Рентгеновский генератор

 

Изобретение относится к области рентгенотехники, а более конкретно к рентгеновским генераторам со средствами стабилизации анодного напряжения на рентгеновской трубке. Цель изобретения - повышение точности стабилизации анодного напряжения. Рентгеновский генератор содержит автотрансформатор 1, высоковольтные трансформатор 2, выпрямитель 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 делителя 5, источник 11 опорного напряжения, вычитающее устройство 10, усилитель 12 с резистором 21 обратной связи, усилитель 13 мощности, двухтактный ключевой регулятор 14, подключенный к обмотке электродвигателя 15, механически связанного с автотрансформатором 1. Генератор также содержит контур дополнительной обратной связи, состоящей из балластного резистора 17, параллельно соединенных между собой двустороннего ограничителя 18 напряжения и герконового реле 19, нормально разомкнутый контакт 20 которого включен между резистором 21 обратной связи и выходом усилителя 12, частотно-зависимого корректирующего звена 16, включенного между входом и выходом усилителя 12, и резистора 22 утечки, один вывод которого подключен к точке соединения резистора 21 обратной связи с контактом 20 герконового реле 19, а другой вывод заземлен. Цепь, состоящая из балластного резистора 17, соединенного последовательно с герконовым реле 19 и ограничителем 18 напряжения, подключена параллельно обмотке электродвигателя 15. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 ()9) (11) 20 (51) 4 Н 05 6 1/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 4386590/24-25 (22) 04.03.88 .(46) 07.11.89. Бюл. 9 41 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) О.В ° Хмельницкий (53) 621.386 (088.8) (56) Техническое описание рентгеновского генератора.Изовольт-160. Фирма Зайферт, ФРГ, 1985. (54) РЕНТГЕНОВСК1й1 ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к области рентгенотехники, а более конкретно к рентгеновским генераторам со средствами стабилизации анодного напряжения на рентгеновской трубке. Цель изобретения — повьппение точности ста" билизации анодного напряжения. Рентгеновский генератор. содержит автотрансформатор 1, высоковольтные трансформатор 2, выпрямитель 3 и .сглаживающий фильтр 4, датчик 7

2 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 делителя 5, источник 11 опорного напряжения, вычитающее устройство 10, усилитель 12 с резистором

21. рбратной связи, усилитель 13 мощности, двухтактный ключевой регулятор 14, подключенный к обмотке электродвигателя 15, механически связанного с автотрансформатором 1. Генератор также содержит контур дополнительной обратной связи, состоящей из балластного резистора 17, параллельно соединенных между собой двустороннего ограничителя 18 напряжения и герконового реле 19 нормально разомкнутый контакт 20 которого включен между резистором 21 обратной свя1520673

l5

?О

50

55 зи и выходом усилителя 12, частотноэависимого корректирующего звена 16, включенного между входом и выходом усилителя 12, и резистора 22 утечки, один вывод которого подключен к точке соединения резистора 21 обратной связи с контактом 20 герконовоИзобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно — к рентгеновским генераторам со средствами стабилизации анодного напряжения на рентгеновской трубке.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации анодного напряжения.

На фиг.l представлена структурная схема рентгеновского генератора со средствами стабилизации анодного напряжения на рентгеновской трубке; на фиг,2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы генератора, Рентгеновский генератор содержит последовательно соединенные автотрансформатор 1, высоковольтный транс форматор 2, высоковольтный выпрямитель 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 сглаживающего 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 делителя 5, а выход соединен с одним из входов вычитающего устройства 10, второй вход которого подключен к источнику 11 опорного напряжения, усилитель 12, подключенный к выходу вычитающего устройства

l0 и образующий с ним схему сравнения, выход которой подключен к входу усилителя 13 мощности, выход которого соединен с входом двухтактного ключевого регулятора 14, подключен" ного к обмотке электродвигателя 15, механически связанного с автотрансформатором 1.

ro реле 19, а другой вывод заземлен. .Цепь, состоящая иэ балластного резистора 17, соединенного последова- тельно с герконовым реле 19 и ограничителем 18 напряжения, подключена параллельно обмотке электродвигателя

IS. 3 ил.

Генератор также содержит контур дополнительной обратной связи, состоящий иэ частотно-зависимого корректирующего звена 16, включенного между входом и выходом усилителя 12, балластного резистора 17, параллельно соединенных между собой двустороннего ограничителя 18 напряжения и герконового реле 19, нормальной разомкнутый контакт 20 которого вклю- . чен между выходом усилителя 12 и резистором 21 обратной связи, второй вывод которого соединен с входом усилителя 12, ч резистора утечки 22, один вывод которого подключен к общей точке резистора 21 обратной связи и контакта 20 герконового реле 19, а другой вывод заэемлен.

Цепь, состоящая иэ балластного резистора 17, соединенного последо- . вательно с ограничителем 18 напряжения и герконовым реле 19, включена параллельно обмотке электродвигателя 15.

Генератор. работает следующим образом.

В главной цепи происходит формирование анодного напряжения на рентгеновской трубке 6 посредством автотрансформатора 1, высоковольтного трансформатора 2, выпрямителя

3 и сглаживающего фильтра 4. Часть анодного напряжения с измерительного делителя 5 подается в пиковый детектор 9 для выделения напряжения постоянного уровня, пропорционального амплитудному значению анодного напряжения. Это напряжение сравнивается с опорным напряжением от источника 11 в вычитающем устройстве

10 схемы сравнения. Разностный сигнал усиливается усилителем 12 и поступает на вход усилителя 13 мощности, подключенного к двухтактному ключевому регулятору 14, состоящему из двух оптронных тиристоров и двух однотактных выпрямителей.

5 15206

Усилитель 13 мощности выдает управляющие сигналы положительной или отрицательной полярности в зависимости от знака разностного сигнала. В одно плечо усилителя 13 мощ5 ности включен первый оптронный тиристор, подключающий обмотку электродвигателя 15 к однотактному выпрямителю с. выходным напряжением поло- 10 жительной полярности, в другое плечо включен второй оптронный тиристор, выполняющий аналогичную операцию, но с напряжением другой полярности.

Таким образом, осуществляется реверс электродвигателя 15, При уровне разностного сигнала, меньшем порога срабатывания усилителя 13 мощности, оба тиристора выключены и электродвигатель 15 нахо- 20 дится в состоянии покоя °

Описанные три состояния управле-. ния электродвигателем 15 позволяет отработать возмущение отрицательной или положительной полярности, восста- 25 новив тем самым уровень анодного напряжения на рентгеновской трубке с заданной точностью, и привести систему в стационарное устойчивое состояние путем остановки электродвигателя.

Сущность: работы генератора с дополнительным контуром обратной связи заключается в том, что система стабилизации является системой с переменным параметром коэффициентом усиления К, усилителя 12 схемы сравнения и, следовательно, общего коэффициента передачи системы Ко. Коэффициент усиления схемы сравнения определяет.ся известным соотношением.

К =mR

1 где R — - сопротивление резистора 21 обратной связи;

m — константа для данного усилителя, определяемая величиной обратной внутреннему сопротивлению источника сигнала (вычитающего устройства 10), 50 подключенного к входу усилителя (в нашем. случае m = 10 «

При нормально разомкнутом контакте

20 герконового реле 19 сопротивление цепи обратной связи усилителя 12 равно бесконечности. Соответственно и коэффициент усиления К, стремится к

73 6 бесконечности (обозначим его К,, ) .

Фактически К, 30000 для примененно— го в генераторе операционного усилителя типа К 140 УД6.

При замкнутом контакте 20 герконового реле 19 коэффициент усиления

К,,определяется указанным выше соотношением и величина R резистора 21 обратной связи вь<брана 2 мОМ. При этом К< = 20.

Рассмотрим работу системы стабилизации в переходном режиме. Допустим, что до воздействия возмущения величина анодного напряжения равняется Vä, (фиг.2}.

Пусть при воздействии дестабилизи" рующего фактора анодное напряжение на рентгеновской трубке скачкообразно изменилось на некоторую величину

FH. Соответственно изменится и состояние усилителя F Н (фиг.З). В начальный момент времени (контакт 20 реле разомкнут) коэффициент усиления ра-. вен К, но с задержкой в 1 мс (время срабатывания герконового реле 19}, усилитель 12 перейдет в режим усиления К<, так как напряжение на электродвигатель 15 подается практически мгновенно, Отработка возмущения на

I участке кривой Н И будет происходить с усилением К <. Уровень напряжения, соответствующий точке Н, ограничен напряжением питания усилителя 12 (обозначим его Ч, ), При уменьшении выходного напряжения (V,„ )усилителя 12 до уровня, соответствующего точке М, система стабилизации попадает в зону нечувствительности " E,, При этом происходит остановка электродвигателя 15 из-за отсутствия напряжения на его обмотке. Уровень+ 5 — пороговое напряжение, при превышении которого происходит подача напряжения на электродвигатель (в принципе, абсолютные значения + Яо и - E могут быть не равны между собой).

Как только обесточится обмотка электродвигателя 15, отключится и герконовое реле 19, контакт 20 которого разомкнется, и усилитель 12 перейдет в режим усиления с коэффициентом К о . Сигнал + Я должен возрасти в К, (К,) раз, однако практически достигнет уровня Vä, .

Электродвигатель 15 вновь приходит в движение.

20673 8 режима малого сигнала (фиг.3 траекl I / тория О P R ). Оно выполнено на базе

RC-цепочки. Если бы частотно-заниси- мого корректирующего звена 16 не было, то при коэффициенте усиления

К актоколебания происходили бы с частотой 50 Гц, т.е. электродвига-. тель 15 постоянно находился бы под знакопеременным напряжением. Кроме того, частотно-зависимое звено 16 позволяет повысить устойчивость системы стабилизации при воздействии любых малых возмущений, которые практически постоянно возникают в любой

15 сложной системе. При отсутствии этого звена возмущения постоянно выводили бы систему из состояния равновесия.

Двусторонний ограничитель 18 напряжения предназначен для защиты герконового реле 19 от перенапряжений, возникающих при коммутации оптронным тиристором ключевого регулятора 14 напряжения, питающего обмотку электродвигателя 15. Ограничитель 18 напряжения содержит два стабилизатора, включенных между собой последовательно и встречно.

Преимущество системы стабилизации с дополнительным контуром обратной связи заключается в том, что посредством этого контура реализуются предельные возможности системы по точности, ограничиваемой в данном случае только дискретностью автотрансформатора 1.

Другое важнейшее свойство этой системы — монотонный апериодический переходный процесс, практически полное отсутствие перерегулирования.Это происходит потому, что коэффициент усиления К может быть задан очень мальм. Если в обычной одноконтурной системе К„ стараются повысить для достижения большей точности, то в предлагаемой системе стабилизации нет необходимости для повышения К„, так как точность определяется значением К„э, а К„, в сущности, используется для корректировки переход,ного процесса.

Такой процесс включения-отключения питания электродвигателя 15 происходит многократно. Таким образом, постепенно происходит отработка нестабильности анодного напряжения (фиг.2, траектория HMNO).

Усилитель 12 имеет зону нечувствительности 4 Е/ . Как только напряжение на входе усилителя достигает границы этой зоны точки О {на фиг.3 эта зона показана приведенной к выходному сигналу усилителя), процесс отработки нестабильности анодного напряжения прекращается. Если на систему. стабилизации не воздействуют никакие возмущения, то она переходит в рсжим медлепных автоколеG3íèé (траектория ОРБ), которые пропсходят с частотой, определяемой постоянпой времени частотно-зависимого корректирующего звена 16 и величиной Ст, Коэф/т/ттттттеттт усиления при этом рав/ .н К, . Частота автоколебаний.составляет долп Герца, Особегп/ocòü переходного режима заключается v том, что поскольку питание ./тте.:,;", одпттгателя 15 осуществляется посредством двух однотактных выпрямителей двухтактного клточевого регулятора 1 / через соответствующие оп гротптые тирпсторы, в системе стабилизации отсутствует высокочастотHoF во збуждстттт/ ° 3To происходит вследствие того, что оптронный тиристор работает а часто ге питания однотактпого выпрямителя (50 Гтт), хотя управляющий сигнал подается на него с усилителя 12 через усилитель 13 мощности независттмо oT iclcToTbl питающей сети. Поэтому загттттсатттте-размыкание контакта ?0 геpKOHQ130I Q реле

19 происходит с тастототт тте т/ьтше

50 Гц.

Резистср 22 утечки необходим для уменьшепия уровня наводки со стороны обмотки геркопового реле 19 на вход усилптеля 12 и режиме усиления

К . В противном случае может возникнуть во-буждени . усилителя, так как коэффтптиент усиления К черезвычайно велпк. При переходе усилителя 12 в режим K резистор. утечки 22 подключается к выходу усилителя и является его дополнительной нагрузкой.

Частотно-зависимое корректирующее звено 16 (по типу частотной характеристики — инерционное звено) играет важную роль, в основном, для

Формула изобретения

Рентгеновский генератор, содержащий последовательно соединенные автотрансформатор, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель, 10

1520673

Еие. 3

Составитель К. Кононов

Редактор В. Бугренкова Техред Л.Сердюкова Корректор В. Гирняк

Заказ 6770/57 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгор д, ул. Гагарина, 101 высоковольтный сглаживающий фильтр и рентгеновскую трубку, блок накала, подключенный к катоду рентгеновской трубки, и цепь обратной связи по пиковому значению высокого напряжения с выходным усилителем, между входом и выходом которого включен резистор обратной связи и который через усилитель мощности подключен к двухтактному ключевому регулятору, подключенному к обмотке электродвигателя, механически связанному с автотрансформатором, о т л и ч а юm и и с я тем, что, с целью повыщения точности стабилизации анодного напряжения, введен дополнительный контур обратной связи, состоящий из балластного резистора, включенных параллельно друг другу герконового реле и двустороннего ограничителя напряжения, частотно-зависимрго корректирующего звена и резистора утечки, причем цепь, образованная

5 балластным резистором и последовательно соединенными с ним герконовым реле и двусторонним ограничителем напряжения, включена параллельно обмотке электродвигателя, нормально разомкнутый контакт герконового репе включен между резистором обратной связи и выходом усилителя цепи обратной связи по пиковому значению высокого напряжения, частотнозависимое корректирующее звено включено между входом и выходом укаэанного усилителя, резистор утечки одним выводом подключен к общей точке резистора обратной связи и контакта герконового реле, а другим выводом заземлен.