工频X射线机mA控制电路的改进

朱险峰，张文华，徐建忠，秦建军，张延超

1.牡丹江医学院影像学院，黑龙江 牡丹江 157001；2.牡丹江蓝崎软件开发有限责任公司，黑龙江 牡丹江 157001

工频X射线机mA控制电路的改进

朱险峰1，张文华1，徐建忠1，秦建军2，张延超1

1.牡丹江医学院影像学院，黑龙江 牡丹江 157001；2.牡丹江蓝崎软件开发有限责任公司，黑龙江 牡丹江 157001

工频X射线机摄影mA控制部分的缺点是曝光过程中mA不能反馈调节，受外界的影响较大，mA量不准，致使胶片的感光不足或过度，影响摄影效果。本文通过设计改进的mA控制电路，在曝光过程中，根据实际的mA量反馈调整灯丝的加热电压，通过调整串接在灯丝变压器初级的可控硅的导通角，调整灯丝变压器的初级电压，从而调整X射线机的mA量，使曝光过程中mA始终保持稳定。

工频X射线机；电路改进；mA控制；可控硅；导通角

0 前言

随着医疗卫生事业的发展和进步，程控和高频 X线机逐渐被应用。尽管这类X射线机的性能优越，但价格较贵。目前中小医院仍然以普通工频X射线机为主，但此类X射线机mA控制部分有许多缺点[1-2]。

1 工频X线机摄影mA控制部分的缺点

① 外界电压波动时，摄影时mA值波动。② 摄影时，因为电路接触不良（灯丝增温继电器接点）等原因使管电流不稳定。③ 电路检修后（给电缆头加凡士林油等），需再次曝光检查管电流，如果管电流不准确，需重新拔插高压插头或重新调整灯丝加热电阻。④ 随着设备的使用，X射线管的灯丝老化，管电流逐渐下降，不能保证正常的出X射线量。摄影效果逐渐变差。经过一定时间，必须对设备进行一次大修，重新调整灯丝加热电阻，保证正常的出X射线量（两次大修之间mA值是逐渐下降的，所以不能保证摄影效果）。

2 改进设想

将灯丝变压器初级供电电压固定，采用调整灯丝变压器初级可控硅导通角的方式，调整灯丝变压器初级的电压，从而达到调整mA值的目的。通过高压次级的mA值采样电压进行负反馈控制，使mA值在曝光过程中始终保持稳定，从而保证摄影效果。

3 对原设备的mA调整电路进行改进

(1) 将原设备mA调整电阻调整到略高于正常摄影mA值的位置（120%）。

(2) 将可控硅连接到原X射线机的灯丝加热初级回路，用可控硅控制灯丝加热初级回路的通断。

(3) 调整可控硅的导通角，以达到调整灯丝加热初级回路电压而调整摄影mA电流的目的。通过机器的mA电流负反馈控制mA电流的产生，保持mA值的稳定。

(4) 设计一个最大mA值保护电路和一个最大mAs保护电路，在可控硅击穿等意外发生时防止损坏X线管[3]。

4 mA控制电路设计与分析（见图1）

4.1 原理

图1 摄影mA控制电路图

将高压变压器次极的mA信号（变化1V相当于100mA）和一个mA设定电压进行比较，比较后的差值（mA低于设定时出正，mA高于设定时出负），对摄影mA值的基本设定值进行修正（加或减），使摄影mA的设定值升高或降低，把这个电位和一个与电源同步的锯齿波相比较。当电位高于锯齿波时运算放大器输出为正，控制可控硅导通。可控硅不在交流电的过零点导通，而有一个相位差，改变相位差来改变摄影灯丝加热初级回路电压，从而达到稳定摄影时mA值的目的。高低变化的电位（代表摄影灯丝加热设定电压值）加到运算放大器的同相输入端3脚，电源同步的锯齿波信号加到运算放大器的反相输入端2脚。当这个电位较高时，在交流电的正弦波过零点后不久， 2脚的电压就小于3脚的电压，运算放大器输出为正，可控硅导通，灯丝加热电压较高。当3脚电压较低时，2脚的锯齿波在交流电过零点以后延时一段时间才低于3脚，运算放大器输出为正，可控硅导通，导通的较晚，灯丝加热电压较低。

4.2 电路分析

J9是原X线机的摄影继电器，在本电路中的常闭接点是给C1放电，保证在摄影开始时是0 V。运放3的2脚由整流桥1提供一个脉动的全波整流信号，2脚与3脚的信号进行比较，使运放3的6脚于交流电过零时输出正电位，其余时间输出负电位。运放3的6脚正电位通过D1和R20对C2快速充电，当运放3的6脚变为负电位时，C2通过R19缓慢放电，形成上升缘陡，下降缘缓的锯齿波（和电源同步）。输出给运放4的2脚。

由原设备来的mA设定信号给运放1的3脚，运放1的2脚连接原设备的mA采样信号，mA采样信号和CPU来的mA设定信号进行比较，当相等时说明实际的mA和设定mA相等，运放1的6脚输出为0 V，不对后面的运放2进行修正。当mA采样信号比mA设定信号低时，说明实际的摄影mA值相对较低。运放1的6脚输出为正大于0 V，对后面的电路进行相加修正。当mA采样信号比mA设定信号高时，说明实际的摄影mA值相对过高。运放1的6脚输出为负小于0 V，对后面的电路进行相减修正。运放1的6脚输出信号对C1充电积分同时输入给运放2的3脚，经过运放2放大后输入给运放4的3脚。运放4的2脚来的与电源同步的锯齿波信号，代表摄影mA值大小的3脚信号和2脚的与电源同步的锯齿波信号进行比较。运算放大器4的6脚输出波形是正负方波，只有正方波对后面的电路有用。正方波的后缘是对应交流电的过零点（固定不变的）。正方波的宽度是变化的，当使用的摄影mA值越高时，正方波的宽度越宽。发光二极管导通发光。光电三极管导通，串接在原设备灯丝变压器回路中的可控硅导通。

5 最大mA和最大mAs保护电路设计与分析（见图2）

5.1 最大mA保护电路分析

本电路的mA采样输入连接到原设备的mA+，来自原设备的mA采样信号经R3给运算放大器11的3脚输入。运算放大器11的2脚是经R1和R2分压来的信号，相当于设备350mA。当运算放大器11的3脚电压大于2脚电压时（即设备的mA值大于350mA时），运算放大器11的6脚输出为正电位，这个正电位使T10导通，KJ1工作并自锁。其串接在原设备控制电路中的JC4和JC5得电，回路中的常闭接点断开，使JC4或JC5失电，不能工作，原摄影或点片中断，保护设备。

图2 最大mA和最大mAs保护电路图

5.2 最大mAs保护电路分析

来自原设备的mA+的mA采样信号经R11给电容充电积分，然后经R14给运算放大器13的3脚输入。运算放大器13的2脚是经R12和R13分压来的信号，相当于设备600mAs。当运算放大器13的3脚电压大于2脚电压时（即设备的mAs大于600mAs时），运算放大器13的6脚输出为正电位，这个正电位使T10导通，KJ1工作并自锁。其串接在原设备控制电路的JC4和JC5得电，回路中的常闭接点断开，使JC4或JC5失电，不能工作，原摄影或点片中断，保护设备。

6 总结

通过高压次级mA采样电压进行负反馈控制，调整灯丝变压器初级可控硅导通角的方式，调整灯丝变压器初级的电压，从而达到调整摄影mA值的目的，使mA值在曝光过程中始终保持稳定。经临床试验证明：改进后的X线机曝光过程中mA电流稳定，不受外界的干扰，摄影效果较好。最大mA保护和最大mAs保护电路经实验也能在mA值超标或mAs超标时切断原X射线机的摄影控制回路，保护X线管。

[1] 韩丰谈,朱险峰,等.医学影像设备学[M].北京:人民卫生出版社,2004:135-210.

[2] 韩丰谈,朱险峰,等.医学影像设备安装与维修学[M].北京:人民卫生出版社,2008:23-185.

[3] 韩丰谈,等. 800mA X线机主可控硅损坏保护电路的改进研究[J].医疗卫生装备,2006,27(4):76-77.

[4] 周洪练,冯发文,任社华,等.R-500B型X线机电源自动调压电路的改进[J].中国医疗设备,2009(1):96-98.

The Improvement for the Control Circuit from a MA-Frequency X-ray Machine

ZHU Xian-feng1, ZHANG Wen-hua1, XU Jian-zhong1,QIN Jian-Jun2, ZHANG Yan-chao1
1. Medical Images Process Academy, Mudanjiang Medical College,Mudanjiang Heilongjiang 157001, China; 2. Mudanjiang Blue Kawasaki Software Development Co., Ltd., Mudanjiang Heilongjiang 157001, China

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.12.041

1674-1633(2010)12-0098-02

2010-04-16

黑龙江省卫生厅科研课题（2009-422）

本文作者：朱险峰，吉林大学生物医学工程研究生，教授，牡丹江医学院影像学院影像设备教研室主任。

作者邮箱：zhuxianfeng1963@sina.com