Пристрій живлення рентгенівської трубки рентгенівського флюорографічного апарата

Пристрій живлення рентгенівської трубки флюорографічного рентгенівського апарата, що містить високовольтний трансформатор з первинною і вторинною обмотками, мостовий випрямляч високої напруги, пристрій регулювання напруги і два вводи для однофазного низькочастотного змінного струму електромережі, один з яких з'єднаний безпосередньо з одним із виводів первинної обмотки високовольтного трансформатора, а другий з'єднаний через пристрій регулювання напруги з другим виводом первинної обмотки високовольтного трансформатора, при цьому вторинна обмотка високовольтного трансформатора з'єднана через високовольтний мостовий випрямляч з електродами рентгенівської трубки, який відрізняється тим, що пристрій регулювання напруги виконаний як широтно-імпульсний регулятор напруги, який містить діодний місток, що увімкнений послідовно з первинною обмоткою високовольтного трансформатора, між анодним і катодним виводами діодного містка увімкнений електричний ланцюг, що містить регулюючий транзистор, дросель і демпфірувальні елементи, до яких входить кон U 2 62141 1 3 зько 1 Ома, на якому падає частина напруги електромережі живлення, а відповідно, змінюється величина напруги, що прикладається до первинної обмотки високовольтного трансформатора. За найближчий аналог корисної моделі, що заявляється, вибрана принципова схема живлення рентгенівської трубки рентгенівського флюорографічного апарата, що містить високовольтний трансформатор з первинною і вторинною обмотками, високовольтний мостовий випрямляч, пристрій регулювання напруги, функцію якого виконує баластний резистор, і два вводи для однофазного низькочастотного змінного струму електромережі, один з яких з'єднаний безпосередньо з одним із виводів первинної обмотки високовольтного трансформатора, а другий з'єднаний через баластний резистор з другим виводом первинної обмотки високовольтного трансформатора, при цьому вторинна обмотка високовольтного трансформатора з'єднана через високовольтний мостовий випрямляч з електродами рентгенівської трубки (див. Апарат рентгеновский флюорографический стационарный 12Ф7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗДП.030.031.ТО. "Министерство приборостроения, средств автоматизации и систематизации", с. 12-14, лист 30 чертежей 3.030.031 ТО1 "Схема электрическая принципиальная аппарата 12Ф7"). Недоліком схеми регулювання анодної напруги найближчого аналога є те, що внаслідок нелінійності вольтамперної характеристики рентгенівської трубки форма вихідної напруги цих джерел живлення суттєво викривлена і наближається до форми трикутного сигналу. Проміжок часу, протягом якого напруга на виході джерела живлення близька до встановленого (амплітудного) значення складає лише малу частку від довжини періоду. Тому спектральний склад випромінювання значно зміщений в область м'якого рентгенівського випромінювання більше, ніж у джерелах живлення рентгенівських трубок з автотрансформаторним регулятором, а ефективність експозиціювання на виході ще менша. Внаслідок цього при використанні джерел живлення з баластним резистором треба встановлювати час експонування в залежності від режимів рентгенівського знімка в 2,5…4 разу більший, ніж при використанні високочастотних джерел живлення інверторного типу, для отримання однакового рівня щільності знімків при рентгенографії одних і тих же об'єктів. При цьому біологічно еквівалентна доза опромінення пацієнтів зростає у 1,2…2 разу за рахунок збільшеної складової частки м'якого рентгенівського випромінювання. Другим недоліком рентгенівських апаратів, в яких використана схема регулювання напруги з баластним резистором, є залежність між анодним струмом рентгенівської трубки і амплітудою високої напруги. Тому, виставивши значення високої напруги, оператор не має змоги вибирати величину анодного струму, а експозиційний вихід регулюється лише тривалістю експонування. Спільними ознаками найближчого аналога і корисної моделі, що заявляється, є наступна сукупність суттєвих ознак "Пристрій живлення рентге 62141 4 нівської трубки рентгенівського флюорографічного апарата, що містить високовольтний трансформатор з первинною і вторинною обмотками, високовольтний мостовий випрямляч, пристрій регулювання напруги і два вводи для однофазного низькочастотного змінного струму електромережі, один з яких з'єднаний безпосередньо з одним із виводів первинної обмотки високовольтного трансформатора, а другий з'єднаний через пристрій регулювання напруги з другим виводом первинної обмотки високовольтного трансформатора, при цьому вторинна обмотка високовольтного трансформатора з'єднана через високовольтний мостовий випрямляч з електродами рентгенівської трубки". Задачею даної корисної моделі є створення пристрою живлення рентгенівської трубки флюорографічного апарата, що живиться однофазним низькочастотним змінним струмом, який забезпечує підвищення експозиційного виходу рентгенівського випромінювання, більш високу стабільність експозиційної дози, а також зменшує процент вмісту м'якого рентгенівського випромінювання у спектрі рентгенівської трубки, завдяки чому зменшується біологічно еквівалентна доза опромінення пацієнтів під час рентгенівських обстежень і підвищується якість рентгенівських знімків. Поставлена задача вирішується за допомогою пристрою живлення рентгенівської трубки рентгенівського флюорографічного апарата, що містить високовольтний трансформатор з первинною і вторинною обмотками, високовольтний мостовий випрямляч, пристрій регулювання напруги і два вводи для однофазного низькочастотного змінного струму електромережі, один з яких з'єднаний безпосередньо з одним із виводів первинної обмотки високовольтного трансформатора, а другий з'єднаний через пристрій регулювання напруги з другим виводом первинної обмотки високовольтного трансформатора, при цьому вторинна обмотка високовольтного трансформатора з'єднана через високовольтний мостовий випрямляч з електродами рентгенівської трубки, в якому, згідно з корисною моделлю, пристрій регулювання напруги виконаний як широтно-імпульсний регулятор напруги, який містить діодний місток, що увімкнений послідовно з первинною обмоткою високовольтного трансформатора, між анодним і катодним виводами діодного містка увімкнений електричний ланцюг, що містить регулюючий транзистор, дросель і демпфірувальні елементи, до яких входить конденсатор, підключений між анодним і катодним виводами діодного містка, послідовний RCланцюжок, який увімкнений паралельно конденсатору таким чином, що його резистор з'єднаний з виводом дроселя, який приєднаний до анодного виводу діодного містка, а конденсатор з'єднаний з витоком регулюючого транзистора, а також діод, анодний вивід якого з'єднаний зі стоком регулюючого транзистора, а його катодний вивід підключений до точки з'єднання резистора і конденсатора RC-ланцюжка, крім того, пристрій регулювання напруги містить пристрій управління регулюючим транзистором, до складу якого входить підсилювач сигналів розузгодження, випрямляч сигналу зво 5 ротного зв'язку, широтно-імпульсний модулятор, елемент гальванічної розв'язки і підсилювач управляючих сигналів, при цьому обидва входи випрямляча сигналів зворотного зв'язку підключені до виводів первинної обмотки високовольтного трансформатора, а його вихід підключений до одного з входів підсилювача сигналів розузгодження, другий вхід якого служить для подачі управляючого сигналу, а його вихід з'єднаний з широтноімпульсним модулятором, вихід якого через елемент гальванічної розв'язки з'єднаний з входом підсилювача управляючих сигналів, виходи якого підключені до управляючих електродів регулюючого транзистора. Зазначена сукупність суттєвих ознак корисної моделі, що заявляється, забезпечує зміну форми та стабілізацію амплітуди напруги, що подається на первинну обмотку високовольтного трансформатора на частоті промислової мережі, тим самим підвищує експозиційний вихід рентгенівського випромінювання, покращує спектр рентгенівського випромінювання за рахунок зміни форми напруги та зменшує біологічно еквівалентну дозу опромінювання пацієнтів під час рентгенівських обстежень, а також покращує якість рентгенівських знімків за рахунок забезпечення стабільності експозиційної дози. Далі корисна модель, що заявляється, більш детально описана з посиланням на креслення, де показано: фіг. 1 - функціональна схема запропонованого пристрою живлення рентгенівської трубки рентгенівського флюорографічного апарата; фіг. 2 - форма напруги, отримана на первинній обмотці високовольтного трансформатора запропонованого пристрою живлення рентгенівської трубки рентгенівського флюорографічного апарата; фіг. 3 - фотографія промислового зразка широтно-імпульсного регулятора, що входить до складу запропонованого пристрою живлення рентгенівської трубки рентгенівського флюорографічного апарата. Пристрій живлення рентгенівської трубки рентгенівського флюорографічного апаратамістить високовольтний трансформатор 1 з первинною і вторинною обмотками 2 і 3 відповідно, високовольтний мостовий випрямляч 4, пристрій регулювання напруги 5, позначений на кресленні пунктирною лінією і два вводи 6,7 для однофазного низькочастотного змінного струму електромережі. Ввід 6 з'єднаний безпосередньо з одним із виводів первинної обмотки 2 високовольтного трансформатора 1, а другий ввід 7 з'єднаний через пристрій 3 регулювання напруги з другим виводом первинної обмотки 2 високовольтного трансформатора. Вторинна обмотка 3 високовольтного трансформатора 1 з'єднана через високовольтний мостовий випрямляч 4 з електродами рентгенівської трубки 8. Пристрій 5 регулювання напруги виконаний як широтно-імпульсний регулятор напруги, який містить діодний місток 9, що увімкнений послідовно з первинною обмоткою 2 високовольтного трансформатора 1, між анодним і катодним виводами діо 62141 6 дного містка 9 увімкнений електричний ланцюг, що містить польовий регулюючий транзистор 10, дросель 11 і демпфірувальні елементи, до складу яких входить конденсатор 12, резистор 13 і конденсатор 14, що утворюють послідовний RCланцюжок, увімкнений паралельно конденсатору 12, а також діод 15. Конденсатор 12 підключений між анодним і катодним виводами діодного містка 9. Резистор 13 з'єднаний з виводом дроселя, який приєднаний до анодного виводу діодного містка, а конденсатор 14 з'єднаний з витоком регулюючого транзистора 10. Анодний вивід діода 15 з'єднаний зі стоком регулюючого транзистора 10, а його катодний вивід підключений до точки з'єднання резистора 13 і конденсатора 14RC-ланцюжка. Пристрій 5 регулювання напруги містить пристрій управління регулювальним транзистором, до складу якого входить підсилювач сигналів розузгодження 16, випрямляч сигналу зворотного зв'язку 17, широтно-імпульсний модулятор 18, елемент гальванічної розв'язки 19 і підсилювач управляючих сигналів 20. Обидва входи випрямляча сигналів зворотного зв'язку 17 підключені до виводів первинної обмотки 2 високовольтного трансформатора, а його вихід підключений до одного з входів підсилювача сигналів розузгодження 16, другий вхід якого служить для подачі управляючого сигналу, а його вихід з'єднаний з входом широтноімпульсного модулятора 18, вихід якого через елемент гальванічної розв'язки 19 з'єднаний з входом підсилювача управляючих сигналів 20, виходи якого підключені до управляючих електродів регулюючого транзистора 10. Запропонований пристрій живлення рентгенівської трубки рентгенівського флюорографічного апарата працює наступним чином. Напруга живлення електромережі 220 В, 50 Гц, що подається на вводи 6,7, надходить на первинну обмотку 2 високовольтного трансформатора 1 через послідовно увімкнений діодний місток 9. Якщо регулюючий транзистор 10 закритий, в первинній обмотці 2 високовольтного трансформатора струм не протікає. При відкриванні транзистора 10 струм в первинній обмотці 2 починає повільно зростати зі швидкістю, що визначається величиною індуктивності дроселя 11. Під час роботи в режимі широтно-імпульсного регулювання транзистор 10 через деякий час (не більше 10 мкс) закривається, а накопичена в дроселі 11 енергія через діод 15 перетікає в конденсатор 14, заряджаючи його, і на низькоомному резисторі 13 перетворюється на тепло. Ці процеси періодично повторюються на частоті регулювання 100 кГц. Середнє значення струму, що протікає через широтно-імпульсний регулятор напруги 5, залежить від тривалості часу, під час якого транзистор 10 перебуває у відкритому стані протягом періоду частоти регулювання. Увімкнений у схему конденсатор 12 забезпечує згладжування високочастотних пульсацій на частоті регулювання. Регулюючи середню величину струму первинної обмотки 2 можна забезпечити стабілізацію амплітуди змінної низькочастотної напруги, що подається на високовольтний трансформатор 1, а отже, забезпечити стабілізацію амплітуди високої 7 напруги на рентгенівській трубці 8. Це регулювання здійснюється за допомогою пристрою управління регулюючим транзистором, що складається з пристроїв, позначених позиціями 16…20 на фіг. 1. Для цього на відповідний ввід підсилювача сигналів розузгодження 16 подається сигнал у вигляді управляючої напруги U упр., величина якої наперед визначена у відповідності з вибраним режимом виконання рентгенівського знімку. Величина управляючої напруги U упр. задає рівень обмеження амплітуди змінної напруги, що подається на первинну обмотку 2 високовольтного трансформатора 1. Управляюча напруга на підсилювачі 16, який працює як суматор, додається до протилежного за знаком сигналу зворотного зв'язку, що пропорційний напрузі на навантаженні і надходить з первинної обмотки 2 високовольтного трансформатора 1 через випрямляч сигналу зворотного зв'язку 17. З виходу підсилювача 16 напруга розузгодження (що пропорційна різниці управляючої напруги та напруги сигналу зворотного зв'язку) надходить на вхід широтно-імпульсного модулятора 18, вихідний сигнал якого через елемент гальванічної розв'язки 19 надходить на підсилювач управляючих сигналів 20, який управляє роботою транзистора 10. Пристроєм управління, до складу якого входять пристрої 16…20, забезпечується вмикання режиму експозиції тоді, коли напруга електромережі є близькою до нуля. У цей час амплітуда сигналу зворотного зв'язку значно менша рівня управляючої напруги Uупр., а сигнал розузгодження має максимальне значення і забезпечує формування на виході широтно-імпульсного модулятора 18 постійної напруги, що приводить до вкриття транзистора 10 на довгий час. У цьому режимі струм транзистора 10 не переривається на частоті управління і зростає, обмежуючись лише опором навантаження – еквівалентним опором рентгенівської трубки, перерахованим до виводів первинної обмотки 2 високовольтного трансформатора. Падіння напруги на широтно-імпульсному регуляторі 5 при відкритому транзисторі 10 скла 62141 8 дає одиниці вольт, напруга на первинній обмотці трансформатора зростає з максимальною швидкістю, яка визначається зміною напруги електромережі живлення. Завдяки цьому скорочується інтервал часу, протягом якого рентгенівська трубка 8 генерує м'яке випромінювання, що, в основному, поглинається тілом пацієнта і збільшує загальну біологічно еквівалентну дозу опромінення. Коли напруга на первинній обмотці 2 досягає встановленого рівня обмеження, сигнал розузгодження зменшується, а регулятор 5 починає працювати в режимі широтно-імпульсного регулювання, що описаний до цього. Після закінчення перехідного процесу відбувається формування вершини сигналу на первинній обмотці 2 високовольтного трансформатора. Регулятор 5 виконує функцію обмежувача амплітуди синусоїдальної напруги електромережі живлення і забезпечує стабілізацію напруги на трансформаторі 1 протягом всього часу обмеження амплітуди. За рахунок цього забезпечується зміна форми сигналу, що надходить на первинну обмотку високовольтного трансформатора, таким чином, що сигнал набуває форму трапецеїдальних імпульсів поперемінної полярності зі стабільною амплітудою (див. фіг. 2). Рентгенівська трубка 8 при цьому працює в заданому режимі. Завдяки наявності зворотного зв'язку рівень обмеження напруги практично не залежить від навантаження регулятора 5, тобто анодний струм рентгенівської трубки можна змінювати незалежно від встановленого рівня амплітуди високої напруги. Відповідно до корисної моделі, що заявляється, був виготовлений промисловий зразок широтно-імпульсного регулятора, зображений на фіг. 3 (на фіг. 1 позначений позицією 5), який мав розміри 235 × 157 × 115 мм. Проведені випробування збудованого на його базі пристрою живлення рентгенівської трубки рентгенівського флюорографічного апарата за функціональною схемою, зображеною на фіг. 1, підтвердили вищезазначені переваги корисної моделі, що заявляється. 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 62141 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601