专利名称：X射线高压发生器自动曝光控制系统的制作方法1895年德国物理学家伦琴发现了 X射线，很快将其应用到了医学领域，倒了 20世纪20年代，出现了医用常规诊断X射线机，到20世纪60年代中期，已形成了较为完整的诊断用X线机系列。AEC (Automatic Exposure Control自动曝光控制)是医用X射线高压发生器的ー个重要功能，该功能可以根据病人实际吸收的射线剂量来控制高压发生器的曝光动作。如果没有该功能，医生则需要基于病人的胖瘦情況，并根据自己的经验来设定高压条件产生X射线，这样很容易得到剂量不合适的图像，而且病人可能吸收额外的射线，对病人造成损害。而如果具备了 AEC功能，则高压发生器可以根据实际的曝光效果，自动判断是否停止曝光，即能够保证图像的质量，又能有效控制病人被辐照的剂量，使病人得到有效的保护。一般情况下，高档次的高压发生器本身具有AEC功能，只需将AEC探測器信号接到高压发生器的AEC接口上，高压发生器即可在检测到AEC探測器信号达到设定的阈值时，认为剂量已经满足要求，并停止X射线的产生。但是，因为高端高压发生器的成本过高，故目前市场上大部分的X射线高压发生器并不具备AEC功能，其使用很不方便。因此，如何能够使这些不具备AEC功能的高压发生器实现自动曝光控制是目前亟待解决的问题之一。有鉴于此，现有技术还有待改进和提高。
图I为本实用新型的X射线高压发生 器自动曝光控制系统的结构框图。图2为图I所示X射线高压发生器自动曝光控制系统的AEC控制装置的结构框图。图3为图2所示AEC控制装置的发生器控制装置电平转换单元的电路示意图。图4为图2所示AEC控制装置的发生器电平转换单元的电路示意图。图5为图2所示AEC控制装置的AEC探测器电平转换单元的电路示意图。图6为图2所示AEC控制装置的阈值电压产生单元的电路示意图。图7为图2所示AEC控制装置的电压比较单元的电路示意图。图8为图2所示AEC控制装置的计算机电平转换单元的电路示意图。图9为图2所示AEC控制装置的控制器的电路示意图。本实用新型提供了ー种X射线高压发生器自动曝光控制系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下參照附图，并举具体实施例对本实用新型进ー步详细说明。请參阅图1，其为本实用新型的X射线高压发生器自动曝光控制系统的结构框图。如图所示，本实用新型的X射线高压发生器自动曝光控制系统包括X射线高压发生器100、发生器控制装置200、AEC探测器300、AEC控制装置400和计算机500 ;所述AEC控制装置400分别连接X射线高压发生器100、发生器控制装置200、AEC探测器300和计算机500。具体来说所述X射线高压发生器100用于产生X射线，发生器控制装置200用于根据用户的指令产生控制信号来控制X射线产生，AEC探測器300是ー种X射线剂量的传感器，将X射线剂量强度转换为积分电压信号，并反馈给AEC控制装置，AEC控制装置400是本系统的核心部分(也是本实用新型的关键所在，后面会详细描述)，将AEC探測器300反馈信号和发生器控制装置200的控制信号整合，实现对高压发生器自动曝光量的控制；所述计算机500用于设定AEC控制装置400的工作參数，使AEC控制装置400实现对AEC探测器300的校正。下面介绍ー下本实用新型的X射线高压发生器自动曝光控制系统的工作流程。计算机500连接到AEC控制装置400后，将其工作參数下传，AEC控制装置400根据工作參数产生正确的阈值电压和感兴趣区的选择；AEC探測器300连接至AEC控制装置400，获得感兴趣区选中信号和工作使能信号，在工作使能时，将X射线剂量信号反馈到AEC控制装置400上，AEC控制装置400根据发生器控制装置200送来的X射线启动信号产生实际的X射线启动信号，该信号送给X射线高压发生器100，X射线高压发生器100产生X射线时，给出X射线有效信号，该信号使AEC探測器300工作使能。AEC控制装置400判断AEC探測器300反馈的X射线剂量信号，当其达到设定阈值时，停止给X射线高压发生器100的X射线启动信号，X射线高压发生器100停止X射线的产生。这样ー来，使不具备AEC功能的X射线高压发生器实现了 AEC功能，可以根据实际的曝光效果，自动判断是否停止曝光，即能够保证图像的质量，又能有效控制病人被辐照的剂量，使病人得到有效的保护。下面重点来介绍ー下本系统的核心--AEC控制装置，如图2所示，其包括连接发生器控制装置的发生器控制装置电平转换单元410、连接X射线高压发生器100的发生器电平转换单元420、连接计算机500的计算机电平转换单元430、连接AEC探测器300的AEC探测器电平转换单元440、阈值电压产生单元450、电压比较单元460和控制器470。其中，所述控制器470分别连接发生器控制装置电平转换单元410、发生器电平转换单元420、计算机电平转换单元430、AEC探测器电平转换单元440、阈值电压产生単元450和电压比较单元460，所述电压比较单元460连接AEC探测器电平转换单元440和阈值电压产生单元450，所述发生器电平转换单元420连接AEC探测器电平转换单元440。具体来说，所述发生器控制装置电平转换单元410用于将发生器控制装置200提供的控制信号(在这里，我们用SP0T_IN信号表示)的电平转换为系统可以识别的信号电平。然后根据SP0T_IN信号及电压比较单兀460的输出信号产生相应信号(我们用SPOT信号表示)，X射线高压发生器100在接收到SPOT信号后，产生X射线。所述发生器电平转换单元420将X射线高压发生器100提供的开启信号(我们用X_0N信号表示)的电平转换为该系统可以识别的电平，并将SPOT信号转换为X射线高压发生器识别的电平信号，X射线高压发生器100产生X射线，将X_0N信号置为有效，该信号通过AEC控制装置400送到AEC探测器300。所述计算机电平转换单元430其一般通过RS232接ロ连接计算机500，将该系统和计算机之间建立RS232C的通讯链路。AEC控制装置通过RS232C链路接受阈值电压设置指令，并产生相应的阈值电压、接受AEC感兴趣区的选择指令，正确选中感兴趣区(可以控制3个AEC感兴趣区中的任意一个或多个有效)等。所述AEC探测器电平转换单元440将系统提供的感兴趣区选择信号电平转换为AEC探測器300能够识别的信号电平，将X射线高压发生器100提供的X_0N信号电平转换为AEC探測器300能够识别的信号电平。X_0N信号有效时，AEC探測器根据三个感兴趣区的选择，开始对X射线剂量进行累计，并反馈AEC信号。所述阈值电压产生单元450根据RS232C链路接受的阈值电压參数，输出相应的电平，通过PWM及滤波的方式，将电平信号转换为模拟电压信号，该信号用于电压比较单元460的比较基准电压。所述电压比较单元460用于将AEC反馈信号和阈值电压产生単元450产生的电压信号进行比较，当AEC反馈信号到达设定的阈值电压时，认为剂量已经达到要求，将提供给X射线高压发生器100的SPOT信号置为无效，X射线高压发生器100停止产生X射线。最后，所述控制器470是所述AEC控制装置的控制核心，其执行从RS232C接受的指令，产生阈值电压、感兴趣区选择等，还根据发生器控制装置电平转换单元410及电压比较单元460的输出产生正确的SPOT信号控制X射线高压发生器100产生X射线。为了方便理解，下面针对上述各个单元提供了相应的电路图来进行描述。应当理解地是，这些电路图只是ー个实施例，并不限于此电路结构。另外，为了方便理解，还在电路图中标注了ー些信号的名称。请參阅图3，其为本实用新型的发生器控制装置电平转换单元的实施例的电路示意图。如图所示，所述发生器控制装置电平转换单元包括第一电阻R26、第二电阻R25和第一光耦U10，所述第一光耦的输入端的第二脚2直接连接发生器控制装置(图中用CN6表示发生器控制装置的输入端ロ)，输出端的第三脚3通过第二电阻R25连接到5V电压输入端，输出端的第四脚4接地，所述第一电阻R26的两端分别连接光耦输入端的第一脚位I和发生器控制装置。上面已经介绍了，CN6为发生器控制装置的输入端，其通过第一电阻R26 限流来控制第一光耦UlO的状态，当发生器控制装置的输入端ロ信号有效时，第一光耦UlO导通，此时第一光耦的第四脚输出的SP0T_IN信号(已经介绍了)由5V变为0V，表示SP0T_IN信号有效，该信号送到控制器(其连接控制芯片Ul的第27管脚，下面控制器的电路会介绍到)。请參阅图4，其为本实用新型的发生器电平转换单元的实施例的电路示意图。如图所示，所述发生器电平转换单元包括第二光耦U9、第三光耦U11、第四光耦U7、第一三极管Q5、第三电阻R24、第四电阻R28和第五电阻R16，所述第二光耦U9的输入端、第三光耦Ull的输出端连接X射线高压发生器(也称发生器)的输入端(图中用CN5表示)；所述第二光耦U9的输出端的第三脚接地，第四脚连接第四光耦U7的输入端的第二脚；所述第三光耦Ull的输入端的第一脚通过第四电阻R28连接5V电压输入端，第二脚连接第一三极管Q5的集电极Cl ;所述第一三极管的发射极el接地，基极bl连接控制器(控制器未画出);所述第四光耦U7的输入端的第一脚连接AEC探測器(未画出)，输出端的第三脚接地，第四脚通过第五电阻连接5V电压输入端；所述第三电阻的两端分别连接第二光耦输入端的第一脚位和X射线高压发生器的输入端(即CN5)。上面已经介绍了 CN5为AEC控制装置与发生器的接ロ，该接ロ提供Χ_0Ν信号和SPOT信号。Χ_0Ν信号通过第三电阻R24控制第二光耦U9的状态，当发生器发出X射线时，Χ_0Ν信号有效，将第二光耦U9导通；第四光耦U7上的RST_E2信号提供给AEC探测器，当第二光耦U9导通吋，RST_E2经过AEC探测器的回路，第四光耦U7也将导通，AEC探测器进入剂量累积状态，信号DETECT_RST由5V变为0V,该信号被送到控制器中。SPOT信号由SP0T_0UT信号经过第一三极管Q5和第三光耦Ull驱动，当SPOT信号有效时，发生器产生X射线；SP0T_0UT信号来自控制器。请继续參阅图5，其为本实用新型的AEC探测器电平转换单元的实施例的电路示意图。如图所示，其包括第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4，所述第二三极管Q2的基极b2通过第六电阻R6连接控制器(图中未画出)，发射极e2接地，集电极c2连接AEC探測器(图中CN2为AEC探測器的输入接ロ)；所述第三三极管Q3的基极b3通过第七电阻R7连接控制器(图中未画出)，发射极e3接地，集电极c3连接AEC探測器；所述第四三极管Q4的基极b4通过第八电阻R8连接控制器(图中未画出)，发射极e4接地，集电极c4连接AEC探測器。请继续參阅图5，图中，CN2连接AEC探测器，信号A、B、C (CN2的2、3、4端ロ)用于选择AEC探測器的感兴趣区，当A、B、C为低电平吋，AEC探測使相应的感兴趣区有效；D-A、D-B、D-C来自控制器(下面会介绍，具体为控制芯片Ul的3、4、5脚)，分别通过第二三极管Q2、第四三极管Q4、第三三极管Q3来实现信号A、B、C ;信号RST_E2来自第四光耦U7的第I脚；AEC信号为剂量累积反馈信号。[0049]请继续參阅图6，其为本实用新型的阈值电压产生単元的实施例的电路示意图。如图所示，所述阈值电压产生単元包括第九电阻R15、第十电阻R17、第i^一电阻R18、第一电容C15和第一运算放大器U4，所述第一运算放大器的正向输入端5 —路通过第九电阻R15连接控制器，另一路通过第一电容C15接地；负向输入端6 —路通过第十电阻R17接地，另一路通过第十一电阻R18连接第一运算放大器U4的输出端7。具体来说，如图所示，在本实施例中，所述第一运算放大器U4为LM324，VthH-RW来自控制芯片Ul的第25脚(后面会介绍控制器，下同)，该脚信号为ー个5V的PWM的波形，PWM的宽度由控制器根据RS232C过来的指令设定；第九电阻R15和第一电容C15形成ー阶低通滤波器，将PWM信号转变成直流信号，该信号和PWM的宽度线性相关，第一运算放大器U4和第十电阻R17、第i^一电阻R18形成正向比例放大电路，放大倍数为2，VthH信号O到IOV的信号，该信号作为阈值电压信号用于和AEC信号进行比较。请继续參阅图7，其为本实用新型的电压比较单元的实施例的电路示意图。如图所示，所述电压比较单元包括第二运算放大器U5、第十二电阻R23、第十三电阻R21、第十四 电阻R27和第五光耦U8，所述第二运算放大器U5的正向输入端12连接AEC探測器，负向输入端13通过第十二电阻R23连接第一运算放大器U4的输出端(U4未画出)，输出端14连接第五光稱U8输入端的第一脚I ;所述第五光稱U8的输入端的第二脚2通过第十三电阻R21接地，输出端的第三脚接地，第四脚通过第十四电阻R27连接5V电压输入端。具体来说，第二运算放大器U5作为比较器，当AEC信号小于VthH信号时,第二运算放大器U5的输出端14的电压为0V，第五光耦U8不导通，AEC_T信号为5V，则为有效状态；当AEC信号大于VthH信号时,第二运算放大器U5的输出端14的电压为5V,第五光稱U8导通，AEC_T信号为0V,默认为无效状态。请參阅图8，其为本实用新型的计算机电平转换单元的实施例的电路示意图。这里，计算机电平转换单元通过RS232接ロ连接计算机，如图所示，所述计算机电平转换单元包括用于实现TTL电平转换为RS232电平的电平转换芯片U2 (在本实施例中，U2的型号为MAX232CSE)、第一发光二极管LED2、第二发光二极管LED3、第二电容C6、第三电容Cl、第四电容C2、第五电容C3、第十五电阻R3和第十六电阻R4;所述第一发光二极管LED2的正极通过第十五电阻R3连接5V电压输入端，负极连接U2的11脚；所述第二发光二极管LED3的正极通过第十六电阻R4连接5V电压输入端，负极连接U2的10脚。第三电容Cl的两端分别连接5V电压输入端和U2的2脚；第四电容C2的两端连接U2的I脚和3脚；第ニ电容C6的两端分别连接U2的6脚和地；第五电容C3的两端分别连接U2的4脚和5脚。请继续參阅图8，图中，CNl为提供RS232C的对外接ロ，TTL电平至RS232C电平的转换通过电平转换芯片U2实现；信号TXD为发送信号，RXD为接受信号，第二发光二极管LED3和第一发光二极管LED2分别代表TXD和RXD的状态(当有数据传输时闪烁)；TXD和RXD分别接到控制芯片Ul的13和11脚(控制芯片Ul參见图9)。最后，请參阅图9，其为本实用新型的控制器的实施例的电路示意图。如图所示，所述控制器主要包括ー个控制芯片Ul和存储芯片U6。在本实施例中，所述控制芯片Ul采用51单片机(STC89C52)，所述存储芯片U6为EEPR0M，型号为AT24C01-10PC。所述存储芯片的5、6脚通过串行信号SCL、SDA与单片机Ul的17脚、16脚进行通讯。所述控制芯片Ul和存储芯片U6的其他连接方式，都为现有技术，可以通过IC资料得到。为了描述简单，在这里就不再一一赘述了。结合到本系统来说，请继续參阅图9，控制芯片Ul提供D-A、D-B、D-C信号，用于选择AEC探测器的感兴趣区；VthH-RW信号用于产生阈值电压的PWM波形；SPOT_IN信号来自发生器控制装置、AEC_T来自电压比较单元，控制芯片Ul在SPOT_IN信号有效吋，将SPOT_OUT信号置 为高电平，默认为有效状态；当AEC_T信号无效吋，则将SPOT_OUT信号置为低电平，视为无效状态。综上所述，本实用新型公开了ー种X射线高压发生器自动曝光控制系统，其包括X射线高压发生器、发生器控制装置、AEC探測器、AEC控制装置和计算机；所述AEC控制装置分别连接X射线高压发生器、发生器控制装置、AEC探測器和计算机。从而使不具备AEC功能的X射线高压发生器实现了 AEC功能，可以根据实际的曝光效果，自动判断是否停止曝光，即能够保证图像的质量，又能有效控制病人被辐照的剂量，使病人得到有效的保护。可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。