Рентгенодиагностический аппарат

 

Использование: рентгеновские аппараты с регулировочным автотрансформатором и цифровыми средствами задания установок высокого напряжения и тока накала. Сущность изобретения: в аппарате используется решающий блок аналитической аппроксимации зависимости I_а = (K₁, K₂, K₃, I_н, U_а), где I_а - анодный ток рентгеновской трубки; I_н - ток накала; U_а - высокое напряжение; K₁, K₂, K₃ - входящие в аппроксимирующую зависимость коэффициенты, постоянные для каждой конкретной трубки во всем диапазоне I_а, U_а, I_н и определяемые при калибровке аппарата. Использование аппроксимирующей зависимости аналитического характера для всего диапазона связанных изменений I_а, U_а, I_н позволило решить задачу автоматической уставки требуемых величин U_а и I_а путем задания коэффициента трансформации автотрансформатора и тока накала без использования значительных вычислительных ресурсов. 2 ил.

Изобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно к рентгеновским аппаратам с регулировочным автотрансформатором.

Известны рентгеновские аппараты с регулировочными автотрансформаторами в главной цепи для предварительной установки высокого (анодного) напряжения или для автоматической регулировки высокого напряжения в процессе снимка.

В указанных аппаратах применяются аналоговые средства управления, вычисления и моделирования, что существенно сужает эффективность управления и его быстродействие.

Известны рентгеновские аппараты с регулировочным автотрансформатором, в которых обмотка автотрансформатора разделена на секции с количествами витков в различных секциях, распределенными по двоичному степенному закону, что позволяет осуществить цифровое управление автотрансформатором с помощью кодов замыкания его контакторов (далее коды контакторов).

Однако в этом аппарате отсутствует система связных установок высокого напряжения и анодного тока с использованием общих вычислительных средств и взаимозависимостей.

Наиболее близким к предлагаемому является рентгенодиагностический аппарат, содержащий последовательно соединенные регулировочный автотрансформатор, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель и рентгеновский излучатель, задатчики анодного тока и высокого напряжения, цифровые средства вычисления величин высокого напряжения и тока накала для требуемых условий съемки, с которыми связаны указанные задатчики, причем эти средства выполнены на основе ПЭВМ, которая через интерфейс связи передает вычисленные величины на исполнительные средства управления аппарата.

В этом аппарате связанное вычисление высокого напряжения и тока накала осуществлены на базе ПЭВМ, т. е. при использовании значительного объема вычислительных ресурсов.

Задача изобретения обеспечение связанного определения величин высокого напряжения и тока накала для получения требуемых величин высокого напряжения и анодного тока во всем диапазоне напряжений и токов при использовании ограниченного объема вычислительных ресурсов.

Для этого в рентгенодиагностическом аппарате, содержащем последовательно включенные регулировочный автотрансформатор, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель и рентгеновский излучатель, подключенный к нему блок накала, задатчики анодного тока и высокого напряжения, связанные с ними цифровые средства вычисления коэффициента трансформации автотрансформатора и тока накала и исполнительные средства для установки вычисленных величин, цифровые средства вычисления тока накала выполнены в виде решающего блока аналитической аппроксимации зависимости анодного тока трубки от тока накала и высокого напряжения, введено ПЗУ для хранения постоянных для данной трубки и определяемых заранее в процессе калибровки коэффициентов K₁, K₂, K₃, входящих в отрабатываемую решающим блоком аппроксимирующую зависимость, причем с решающим блоком соединены указанное ПЗУ, цифровые средства вычисления коэффициента трансформации автотрансформатора и задатчик анодного тока.

Сущность изобретения заключается в том, что авторами установлена возможность приближенного аналитического описания зависимости анодного тока I_а от высокого напряжения U_а и тока накала I_н во всем рабочем диапазоне изменений этих величин. В эту аналитическую зависимость входят при постоянных для данной конкретной рентгеновской трубки коэффициента K₁, K₂, K₃, которые определяются при калибровке аппарата. Наличие такой аналитической зависимости позволяет использовать для вычисления I_н существенно меньше вычислительных ресурсов по сравнению с ресурсами ПЭВМ.

На фиг. 1 приведена блок-схема рентгенодиагностического аппарата; на фиг. 2 типичные зависимости анодного тока рентгеновских трубок от тока накала при различных величинах высокого напряжения.

Рентгенодиагностический аппарат содержит последовательно соединенные регулировочный автотрансформатор 1 с дискретным подключением посредством контакторов его секций, количества витков в которых распределены по двоичному степенному закону, высоковольтный трансформатор 2, высоковольтный выпрямитель 3 и рентгеновский излучатель 4, подключенный также к застабилизированному блоку 5 накала с цифровым управлением посредством кодовых комбинаций.

К автотрансформатору 1 подключен выход цифрового блока 6 вычисления коэффициента трансформации k_тр, к входу которого подключен задатчик 7 высокого напряжения. Задатчик 8 анодного тока подключен к входу решающего блока 9 аналитической аппроксимации зависимости I_а от I_н и U_а. К другим входам блока 9 подключены дополнительный выход блока 6 и выходы ПЗУ 10 для хранения коэффициентов K₁, K₂, K₃, входящих в отрабатываемую решающим блоком 9 аппроксимирующую зависимость и постоянных для данной рентгеновской трубки. В неявном виде аппроксимирующая функция может быть обозначена как I_а=F(K₁, K₂, K₃, I_н, U_а). Найденная авторами функция связывает величины I_а, I_н, U_а во всем рабочем диапазоне их изменений, т. е. путем моделирования единственной зависимости можно охватить всю область рабочих уставок аппарата, что позволяет построить решающий блок 9 на основе известных принципов моделирования.

Рентгенодиагностический аппарат работает следующим образом.

Перед началом эксплуатации аппарата производят его калибровку на основе совокупности зависимостей I_а= f(I_н)i анодного тока трубки от тока накала при различных U_аⁱ. Типичный вид таких зависимостей приведен на фиг. 2. При использовании нагрузочной характеристики аппарата (прямая линия на фиг. 3) измерительным путем находят некоторое количество комбинаций величин I_аⁱ, U_а^i, I_нⁱ для точек пересечения соответствующих зависимостей I_а= f(I_н)iс указанной нагрузочной кривой. Далее на основе известной аналитической аппроксимирующей зависимости I_а=F(K₁, K₂, K₃, I_н, U_а) и полученных комбинаций I_аⁱ, U_аⁱ, I_нⁱ находят коэффициенты K₁, K₂, K₃, постоянные для данной трубки во всем диапазоне изменений I_а, U_а, I_н. Найденные коэффициенты K₁, K₂, K₃ записывают в ПЗУ 10. При замене трубки процедуру калибровки производят заново.

При работе аппарата с помощью задатчиков 7 и 8 в блоки 6 и 9 вводят требуемые U_а и I_а. Блок 6 производит вычисление коэффициента трансформации автотрансформатора 1 с учетом различных факторов и формирует кодовую комбинацию для управления контактами автотрансформатора 1. В этом аспекте работа аппарата в общем виде совпадает с работой известного аппарата.

На входы решающего блока 9 поступают уставка I_а с задатчика 8, коэффициенты K₁, K₂, K₃, входящие в отрабатываемую блоком 9 аппроксимирующую зависимость, и коэффициент трансформации k_тр с дополнительного выхода (информационного выхода) блока 6. При подстановке величины I_а, U_а (через k_тр), K₁, K₂, K₃ в указанную зависимость блок 9 решает соответствующее уравнение относительно I_н и формируют кодовую комбинацию согласно рассчитанной величине I_н, которая поступает на блок 5 накала. После этого запускается режим снимка аппарата.

Для практического удобства функции I_а=F(K₁, K₂, K₃, I_н, U_а) используется в обращенной форме, т. е. I_н=F'(K₁, K₂, K₃, I_а, U_а). Эта функция имеет вид I_н=K₁ ˙d₂+K₂ ˙d+K₃, где d(I_а, U_а)=4log₂I_а-[3 log₂10+ +A(I_а)˙ log₂U_а] A(I_а)=log₂I_а/8+0,225.

Таким образом, в предлагаемом аппарате реализуется автоматизированное задание величин U_а и I_н для требуемых уставок U_а и I_а по единой аппроксимирующей зависимости аналитического вида, что не требует применения значительных вычислительных ресурсов и ЗУ большой емкости.

Формула изобретения

Рентгенодиагностический аппарат, содержащий последовательно включенные регулировочный автотрансформатор, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель и рентгеновский излучатель, подключенный к нему блок накала, задатчики анодного тока и высокого напряжения, цифровые средства вычисления коэффициента трансформации автотрансформатора и тока накала для требуемых условий съемки, к которым подключены указанные задатчики, и исполнительные средства для установки вычисленных величин, отличающийся тем, что цифровые средства вычисления тока накала выполнены в виде решающего блока аналитической аппроксимации зависимости анодного тока трубки от тока накала и высокого напряжения, введено ПЗУ для хранения постоянных для данной трубки и определяемых заранее в процессе калибровки коэффициентов K₁, K₂ и K₃, входящих в отрабатываемую решающим блоком аппроксимирующую зависимость, причем с решающим блоком соединены указанное ПЗУ, цифровые средства вычисления коэффициента трансформации автотрансформатора и задатчик анодного тока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2