编号8：第八章 中频x线机.ppt

怀化医专医学影像教研室,医学影像设备学,Medical imaging equipment,怀化医专医学影像教研室,第八章 中频X线机,第一节 中频X线机概述 一、中频X线机 1、工频X线机：指高压发生器的工作频率所使用的工作电源直接采用电力工频50HZ，工作频率为数百-1KHZ，体积庞大，输出波形脉动率高、X线剂量不稳定，曝光参量的准确性和重复性差，软射线成分较多怀化医专医学影像教研室,2、中频X线机：工作频率在数KH2-数+KHZ的X线机，其核心是利用逆变电路将X线机高压发生器的工作电源由工频（50-60HZ）提高到中频（400-20KHZ） 3、高频X线机：工作频率在20KHZ以上时叫高频机怀化医专医学影像教研室,二、中频机的发展现状 现代X线机：将综合有中频电源的X线发生与X线信息电子数字化采集的X线机怀化医专医学影像教研室,三、频率机的特点 （一）体积小重量轻 1、无需自耦变压器供电，而是工频电源整流供电，而减重 2、高压变压器和灯丝加热变压器可轻小，可省去高压油箱和电缆，而做成组合机头怀化医专医学影像教研室,3、椐变压器工作原理：变压器初级线圈和铁芯，截面积的乘积与初级电压和电源频率之间关系为：NS=E/4.44fB。

式中：N为初级匝数，S为铁芯截面积，E为初级电压，f为工作频率，B为磁感应强度 故：f越大，NS就越小，故中频机高压发生器体小重量轻怀化医专医学影像教研室,（二）输出高质量X线束31101 中频机管电压脉动波纹系数极小、近似直流，产生的X线能集中，软射线少，线束通过物质后，只有光子数量减少，没有光子能量的变化 1、病人的皮肤受照射量少，约当工频机的 2、成像质量高 硬射线多，波谱集中，散射少 3、曝光时间短怀化医专医学影像教研室,（三）实时闭环控制参数稳定精度高 1、KV、mA、S由微机管理，KV和mA为闭环自动控制，无需KV补偿及空间电荷效应补偿 2、逆变电路工作频率高，调节周期短，动态响应快，不论KV、mA的影响因素有多少，只要在某一允许范围内变化均能予以调整怀化医专医学影像教研室,（四）可直流电供电 在缺交电时，可用储电池电来带动机器 （五）设备技术含量高 逆变器技术难度大，需大功率电子开关器件，逆变升压变压器和微电子控制 故应开发大功率，高性能的高频发生器怀化医专医学影像教研室,四、直流逆变的基础知识 （一）逆变技术及其发展过程 逆变：是椐设备负载特殊要求，对市电进行各种形式的交换，以获最佳的工作效果。

1、整流：实现 AC（交流）/DC（直流）交换 2、逆变：实现 DC/AC交换 3、变频：实现 AC/AC（AC/DC/AC）交换 4、斩波：实现 DC/DC（AC/DC/DC）交换 5、静止式固态断路器 实现无触点开关，断路器功能怀化医专医学影像教研室,逆变技术的几个阶段 （1）第一阶段：50年代，电子管、离子管发展阶段，主要整流交换AC/DC （2）第二阶段：60年代，硅整流管、晶闸管发展阶段通过晶闸管控制极进行相控型交换 （3）第三阶段：70年代—80年代，以绝缘栅双极晶体管等电压型全控器的发展阶段，由移相控制转为时间比率控制 （4）第四阶段：以智能化功率集成电路，高压功率集成电路为发展阶段，实现器件与电路的集成，强电与弱电功率流与信息流的集成怀化医专医学影像教研室,（二）逆变的分类 1、按逆变器输出交流的频率：分为工频、中频、高频逆变 2、按逆变器输出相数：单相、三相、多相 3、按逆变器主开关器件类型：晶闸管逆变，晶体管逆变，场效晶管逆变 4、按逆变器主电路的形式：单端式、半桥式、全桥式 5、按逆变器控制方式：调频式、调宽式 6、按直流电源性质：电压型变频、电流型变频 7、按工作原理：分v/f控制变频，转差频率控制变频，矢量控制 8、按交换环节：AC→AC AC→DC→AC交换,怀化医专医学影像教研室,（三）高频率工作时的电路元件参数 1、频率较低时，将电阻、电容、电感、导线等元件都看成集中参数元件。

2、频率较高时，将电阻、电容、电感、导线等元件都看成分布参数元件怀化医专医学影像教研室,（1）电容器 一般用两层金属膜，中夹一绝缘层卷成一卷，再从两层金属膜相距最远的两端引两根引线 （2）电感器 绝缘金属导线一匝一匝圈状绕制，匝与匝之间有电容 （3）电阻器 为陶瓷管上绕有电阻丝，且绕成螺旋管状 （4）导线 连接作用的元件 频率较高时，产生趋肤效应，即减少导线 有效截面积 当频率足够大时，则表现为电感特性,,怀化医专医学影像教研室,第二节 直流逆变电源 工频机供电方式：工频电力电源→自耦变压器→高压发生器→X线管 中频机供电方式：工频电力电源→直流逆变电源→中频高压发生器→X线管,怀化医专医学影像教研室,一、直流电源 1、小型中频机直接用蓄电池供电，或电220V单相交流电源整流后变为直流电 2、15KW以下中频机使用单相220V交流电源，经桥式整流后或倍压整流滤波后转为直流电源怀化医专医学影像教研室,3、15KW以上中频机用三相可控桥式整流率波电源怀化医专医学影像教研室,二、直流逆变电源原理 直流逆变：将直流电压变换为某一中频交流电压的过程分全桥式逆变，半桥式逆变，单端逆变三种。

怀化医专医学影像教研室,（一）全桥式逆变电路原理 基本特点：适当控制四只电子开关的动作来实现直、交的变换 1、谐振逆变技术 在主电路上增加储能元件L和C，并利用高频变压器漏抗和电路中的寄生电感和寄生电容，构成谐振回路，使功率器件换流时，L、C产生谐振，迫使功率器件的电压或电流讯降为零来提供开关条件怀化医专医学影像教研室,2、全桥串联谐振逆变主电路 图中Kp1-Kp4为电子开关，R-为负载阻抗，中晶闸管，I二极管，C-电容器，电感器L 逆变桥：四个臂构成，每一臂由一个晶闸管，一个二极管并联组成，Kp1-Kp4与VD1-VD4组成 负载回路：由补偿电容器C、电感器L、导线电阻组成怀化医专医学影像教研室,3、全桥串联谐振逆变工作原理怀化医专医学影像教研室,基本特点：适当控制四只电子开关的动作来实现直流到交流的变换，四只电子开关按以下顺序开闭，分四个时段 T1期：Kp1 Kp2导通，Kp3、Kp4断开，电容C充电，R上电压为+E，支流电源Uo1→Kp1→C→L→R→Kp2→Uo负极 T2期：电容C产生反想电流经V1和CD2流回直流电源Uo，VD1、VD2分别与Kp1、Kp2反向并联，故流经VD1、VD2反向电流，使Kp1—Kp2截止，并有一个短时间等待叫死区时间。

怀化医专医学影像教研室,Kp1断开、Kp2断开、Kp3、Kp4断开，电流为O、R上电压为O T3期：Kp3-4闭合通电，Kp1-2断开 电流路径：Uo正极→Kp3→R→L→C→Kp4→Uo负极，电流为1，R上电压为-E，输出负半周电压 T4期：C产生反想电流，经VD2-4流回直流电源Uo K3-4断开，K1-2断开，电流为O，R上电压为O怀化医专医学影像教研室,（二）半桥式逆变电路原理 基本原理：利用两只电子开关和电容电阻的特点来实现直—交流交换，获得正-负交替的近似矩形波输出怀化医专医学影像教研室,T1：K1闭合、K2开，电流E→K1→C→R→OV，电流为i1，在R上电压为i1 T2：K1断、K2断开，电流为O、R上电压为O T3：K2闭、K1断，电流为i2，电压为Ri2，电流 E→C→K2→OV T4：K2断、K1断，电流为O，R上电压为O,怀化医专医学影像教研室,（三）单端逆变原理 采用一个开关元件，利用电磁感应现象来实现直一交交换怀化医专医学影像教研室,当K闭合→变压器T 1端为正，3端为正→在次级回路上形成互感电流→在R上形成压降，R上形成正向指数衰减电压波形 当K断开时→变压器T 2端、4端为正→在次进回路上形成负向指数衰减变化→R上为负向指数衰减电压波形。

怀化医专医学影像教研室,三、逆变电源功率和电压的控制 中频高压变压器管电压调节方法有两种： ①脉宽调制控制：周期不变，改变脉冲宽度来实现 ②频率调制控制：脉冲宽度不变，改变逆变频率怀化医专医学影像教研室,（一）调宽控制 通过改变管电流大小来控制管电压 具体方法：灯丝逆变电源周期不变，通过调节灯丝逆变电源脉冲宽度改变管电流的大小 （二）调频控制 改变逆变器中晶闸管的触发频率，从而改变KV值怀化医专医学影像教研室,,怀化医专医学影像教研室,四、中频机的原理结构 见书P225，图8-15 中频机分主电路：工频电源→整流电路→主逆变和灯丝逆变→高压发生器 功率控制电路，主逆变触发控制、灯丝逆变触发控制怀化医专医学影像教研室,怀化医专医学影像教研室,Thank you!,。