專利名稱：便攜式變頻x熒光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X熒光源，尤其是一種便攜式變頻X熒光源，屬于射線輻射技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
:傳統(tǒng)X光機的電源系統(tǒng)一般采用工頻技術(shù)，頻率大約為50Hz或者60Hz，又叫做低頻或者工頻X光機。這種X光機自耦變壓器體積大，整機比較笨重，智能化水平較低，操作起來不方便。20世紀80年代以后，出現(xiàn)了中高頻X光機，這類X光機的高壓電源和X射線管燈絲加熱電源的工作頻率不再是工頻50/60HZ，而是400Hz至20kHz，X光機工作頻率的改變帶來了結(jié)構(gòu)和性能上質(zhì)的飛躍，使現(xiàn)代科技成果得以在X光機中廣泛應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容:針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種體積小、方便攜帶運輸，并且工作穩(wěn)定,成本低的便攜式變頻X熒光源。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:便攜式變頻X熒光源，包括高壓逆變單元、一次升壓單元、高壓逆變脈沖振蕩控制單元、倍壓整流單元、高壓測量單元、燈絲逆變單元、X射線管、降壓單元、束流測量單元、燈絲逆變脈沖震蕩控制單元。高壓逆變單元依次連接一次升壓單元、倍壓整流單元、X射線管、降壓單元和燈絲逆變單元。高壓逆變脈沖振蕩控制單元和燈絲逆變脈沖震蕩控制單元分別與高壓逆變單元和燈絲逆變單元連接，用來調(diào)節(jié)高壓逆變單元和燈絲逆變單元工作頻率。輔助供電輸出的直流電輸入到高壓逆變單元，使之逆變成交流電。高壓逆變單元輸出的交流電通過一次升壓單元和倍壓整流單元輸出到高壓測量單元，輸出高壓直流電。將二次升壓后的高壓直流電的輸出端與高壓測量單元相連接，通過高壓測量單元能時刻觀察到輸出電壓和電流的大小，以方便監(jiān)測電源輸出的電壓電流是否線性可調(diào)。束流測量單元與X射線管連接，可以對X光管產(chǎn)生的束流進行測量和監(jiān)控，即可以觀察到X射線的輸出能量。本發(fā)明將燈絲逆變單元、降壓單元、燈絲逆變脈沖振蕩控制單元與X光管相結(jié)合，實現(xiàn)對X光管燈絲加熱，有利于激發(fā)出電子。同時將輸出的直流高壓電輸入到X光管上，為電子束加速。將以上各單元同時工作就可以實現(xiàn)X射線的發(fā)射。本發(fā)明采用可控硅Ql作為高壓逆變單元的核心器件，使高壓電源在工作時穩(wěn)定性更強，適用范圍更廣，效率更高。本發(fā)明中的高壓逆變脈沖振蕩控制單元利用TL494的變頻功能，實現(xiàn)對整體電路工作頻率的改變，使電路在工作時處于高頻狀態(tài)，不產(chǎn)生噪音。其主要特點是體積小，重量輕，便于安裝與維護，取材方便，成本低，便于攜帶運輸。


:為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明內(nèi)部電路連接框圖。圖2是本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是高壓逆變單元電路原理圖。圖4是源倍壓整流單元電路原理圖。圖5是高壓逆變單元可控硅Ql的波形圖。圖6是燈絲逆變單元可控硅Q2的波形圖。
具體實施方式
:下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清晰、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。給予本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖1和圖2所示:便攜式變頻X熒光源，包括高壓逆變單元、一次升壓單元、高壓逆變脈沖振蕩控制單元、倍壓整流單元、高壓測量單元、燈絲逆變單元、X射線管、降壓單元、束流測量單元、燈絲逆變脈沖震蕩控制單元。高壓逆變單元依次連接一次升壓單元、倍壓整流單元、X射線管、降壓單元和燈絲逆變單元。高壓逆變脈沖振蕩控制單元和燈絲逆變脈沖震蕩控制單元分別與高壓逆變單元和燈絲逆變單元連接，用來調(diào)節(jié)高壓逆變單元和燈絲逆變單元工作頻率。輔助供電輸出的直流電輸入到高壓逆變單元，使之逆變成交流電。高壓逆變單元輸出的交流電通過一次升壓單元和倍壓整流單元輸出到高壓測量單元，輸出高壓直流電。將二次升壓后的高壓直流電的輸出端與高壓測量單元相連接，通過高壓測量單元能時刻觀察到輸出電壓和電流的大小，以方便監(jiān)測電源輸出的電壓電流是否線性可調(diào)。束流測量單元與X射線管連接，可以對X光管產(chǎn)生的束流進行測量和監(jiān)控，即可以觀察到X射線的輸出能量。如圖3所示:輔助供電的正極同時連接到電感L的輸入端、電容Cl的正極端，電感L的輸出端同時連接可控娃Ql的正極端、二極管Dl的負極端、電阻R6的輸入端、電容C3的輸入端；電阻R6的輸出端連接電容C5的輸入端，電容C3的輸出端連接變壓器初級線圈的一端，輔助供電的負極同時連接電容Cl的負極端、可控硅Ql的負極端、二極管Dl的正極端、電容C5的輸出端、變壓器初級線圈的另一端；脈沖振蕩控制單元信號輸出端連接到可控硅Ql的觸發(fā)極。在電壓輸入端輸入直流電，經(jīng)L和Cl進行濾波，確保較好的直流電供入到高壓逆變單元的輸入端。高壓逆變單元的工作頻率高低是通過調(diào)節(jié)高壓逆變脈沖振蕩控制單元輸出信號的快慢實現(xiàn)的。高壓逆變脈沖振蕩控制單元主要核心部件是TL494集成模塊，可以通過其管腳連接方式的不同，使TL494實現(xiàn)輸出脈沖控制信號，將該信號傳給高壓逆變單元中的可控硅Q1，控制可控硅Ql的導(dǎo)通關(guān)斷時間進而控制高壓逆變單元的工作頻率。當觸發(fā)信號使可控硅Ql導(dǎo)通時，外部供電電源向電感L儲能，電容C3通過可控硅Ql和Tl的初級線圈構(gòu)成一個震蕩電路，在震蕩的前半個周期，震蕩電流正向通過可控硅Q1，使其電流加強，并將能量儲存Tl初級線圈中，其中在Tl初級線圈中的電流方向為自下而上；在震蕩電路的后半個周期，震蕩電流反向流過可控硅Q1，使其電流變小降為0，剩余的電流通過續(xù)流二極管流動，將Tl初級線圈中的能量在儲存在C3中，在Dl上的管壓降就保證了可控硅的可靠關(guān)斷，Tl初級線圈中的電流方向為自上而下；在完成上述一個周期后，在變壓器上產(chǎn)生一個方波電壓，進而有效實現(xiàn)可控硅的逆變過程。當Tl初級線圈通過二極管Dl對電容C3進行反充電時，會在可控硅Ql兩端產(chǎn)生一個反向電壓，為了防止擊穿可控硅Q1，在可控硅Ql兩端并聯(lián)了 R6、C5吸收回路，以減小開關(guān)管Ql的關(guān)斷電壓尖峰。通過示波器觀察可控硅Ql工作時的波形，從圖5的波形中可以看出，可控硅Ql的導(dǎo)通時間小于它的截止時間，以避免可控硅Ql因連續(xù)長時間工作發(fā)熱而導(dǎo)致工作狀態(tài)不穩(wěn)定，可控硅達到非常良好的工作狀態(tài)。從圖5的波形也可看出，逆變尖端拉開的較長，證明高壓逆變單元處于良好的逆變工作狀態(tài)。經(jīng)一次升壓后的交流電輸入到倍壓整流單元，其電路如圖4所示:變壓器次級線圈的一端同時連接電容Cl的輸入端和二級管Kl的正極端。變壓器次級線圈的另一端連接電容Cl’的輸入端，電容Cl’的輸出端同時連接二極管Kl的負極端、二極管ΚΓ的正極端和電容C2’的輸入端。電容C2’同時連接二極管K2的負極端和二極管K2’的正極端。電容Cl的輸出端同時連接二極管ΚΓ負極端、二極管K2的正極端和電容C2的輸入端。電容C2的輸出端連接二極管K2’負極端。它主要利用二極管的單向?qū)ㄐ院碗娙莶粩喑浞烹姽δ?，實現(xiàn)對電壓升壓和對電流的整流，使交流電轉(zhuǎn)換成直流電。當經(jīng)過一次升壓后的電壓輸出到倍壓整流單元的輸入端時，由于二極管的單向?qū)щ娦?，在前半個周期時電壓首先通過二極管ΚΓ對電容C’進行充電，在后半個周期儲存在電容C’上的電量通過二極管K1對電容C進行充電。如此反復(fù)循環(huán)，對C和C’不斷的充電放電，電壓在電容上不斷累積，并且隨著倍壓級數(shù)的增加，輸出電壓越來越高，最終得到想要的高壓直流電。將燈絲逆變脈沖振蕩控制單元、燈絲逆變單元、降壓單元與X光管相連，可以實現(xiàn)對X光管燈絲加熱，使其發(fā)射出電子。其中燈絲逆變單元的工作原理與高壓逆變單元相同，燈絲逆變脈沖震蕩控制單元的工作原理與高壓逆變脈沖震蕩控制單元相同，二者區(qū)別是器件參數(shù)不同。通過示波器觀察燈絲逆變可控硅Q2 工作時的波形，從圖6的波形中可以看出，可控硅Q2的導(dǎo)通時間小于它的截止時間，以避免可控硅Q2因連續(xù)長時間工作發(fā)熱而導(dǎo)致工作狀態(tài)不穩(wěn)定，可控硅Q2達到非常良好的工作狀態(tài)。從圖6的波形也可看出，逆變尖端拉開的較長，證明高壓逆變單元處于良好的逆變工作狀態(tài)將倍壓整流單元輸出的電壓輸入到高壓測量單元，可以實現(xiàn)對輸出電壓和電流的隨時測量和監(jiān)控，以便對輸出電壓和電流的調(diào)節(jié)。高壓測量電路如圖1所示，它是由測量電阻和電流表組成。將以上各單元在工作時按照圖1正確連接。連線時，按照標號每隔一個接線柱連接一條導(dǎo)線，以避免導(dǎo)線連接錯誤及電路線路短路。便攜式變頻高壓直流電源倍壓整流單元的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖4，變壓器次級線圈的一端同時連接電容Cl的輸入端，二級管Kl的正極端。變壓器次級線圈的另一端連接電容Cl’的輸入端，電容Cl’的輸出端同時連接二極管Kl的負極端，二極管ΚΓ的正極端，電容C2’的輸入端。電容C2’同時連接二極管K2的負極端，二極管K2’的正極端。電容Cl的輸出端同時連接二極管ΚΓ負極端，二極管K2的正極端，電容C2的輸入端。電容C2的輸出端連接二極管K2’負極端。最后將以上各單元封裝到密封箱內(nèi)，就可以做成一臺便攜式變頻X熒光源。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離發(fā)明的精髓或范圍的情況下，在其他實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合于本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.攜式變頻X熒光源，其特征在于:包括高壓逆變單元、一次升壓單元、高壓逆變脈沖振蕩控制單元、倍壓整流單元、高壓測量單元、燈絲逆變單元、X射線管、降壓單元、束流測量單元、燈絲逆變脈沖震蕩控制單元；高壓逆變單元依次連接一次升壓單元、倍壓整流單元、X射線管、降壓單元和燈絲逆變單元；高壓逆變脈沖振蕩控制單元和燈絲逆變脈沖震蕩控制單元分別與高壓逆變單元和燈絲逆變單元連接，用來調(diào)節(jié)高壓逆變單元和燈絲逆變單元工作頻率；輔助供電輸出的直流電輸入到高壓逆變單元，使之逆變成交流電；高壓逆變單元輸出的交流電通過一次升壓單元和倍壓整流單元輸出到高壓測量單元，輸出高壓直流電；將二次升壓后的高壓直流電的輸出端與高壓測量單元相連接，通過高壓測量單元觀察輸出電壓和電流的大小，監(jiān)測電源輸出的電壓電流是否線性可調(diào)；束流測量單元與X射線管連接，可以對X光管產(chǎn)生的束流進行測量和監(jiān)控。
2.按權(quán)利要求1所述的便攜式變頻X熒光源，其特征在于:所述的高壓逆變單元電路結(jié)構(gòu)為:輔助供電的正極同時連接到電感L的輸入端、電容Cl的正極端，電感L的輸出端同時連接可控硅Ql的正極端、二極管Dl的負極端、電阻R6的輸入端、電容C3的輸入端；電阻R6的輸出端連接電容C5的輸入端，電容C3的輸出端連接變壓器初級線圈的一端，輔助供電的負極同時連接電容Cl的負極端、可控硅Ql的負極端、二極管Dl的正極端、電容C5的輸出端、變壓器初級線圈的另一端；脈沖振蕩控制單元信號輸出端連接到可控硅Ql的觸發(fā)極。
3.按權(quán)利要求1所述的便攜式變頻X熒光源，其特征在于:所述的倍壓整流單元電路結(jié)構(gòu)為:變壓器次級線圈的一端同時連接電容Cl的輸入端和二級管Kl的正極端；變壓器次級線圈的另一端連接電容Cl’的輸入端，電容Cl’的輸出端同時連接二極管Kl的負極端、二極管ΚΓ的正極端和電容C2’的輸入端；電容C2’同時連接二極管K2的負極端和二極管K2’的正極端；電容Cl的輸出端同時連接二極管ΚΓ負極端、二極管K2的正極端和電容C2的輸入端；電容C2的輸出 端連接二極管K2’負極端。
全文摘要
便攜式變頻X熒光源，包括高壓逆變單元、一次升壓單元、高壓逆變脈沖振蕩控制單元、倍壓整流單元、高壓測量單元、燈絲逆變單元、X射線管、降壓單元、束流測量單元、燈絲逆變脈沖震蕩控制單元。高壓逆變單元依次連接一次升壓單元、倍壓整流單元、X射線管、降壓單元和燈絲逆變單元。本發(fā)明采用可控硅Q1作為高壓逆變單元的核心器件，使高壓電源在工作時穩(wěn)定性更強，適用范圍更廣，效率更高。本發(fā)明中的高壓逆變脈沖振蕩控制單元利用TL494的變頻功能，實現(xiàn)對整體電路工作頻率的改變，使電路在工作時處于高頻狀態(tài)，不產(chǎn)生噪音。其主要特點是體積小，重量輕，便于安裝與維護，取材方便，成本低，便于攜帶運輸。
文檔編號H05G1/12GK103096609SQ201210555868
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者鄧玉福, 劉宏軍, 馬躍, 詹征, 谷珊 申請人:沈陽師范大學(xué)