X射线发生器及用于监控x射线发生器的方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及电路技术，并且更具体地，涉及一种X射线发生器以及用于监 控X射线发生器的方法。
【背景技术】
[0002] X射线自从被发现以来已被广泛应用于各个领域。举例来说，X射线衍射法已成为 研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。另外，X射线依据其穿透作用、差别吸收、感光 作用和荧光作用而被应用于医学诊断，其是世界上最早应用的非刨伤性的内脏检查技术。
[0003] X射线发生器至少包括X射线管和高压发生部分，其中X射线管主要由阴极、阳极 和玻璃壳三部分组成，阳极和阴极封装在高真空度的玻璃壳内。阴极(钨丝）在高温下可发 射足够数量的电子，这些电子在阴阳两极高压作用下被加速成为高速电子流。当高速电子 撞击钨靶时，电子动能转换为两部分能量：其中不到1%能量转换为X射线能量；而99%以上 能量转换为阳极热量，加速了阳极靶面的温升。高压发生器的主要作用是供给X射线管阴、 阳两极直流高压和灯丝加热电压。
[0004] 诸如医用X射线发生机的X射线机设备通常需要高频高压发生器以提高有用射线 的比率并且降低X射线管的电纹波系数。因此，往往还需要电源转换电路来向高压变压器 部分提供高频脉冲输入。对于这种结构的高频高压X射线发生器，往往很难监控其高频高 压发生电路部分的工作状态。按照传统的方法，例如直接检测输出电压的方式，存在很多特 定情况无法识别电路故障的情形发生。
【发明内容】
[0005] 鉴于上述情况，本发明提供了一种X射线发生器，所述X射线发生器至少包括电源 转换单元、变压器单元以及X射线管，并且所述X射线发生器还包括监控单元，所述监控单 元包括：频率测量模块，用于测量电源转换单元的实际工作频率；负载测量模块，用于测量 电源转换单元的有效负载；频率估计模块，用于根据所测得的有效负载以及所述电源转换 单元的电路参数来估计所述电源转换单元的预计工作频率；频率比较模块，用于将实际工 作频率与预计工作频率进行比较；以及判断模块，用于基于所述比较的结果来判断所述电 源转换单元是否工作正常。
[0006] 根据本发明的一些实施例，估计所述预计工作频率包括：基于所述电路参数预先 确定所述电源转换单元的电压增益与所述电源转换单元的工作频率之间的对应关系；根据 所述有效负载计算所述电源转换单元的电压增益；以及依据计算得到的电压增益和所述对 应关系来确定所述预计工作频率。
[0007] 根据本发明的一些实施例，所述电源转换单元由谐振型逆变器电路构成。
[0008] 根据本发明的一些实施例，所述谐振型逆变器电路为LCC谐振变换器，并且所述 电路参数是串联谐振电感Ls、串联谐振电容Cs以及并联谐振电容Cp。
[0009] 根据本发明的一些实施例，所述对应关系依据以下公式；
其中
，Μ为所述电压增益，f为所述 工作频率，R为所述有效负载。
[0010] 根据本发明的一些实施例，所述X射线发生器为医用高频高压X射线发生器。
[0011] 另一方面，本发明还提供了一种用于监控X射线发生器的方法，其中所述X射线发 生器至少包括电源转换单元、高压单元以及X射线管，所述方法包括：测量电源转换单元的 实际工作频率；测量电源转换单元的有效负载；基于所测得的有效负载以及所述电源转换 单元的电路参数来估计电源转换单元的预计工作频率；将实际工作频率与预计工作频率进 行比较；以及基于所述比较的结果来判断所述电源转换单元是否工作正常。
[0012] 本发明所提供的监控X射线发生器的方法根据电路自身的工作特性来判断是否 发生电路故障，由此解决了传统方法所遇到的无法可靠判断电路故障和保护问题。根据本 发明的实施例的X射线发生器使得操作者能够及时发现X射线发生器电路中的障碍，由此 很大程度上提高了设备的安全性和可靠性，这对于医用X射线发生器尤其重要。
【附图说明】
[0013] 本发明的前述和其他目标、特征和优点根据下面对本发明的实施例的更具体的说 明将是显而易见的，这些实施例在附图中被示意。
[0014] 图1是根据本发明的一个实施例的X射线发生器的示意结构图。
[0015] 图2是根据本发明的一个实施例的X射线发生器的监控单元的示意结构图。
[0016] 图3示意性地示出根据本发明的一个实施例的X射线发生器的电源转换单元的电 路结构及其女流等效电路。
[0017] 图4示意性地示出了根据本发明的一个实施例的用于监控X射线发生器的方法的 流程图。
【具体实施方式】
[0018] 以下结合附图和【具体实施方式】进一步详细说明本发明。需要说明的是，附图中的 各结构只是示意性说明，用以使本领域普通技术人员最佳地理解本发明的原理，其不一定 按比例绘制。
[0019] 图1是根据本发明的一个实施例的X射线发生器的示意结构图。如图1所示，X射 线发生器100可以大体上包括电源转换单元101、变压器单元102、x射线管103以及监控单 元104。电源转换单元101被用于将例如工频电压的电源输入转换为适合于变压器单元102 的输入。举例来说，在本发明的一些实施例中，电源转换单元101可以被用于起逆变器的作 用，其将适配器输出的直流电压转变为高频的高压交流电，作为变压器单元102的输入。
[0020] 监控单元104可以特别地被用于监控电源转换单元101的工作频率，以判断电源 转换单元101的工作是否正常。在图2中根据本发明的一个实施例给出了监控单元104的 一个示例性结构。
[0021] 如图2所示，监控单元可以包括：负载测量模块201、频率估计模块202、频率测量 模块203、频率比较模块204以及判断模块205。
[0022] 具体地，频率测量模块203被用于测量电源转换单元的实际工作频率，即电源转 换单兀101输出的电压信号的频率。
[0023] 负载测量模块201被用于测量电源转换单元的有效负载。一般地，电源转换单元 将与变压器单元直接连接并且为其提供初级电压输入，进而变压器单元再为X射线管提供 直流高压。因此，有效负载可以被认为是从变压器单元起的所有之后的电路单元共同对电 源转换单元形成的负载。
[0024] 频率估计模块202被用于根据所测得的有效负载以及电源转换单元的电路参数 来估计所述电源转换单元的预计工作频率。
[0025] 举例来说，在本发明的一个实施例，可以首先基于电路参数预先确定电源转换单 元的电压增益与其工作频率之间的对应关系。接着，根据所测得的有效负载计算电源转换 单元当前的电压增益。最后，依据计算得到的电压增益和所述对应关系来确定预计工作频 率。
[0026] 在实践中，电源转换单元可以由谐振型逆变器电路构成，例如为串联逆变器、并联 逆变器以及串并联逆变器。图3示意性地示出根据本发明的一个实施例的X射线发生器的 电源转换单元的电路结构及其交流等效电路。在图3中用虚线框示出了电源转换单元，其 为LCC串并联谐振变换器，箭头所指向的是电源转换单元后接包括变压器单元在内的其他 电路元件之后的交流等效电路。在虚线框右边的部分为示例性的变压器单元，其中例如可 以包括高压变压器Tr以及由二极管构成的整流倍压电路。该变压器单元的输