Рентгеновский генератор

/3 1)4 Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ентгеновсО. Фирзо че Я- ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР РСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) РЕНТГЕНОВС 1 ДП 1 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 авто- трансформатор 1, высоковольтные трансформатор 2, выпрямитель 3 и ,сглаживающий фильтр 4, датчик 7 2анодного тока, рентгеновскую трубку б, блок 8 накала, высоковольтный измерительный делитель 5 и систему стабилизации, содержащую пиковый детектор 9, вход которого соединен с выходом высоковольтного измеритель ного делителя 5, источник 11 опорного напряжения, вычитающее устройст во 10, усилитель 12 с резистором 21 рбратной связи, усилитель 13 мощности, двухтактный ключевой регулятор 14, подключенный к обмотке элект родвигателя 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 рамкнутый контакт 20 которого вклюн между резистором 21 обратной св1520673 15 О 25 30 35 50 55 зи и выходом усилителя 12, частотноэависимого корректирующего звена 16,включенного между входом и выходомусилителя 12, и резистора 22 утечки, один вывод которого подключен кточке 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.1 представлена структурнаясхема рентгеновского генератора сосредствами стабилизации анодногонапряжения на рентгеновской трубке;на фиг,2 и 3 - временные диаграммы,поясняющие принцип работы генератора.Рентгеновский генератор содержитпоследовательно соединенные автотрансформатор 1, высоковольтный трансформатор 2, высоковольтный выпрямитель 3 и высоковольтный сглаживающийфильтр 4, высоковольтный измерительный делитель 5, подключенный параллельно рентгеновской трубке 6, датчик 7 анодного тока, включенный между анодом рентгеновской трубки б иположительным полюсом сглаживающегофильтра 4, блок 8 накала, вход которого соединен с датчиком 7 анодноготока, а выход - с катодом рентгеновской трубки 6, который соединен с отрицательным полюсом сглаживающегофильтра 4, пиковый детектор 9, входкоторого подключен к выходу измерительного делителя 5, а выход соединен с одним из входов вычитающегоустройства 10, второй вход которогоподключен к источнику 11 опорногонапряжения, усилитель 12, подключенный к выходу вычитающего устройстваО и образующий с ним схему сравнения, выход которой подключен к входуусилителя 13 мощности, выход которого соединен с входом двухтактногоключевого регулятора 14, подключен"ного к обмотке электродвигателя 15,механически связанного с автотрансформатором 1,го реле 19, а другой вывод заэемлен,.Цепь, состоящая иэ балластного резистора 17, соединенного последова-тельно с герконовым реле 19 и ограничителем 18 напряжения, подключенапараллельно обмотке электродвигателя15, 3 ил. Генератор также содержит контурдополнительной 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 игерконового реле 19, нормальной разомкнутый контакт 20 которого включен между выходом усилителя 12 ирезистором 21 обратной связи, второйвывод которого соединен с входомусилителя 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 заземлен,Цепь, состоящая иэ балластногорезистора 17, соединенного последо- .вательно с ограничителем 18 напряжения и герконовым реле 19, включена параллельно обмотке электродвигателя 15.Генератор. работает следующимобразом.В главной цепи происходит Формирование анодного напряжения нарентгеновской трубке 6 посредствомавтотрансформатора 1, высоковольтного трансформатора 2, выпрямителя3 и сглаживающего фильтра 4. Частьанодного напряжения с измерительного делителя 5 подается в пиковый детектор 9 для выделения напряженияпостоянного уровня, пропорционального амплитудному значению анодногонапряжения. Это напряжение сравнивается с опорным напряжением от источника 11 в вычитающем устройстве10 схемы сравнения. Разностный сигнал усиливается усилителем 12 и пос"тупает на вход усилителя 13 мощности, подключенного к двухтактномуключевому регулятору 14, состоящему из двух оптронных тиристоров идвух однотактных выпрямителей.5 15206Усилитель 13 мощности выдает управляющие сигналы положительной илиотрицательной полярности в зависимости от знака разностного сигнала. В одно плечо усилителя 13 мощ 5ности включен первый оптронный тиристор, подключающий обмотку электродвигателя 15 к однотактному выпрямителю с. выходным напряжением положительной полярности, в другое плечовключен 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 Одится в состоянии покояОписанные три состояния управле-,ния электродвигателем 15 позволяетотработать возмущение отрицательнойили положительной полярности, восстановив тем самым уровень анодного напряжения на рентгеновской трубке сзаданной точностью, и привести систему в стационарное устойчивое состояние путем остановки электродвигателя,Сущность работы генератора с дополнительным контуром обратной связизаключается в том, что система стабилизации является системой с переменным параметром коэффициентом усиления К, усилителя 12 схемы сравненияи, следовательно, общего коэффициента передачи системы Ко. Коэффициентусиления схемы сравнения определяет,ся известным соотношением.К =пВгде В - сопротивление резистора 21обратной связи;ш - константа для данного усилителя, определяемая величинойобратной внутреннему сопротивлению источника сигнала (вычитающего устройства 10),50подключенного к входу усилителя (в нашем. случае т = 10х 10 Ом ).При нормально разомкнутом контакте.20 герконового реле 19 сопротивление цепи обратной связи усилителя 12 равно бесконечности. Соответственно и коэффициент усиления К, стремится к 73 6бесконечности (обозначим его К).Фактически К, ) 30000 для примененно -го в генераторе операционного усилителя типа К АО УД 6.При замкнутом контакте 20 герконового реле 19 коэффициент усиленияКопределяется указанным выше соотношением и величина В резистора 21обратной связи выбрана 2 мОм. Приэтом К = 20.Рассмотрим работу системы стабилизации в переходном режиме. Допустим,что до воздействия возмущения величина анодного напряжения равняется 7 д,(фиг,2).Пусть при воздействии дестабилизи"рующего. фактора анодное напряжениена рентгеновской трубке скачкообразно изменилось на некоторую величинуРН. Соответственно изменится и состояние усилителя Р Н (фиг,З), В начальный момент времени (контакт 20 релеразомкнут) 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 практическимгновенно, Отработка возмущения научастке кривой Н И будет происходитьс усилением К Уровень напряжения,соответствующий точке Н , ограниченнапряжением питания усилителя 12(обозначим его Ч, ),При уменьшении выходного напряжения (Ч , )усилителя 12 до уровня, соответствующего точке М, система стабилизации попадает в зону нечувствительности 1 Р При этом происходитостановка электродвигателя 15 из-заотсутствия напряжения на его обмотке, Уровень+ Е - пороговое напряжение, при превышении которого происходит подача напряжения на электродвигатель (в принципе, абсолютныезначения + Ео и - Ео могут быть неравны между собой). Как только обесточится обмоткаэлектродвигателя 15, отключится и герконовое реле 19, контакт 20 ко" торого разомкнется, и усилитель 12 перейдет в режим усиления с коэффициентом К о . Сигнал + Я должен возрасти в К, (К,) раз, однако практически достигнет уровня 7,Р.Электродвигатель 15 вновь приходит в движение.20673 8режима малого сигнала (фиг.З, траек/ / /тория О Р В ). Оно выполнено на базеВС-цепочки. Если бы частотно-заниси-мого корректирующего звена 16 небыло, то при коэффициенте усиленияК актоколебания происходили бы счастотой 50 Гц, т.е. электродвига-.тель 15 постоянно находился бы подзнакопеременным напряжением. Крометого, частотно-зависимое звено 16позволяет повысить устойчивость системы стабилизации при воздействиилюбых малых возмущений, которые практически постоянно возникают в любой15сложной 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 оптроннымтиристором ключевого регулятора 14напряжения, питающего обмотку электродвигателя 15. Ограничитель 18 напряжения содержит два стабилизатора,включенных между собой последовательно и встречно.ЗОПреимущество системы стабилизациис дополнительным контуром обратнойсвязи заключается в том, что посредством этого контура реализуются предельные возможности системы по точности, ограничиваемой в данном случае только дискретностью автотрансформатора 1,Другое важнейшее свойство этойсистемы - монотонный апериодическийпереходный процесс, практически полное отсутствие перерегулирования.Этопроисходит потому, что коэффициентусиления К/ может быть задан оченьмалыгг, Если в обычной одноконтурнойсистеме К стараются повысить длядостижения большей точности, то впредлагаемой системе стабилизациинет необходимости для повышения К,так как точность определяется значением К , а К, в сущности, ис 50 пользуется для корректировки переход,ного процесса. 15 55 Такой процесс включения-отключения питания электродвигателя 15 происходит многократно, Таким образом,постепенно происходит отработка нестабильности анодного напряжения(фиг.2, траектория НМБО),Усилитель 12 имеет зону нечувствительности . Е/, Как только напряжение на входе усилителя достигаетграницы этой зоны точки 0 (на фиг.Зэта зона показана приведенной квыходному сигналу усилителя), процесс отработки нестабильности анодного напряжения прекращается. Еслина систему. стабилизации не воздействуют никакие возмущения, то она переходит в режим медленных автоколебаний (траектория ОРВ), которыепроисходят с частотой, определяемойпостоянной времепи частотно-зависимого корректирующего звена 16 и величиной С Коэффициеггт усиления приэтом равен К, , Частота автоколебаний.составляет доли Герца,Особенно"ть переходного режимазаключается в том, что посколькупитание илеветродвигателя 15 осуществляется посредством двух однотактныхвыпрямителей двухтактного клгочевогорегулятора 1/ через соответствующиеопгропиые тиристоры, в системе стабилизации отсутствует высокочастотное возбуждение. Это происходитвследствие того, что оптронный тиристор работает на частоте питания однотактного выпрямителя (50 Гц), хотяуправляющий сигнал подается на негос усилителя 12 через усилитель 13мощности независимо от частоты питающей сети. Поэтому замьгкание-размыкание контакта О герконового реле19 происходит с частотой не выше50 Гц.Резистср 22 утечки необходим дляуменьшения уровня наводки со стороны обмотки геркопового реле 19 навход усилителя 12 и режиме усиленияК . В противном случае может возникнуть возбуждение усилителя, так каккоэффигсиент усиления К чрезвычайно велик. При переходе усилителя 12в режим К, 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 автотрансорматор, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель,10 1520673 Оа Фиа Составитель К. Кононовтор В. Бугренкова Техред Л,Сердюкова Корректор В. Гирня аказ 6770/57 ТиражНИИПИ Государственного комите113035, Москва Подпис крытиям при ГКНТ СССРд. 4/5 по изобретениям и -35, Раушская наб Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгорд,агарина, 101 высоковольтный сглаживающий фильтр ирентгеновскую трубку, блок накала,подключенный к катоду рентгеновскойтрубки, и цепь обратной связи по пиковому значению высокого напряженияс выходным усилителем, между входоми выходом которого включен резисторобратной 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 ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации анод"ного 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 5балластным резистором и последовательно соединенными с ним герконовым реле и двусторонним ограничителем напряжения, включена параллельно обмотке электродвигателя, нормальноразомкнутый контакт герконовогорепе включен между резистором обратной связи и выходом усилителя цепи обратной связи по пиковому значению высокого напряжения, частотнозависимое корректирующее звеновключено между входом и выходомукаэанного усилителя, резистор утечки одним выводом подключен к общейточке резистора обратной связи иконтакта герконового реле, а другимвыводом заземлен.