一种宽量程高精度的医用X射线成像系统

本发明涉及一种自动混料压制装置，特别是一种宽量程高精度的医用x射线成像系统。

背景技术：

1、x射线成像装置是现代医疗基础性的诊断设备，可以广泛应用于胸部、骨关节、乳腺疾病、胆系和泌尿系统结石、消化、呼吸、泌尿、心血管系统疾病的临床诊断。医用x射线成像系统对电流检测的精度有着较高的要求，如果缺乏宽量程高精度的电流检测电路可能会导致：1、成像质量波动：无法精确检测x射线管电流，可能会使x射线的强度与穿透力呈现不稳定性，影响成像清晰度；2、设备耐用性下降：电流异常波动可能加速x射线管的老化，增加故障风险与更换成本。因此，宽量程高精度的电流检测电路对于确保医用x射线成像系统的稳定运行以及提升成像质量具有至关重要的作用。在面对需要不同强度的x射线时，医用x射线成像系统需要用到量程较宽的电流，现有的医用x射线成像系统一般采用单一放大倍数和直流偏置的信号调理电路，该种电路在输入电流较小时，经过信号调理电路的偏置、放大和滤波等处理之后得到的电压信号变化范围很窄，ad采样量化误差和干扰对电流采样精度影响很大，导致电流误差很大，甚至ad量化误差和干扰能将电流信号值淹没；当输入电流较大时，经过信号调理电路的偏置、放大和滤波等处理之后得到的电压信号变化范围很大，导致输出信号饱和或者截止失真或者导致输出信号超出了运放的线性放大区间或者导致输出信号超出了ad采样最优区间，大大降低电流测量的精度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种宽量程高精度的医用x射线成像系统。本发明能够满足x射线成像系统电流检测宽量程高精度的需求，具有成本低、电流测量范围宽及精度高的优点。

2、本发明的技术方案：一种宽量程高精度的医用x射线成像系统，包括电源电路、x射线源、管电流电路、管电压电路、电流检测电路和控制电路；所述电源电路分别与x射线源和控制电路相连，所述电源电路用于为x射线源提供高压电源；所述管电流电路分别与x射线源和控制电路相连，所述管电流电路用于控制x射线的强度和曝光时间；所述管电压电路分别与x射线源和控制电路相连，所述管电压电路用于控制x射线源电子的加速能量和x射线的能量；所述电流检测电路分别与管电流电路和控制电路相连，所述电流检测电路用于检测x射线源的电流，并向控制电路提供电流反馈信号；所述控制电路用于接收电流检测电路的电流反馈信号，控制电源电路、管电流电路和管电压电路的运行；

3、所述电流检测电路包括电流转电压模块、高精度直流偏置模块、放大模块和单片机控制模块；所述单片机控制模块分别与电流转电压模块和放大模块相连；所述放大模块分别与电流转电压模块和高精度直流偏置模块相连。

4、前述的宽量程高精度的医用x射线成像系统，所述电流转电压模块包括mos管q1、mos管q2、mos管q3和mos管q4；所述电流转电压模块与管电压电路相并联；所述mos管q1的漏极分别与mos管q2的漏极、mos管q3的漏极、mos管q4的漏极和放大模块相连；所述mos管q1的栅极、mos管q2的栅极、mos管q3的栅极和mos管q4的栅极分别与单片机控制模块相连；所述mos管q1的源极分别与mos管q2的源极、mos管q3的源极、mos管q4的源极和放大模块相连。

5、前述的宽量程高精度的医用x射线成像系统，所述高精度直流偏置模块包括基准电压芯片u2、电阻r1和电容c1；所述电阻r1的一端连接5v电压源，所述电阻r1的另一端分别与电容c1的一端、基准电压芯片u2的供电引脚、基准电压芯片u2的输出引脚和放大模块相连；所述电容c1的另一端与基准电压芯片u2的接地引脚相连，并接地。

6、前述的宽量程高精度的医用x射线成像系统，所述放大模块包括轨到轨运算放大器u1、输入干扰抑制电容c2、电阻r2、电阻r3、电阻r4和电阻r5；所述电阻r2的一端与高精度直流偏置模块相连，所述电阻r2的另一端分别与电阻r3的一端、输入干扰抑制电容c2的一端和轨到轨运算放大器u1的正相输入端相连；所述电阻r3的另一端与电流转电压模块相连；所述轨到轨运算放大器u1的正电源端连接5v电压源，所述轨到轨运算放大器u1的负电源端接地；所述轨到轨运算放大器u1的输出端分别与电阻r4的一端和单片机控制模块相连；所述轨到轨运算放大器u1的反相输入端分别与电阻r4的另一端和电阻r5的一端相连；所述电阻r5的另一端分别与输入干扰抑制电容c2的另一端和电流转电压模块相连，并接地。

7、前述的宽量程高精度的医用x射线成像系统，所述单片机控制模块包括单片机mcu和滤波电路；所述单片机mcu的p1端口、p2端口、p3端口和p4端口分别与电流转电压模块相连；所述单片机mcu的ad端口与滤波电路的一端相连；所述滤波电路的另一端与放大模块相连。

8、前述的宽量程高精度的医用x射线成像系统，所述mos管q1的额定工作电流和体电阻rsh分别为150a和4mω；所述mos管q2的额定工作电流和体电阻分别为100a和6mω；所述mos管q3的额定工作电流和体电阻分别为50a和10mω；所述mos管q4的额定工作电流和体电阻分别为10a和50mω。

9、前述的宽量程高精度的医用x射线成像系统，所述基准电压芯片u2的型号为tl431；所述基准电压芯片u2的输出引脚输出高精度直流偏置电压2.5v。

10、前述的宽量程高精度的医用x射线成像系统，所述电阻r2的阻值与电阻r4的阻值相同；所述电阻r3的阻值与电阻r5的阻值相同；所述电阻r3的阻值为电阻r2的阻值的1/4；所述轨到轨运算放大器u1输出端的采样电压v0满足以下公式：

11、v0＝2.5+4vac；

12、其中，vac为转换电压，vac＝iac×rsh；iac为管电流电路中的交流电流；rsh为mos管的体电阻。

13、前述的宽量程高精度的医用x射线成像系统，所述单片机mcu中设置有电流检测程序，所述电流检测程序包括如下步骤：

14、s1：开始；

15、s2：根据采样电压v0，计算转换电压vac，并获取转换电压的幅值vamp；

16、s3：根据转换电压vac和转换电压的幅值vamp分别计算iac和iamp；其中，iac＝k·vac；iamp＝k·vamp；k为放大系数，k＝1/rsh；

17、s4：判断iamp＜10是否成立；如果是，进入步骤s5；否则，进入步骤s6；

18、s5：单片机mcu控制端口输出p1＝0，p2＝0，p3＝0，p4＝1，k＝20，程序退出；

19、s6：判断10.5≤iamp＜50是否成立；如果是，进入步骤s7；否则，进入步骤s8；

20、s7：单片机mcu控制端口输出p1＝0，p2＝0，p3＝1，p4＝0，k＝100，程序退出；

21、s8：判断50.5≤iamp＜100是否成立；如果是，进入步骤s9；否则，进入步骤s10；

22、s9：单片机mcu控制端口输出p1＝0，p2＝1，p3＝0，p4＝0，k＝166.67，程序退出；

23、s10：判断100.5≤iamp＜150是否成立；如果是，进入步骤s11；否则，进入步骤s12；

24、s11：单片机mcu控制端口输出p1＝1，p2＝0，p3＝0，p4＝0，k＝250，程序退出；

25、s12：判断150.5≤iamp＜200是否成立；如果是，进入步骤s13；否则，进入步骤s14；

26、s13：单片机mcu控制端口输出p1＝1，p2＝0，p3＝1，p4＝0，k＝350，程序退出；

27、s14：单片机mcu控制端口输出p1＝1，p2＝1，p3＝0，p4＝0，k＝416.7，程序退出；

28、s15：程序退出。

29、与现有技术相比，本发明包括电源电路，用于为x射线源提供高压电源；x射线源，用于产生x射线；管电流电路，用于控制x射线的强度和曝光时间；管电压电路，用于控制x射线源电子的加速能量和x射线的能量；电流检测电路，用于检测x射线源的电流，向控制电路提供电流反馈信号；控制电路，用于接收电流检测电路的电流反馈信号，控制电源电路、管电流电路和管电压电路的运行；管电流电路与电流转电压模块相连，电流转电压模块将不同量程的交流电流转换为合适量程的电压信号；高精度直流偏置模块输出高精度直流偏置电压；放大模块实现对转换电压信号进行干扰滤波、直流偏置和放大；单片机控制模块实现电流在宽范围变化时的高精度测量；本发明能够满足x射线成像系统电流检测宽量程高精度的需求，具有成本低、电流测量范围宽及精度高的优点。