一种高压发生器对球管的ARC管理装置及方法与流程

本发明属于高端诊断类医疗设备x射线计算机断层扫描系统的核心部件领域，具体涉及一种高压发生器对球管的arc管理装置及方法。

背景技术：

1、ct系统中的三大组成部分是球管、高压发生器和探测器，高压发生器管理球管发出x射线，探测器负责接收射线并将其转换为电信号，由后处理系统进行图像重建。

2、球管是ct机中经常更换的消耗性部件之一，其结构与普通旋转阳极x线管相似，为电真空器件。因其销售价格昂贵，故其使用的好坏将直接影响ct机医疗工作的顺利进行，并对医院的经济效益和社会效益带来较大影响。球管在使用过程中会出现一些常见故障，其中管套内高压arc最为严重，这一故障会通过高压发生器上传给ct系统，系统会终止扫描工作，需要重启或者维护才能恢复，对患者和医院ct设备资源调用影响都比较大。由于球管是真空器件，有限的体积内有十几万伏高电压，在使用过程中无法避免出现arc现象，如何处理成了关键技术，球管arc信号属于快速阶跃信号，需要针对性的无失真采集，另外，arc程度的大小对图像影响也不同，需要根据千伏波动对图像的影响区分arc程度，做出不同的相应。

3、当前市场高压发生器对球管的arc管理机制存在以下不足：

4、1.高压发生器对球管arc信号没有处理，直接将故障信息上传系统，造成系统频繁停机，无法正常扫描；

5、2.高压发生器对球管arc信号有过滤处理，但是没有区分arc大小程度，不了解大小arc对图像的影响，同样造成系统频繁停机；

6、3.高压发生器采用电阻分压的方式判断千伏值突变来识别球管arc,只能粗略的检测是否有负载短路造成千伏跌落，无法精确判断arc信号斜率；

7、4.高压发生器中球管arc信号采集电路延时大于100us，无法如实反应球管arc次数，造成球管真空度下降，降低球管使用寿命。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高压发生器对球管的arc管理装置及方法；应用于医疗ct设备中，通过对高压发生器千伏信号无失真低延时采集，保证球管arc信号的真实传输，然后基于arc对图像及球管本身寿命的影响，通过两套处理电路进行arc强度大小的区分，最后利用fpga处理器采集大小arc次数，实现arc管理机制，大arc立即停止曝光功能，同时将故障信息上传给系统，小arc在10ms内连续检测到5次后再停止曝光功能，不到5次保持高压正常输出。本发明通过低延时无失真的信号采集，并进行arc大小的区分，既保证球管使用规范，不造成永久性损伤，又在不影响成像的基础上降低了系统的停机次数，增加设备的使用效率，避免患者的重复受到x射线辐射。

2、一种高压发生器对球管的arc管理装置，具体包括：高压低延时采集单元、电压信号差分传输单元、大arc信号识别单元、小arc信号识别单元和fpga处理单元；

3、其中，所述高压低延时采集单元和电压信号差分传输单元处于tank箱体中，所述大arc信号识别单元、小arc信号识别单元及fpga处理单元处于电源控制箱体中，两者通过线缆连接；

4、所述高压低延时采集单元使用rc匹配电路对球管两端实际高压进行低延时采样；所述电压信号差分传输单元使用高精度差分采集芯片将高压采集信号无失真传回控制部分；大arc信号识别单元使用比较器判断高压跌落信号斜率，比较器阈值通过程序控制，取15kv/us为下限；小arc信号识别单元使用比较器判断高压跌落信号斜率，比较器阈值通过程序控制，取10kv/ms为上限；fpga处理单元采集大arc和小arc信号出现的次数，大arc出现一次即停止曝光时序，上传故障信息，小arc在10ms内出现5次即停止曝光时序，不到5次保持高压正常输出；

5、一种高压发生器对球管的arc管理方法，采用上述一种高压发生器对球管的arc管理装置实现，包括以下步骤：

6、步骤1：高压发生器接收到ct曝光指令后，根据不同产品规格书设定灯丝、千伏、毫安参数，使能球管曝光；

7、步骤2：曝光过程中高压发生器实时监控球管灯丝、千伏、毫安参数；

8、步骤3：当球管出现arc时，千伏信号出现阶跃式跌落，高压低延时采集单元实时采集；

9、步骤4：采集千伏跌落信号后通过电压差分传输单元进行无失真传输；

10、步骤5：大小arc信号识别模块对此千伏跌落信号进行斜率比较，结果输出给fpga；

11、步骤6：fpga区分大小arc，大arc立即停止曝光时序，小arc在10ms内连续采集到5次即停止曝光时序，则将此错误优先级提高至首位，同时关断高压发生器使能输出；不到5次则判断此时球管arc对系统成像无影响，记录arc数据，不做停机处理保持高压正常输出。

12、本发明有益技术效果：

13、为应对ct系统中高压发生器对球管arc信息不处理直接上传、简单电阻分压判断有无球管arc、高压采集电路延时时间超过100us忽略球管arc信息等对球管寿命造成影响、使ct系统在使用过程中频繁关机影响扫描等问题，提出一种高压发生器对球管的arc管理机制：

14、1.高压发生器通过高压低延时采集电路进行阻抗匹配，完全复原球管arc真实信号；

15、2.高压发生器通过电压差分传输模块对信号进行无失真传输，提高信号传输抗扰性；

16、3.高压发生器通过斜率比较的方式判断千伏跌落，动态对球管arc进行大小程度的区分；

17、4.高压发生器通过fpga采集球管大小arc次数进行机制管理，避免球管造成不可逆损伤，延长球管的使用寿命；

18、5.高压发生器通过fpga采集球管大小arc次数进行机制管理，避免ct系统频繁关机中断，提高设备使用效率，降低设备维护费用，降低患者重复受辐射次数。

技术特征：

1.一种高压发生器对球管的arc管理装置，其特征在于，具体包括：高压低延时采集单元、电压信号差分传输单元、大arc信号识别单元、小arc信号识别单元和fpga处理单元；

2.根据权利要求1所述的一种高压发生器对球管的arc管理装置，其特征在于，所述高压低延时采集单元使用rc匹配电路对球管两端实际高压进行低延时采样；所述电压信号差分传输单元使用高精度差分采集芯片将高压采集信号无失真传回控制部分；大arc信号识别单元使用比较器判断高压跌落信号斜率，比较器阈值通过程序控制，取15kv/us为下限；小arc信号识别单元使用比较器判断高压跌落信号斜率，比较器阈值通过程序控制，取10kv/ms为上限；fpga处理单元采集大arc和小arc信号出现的次数，大arc出现一次即停止曝光时序，上传故障信息，小arc在10ms内出现5次即停止曝光时序，不到5次保持高压正常输出。

3.一种高压发生器对球管的arc管理方法，基于权利要求1所述一种高压发生器对球管的arc管理装置实现，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明设计一种高压发生器对球管的ARC管理装置及方法，属于高端诊断类医疗设备X射线计算机断层扫描系统的核心部件领域，首先提供一种ARC管理装置，具体包括：高压低延时采集单元、电压信号差分传输单元、大ARC信号识别单元、小ARC信号识别单元和FPGA处理单元；基于上述装置对球管的ARC进行管理；高压发生器通过FPGA采集球管大小ARC次数进行机制管理，避免球管造成不可逆损伤，延长球管的使用寿命；避免CT系统频繁关机中断，提高设备使用效率，降低设备维护费用，降低患者重复受辐射次数。

技术研发人员：段贺
受保护的技术使用者：潽驱（上海）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12