр мител  (50 Гц), хот  управл ющий сигнал подаетс  на него с усилител  12 через усилитель 13 мощности независимо от частоты питающей сети. Поэтому замыкание-размы- кание контакта 20 герконового реле 19 проис.одит с частотой ие выще 50 Гц.

Резистор 22 утечки необходим дл  уменьшени  уровн  наводки со сторо- ны обмотки герконового реле 19 на вход усилител  12 в режиме усилени  Kj,j. В противном случае может возникнуть возб-у :дение усилител , так как коэффициент усилени  К. чрезвычай- 50 но велик. При переходе усилител  12 в режим К, резистор.утечки 22 подключаетс  к выходу усилител  и  вл етс  его дополнительной нагрузкой.

Частотно-зависимое корректирую- 55 щее звено 16 (по типу частотной характеристики - инерционное звено) играет важную роль, в основном, дл 

форматора 1.

Другое важнейщее свойство этой системы - монотонный апериодический переходный процесс, практически полное отсутствие.перерегулировани .Это происходит потому, что коэффициент усилени  К может быть задан очень малым. Если в обычной одноконтурной системе К стараютс  повысить дл  достижени  большей точности, то в предлагаемой системе стабилизации нет необходимости дл  повышени  К, так как точность определ етс  значением KOQ, а К,, в сущности, используетс  дл  корректировки nepefxofl- ного процесса.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Рентгеновский генератор, содержащий последовательно соединенные автотрансформатор , высоковольтный трансформатор , высоковольтный выпр митель.

   форматора 1.

   Другое важнейщее свойство этой системы - монотонный апериодический переходный процесс, практически полное отсутствие.перерегулировани .Это происходит потому, что коэффициент усилени  К может быть задан очень малым. Если в обычной одноконтурной системе К стараютс  повысить дл  достижени  большей точности, то в предлагаемой системе стабилизации нет необходимости дл  повышени  К, так как точность определ етс  значением KOQ, а К,, в сущности, используетс  дл  корректировки nepefxofl- ного процесса.

   Формула изобретени 

   Рентгеновский генератор, содержащий последовательно соединенные автотрансформатор , высоковольтный трансформатор , высоковольтный выпр митель.

   высоковольтный сглаживающий фильтр рентгеновскую трубку, блок накала, подключенный к катоду рентгеновской трубки, и цепь обратной св зи по пиковому значению высокого напр жени  с выходным усилителем, между входом и выходом которого включен резистор обратной св зи и который через усилитель мощности подключен к двухтактному ключевому регул тору, подключенному к обмотке электродвигател , механически св занному с автотрансформатором , отличающийс  тем, что, с 1Хелью повышени  точности стабилизации анодного напр жени , введен дополнительный контур обратной св зи, состо щий из балластного резистора, включенных параллельно друг другу герко- нового реле и двустороннего ограничи0

   5

   0

   тел  напр жени , частотно-зависимр- го корректирующего звена и резистора утечки, причем цепь, образованна  балластным резистором и последовательно соединенными с ним герконовым реле и двусторонним ограничителем напр жени , включена параллельно обмотке электродвигател , нормально разомкнутый контакт герконового репе включен между резистором обратной св зи и выходом усилител  цепи обратной св зи по пиковому значению высокого напр жени , частотно- зависимое корректирующее звено включено между входом и выходом указанного усилител , резистор утечки одним выводом подключен к общей точке резистора обратной св зи и конт акта герконового реле, а другим выводом заземлен.