结合实际分析X线机自动调压电路的改进设计

【摘要】在医疗技术不断进步和发展的今天，作为医学上重要的成像设备之一，X线机已经成为各大医院医疗设备中非常重要的一种设备，X线机的良好正常运作能够有效地保证临床诊断和治疗的进行，但在X线机的使用过程中因为自动调压电路的问题有时会出现电源故障，这一故障直接影响着X线机系统的正常运行，因此，对自动调压电路的工作原理进行分析，并根据实际对其进行改进，以保证X线机性能的良好发挥，就显得十分必要。

【关键字】X线机；自动调压电路；改进

一、引言

X线机是一种基于X射线的应用原理的成像设备，是医学上的六大成像设备之一。X线的物理穿透、荧光和电力作用，化学感光和着色作用，以及其生物作用使得这种设备在临床诊断和治疗中有着非常重要的作用，X线机的发展和应用在很大程度上促进了临床医学，尤其是临床诊断的非创伤性体内器官的检查技术的发展，对非创伤性体内器官的检查技术有着里程碑式的意义。

根据医院的实际应用，X线机可以简单划分为诊断机和治疗机两大类。诊断机根据使用的范围可以分为适合做多种疾病和部位检查的综合性X线机和只适应某些专科疾患检查的专用X线机；治疗机按照用途又分为接触治疗机、表层治疗机和深部治疗机三种。

二、改进前自动调压电路存在的问题

随着医疗技术的进步，X线成像设备也在不断的改良发展，对X线机进行针对性的改良之后，目前医院使用的X线机不仅能够实现操作和诊断自动化的手段，提高X线机的成像质量，还能降低医务人员和受检者的照射量，对临床医学的诊断和治疗有着十分重要的作用。在进行临床诊断和治疗时，X线机性能发挥的好坏直接影响着诊断和治疗的效果，虽然进行过针对性改良的X线机性能更好，但是在使用的过程中会出现一些电源故障，而这些电源故障多是由自动调压电路的失效或者误动作造成的。

X线机工作中的电源故障会对生成的X光片造成影响，增加废片率，既影响工作效率又浪费资源，增加成本，严重的电源故障甚至会造成整个系统的瘫痪，给临床诊断和治疗，以及维修人员的维修工作带来很大的影响和麻烦。因而，对X线机的自动调压电路的工作原理进行研究和分析，找出自动调压电路中存在的问题，并对其进行行之有效的改进，对临床诊断和治疗，以及医院的经济效益的提高都有着十分重要的意义。虽然不同型号的X线机的功能和应用各有不同，但自动调压电路的工作原理都有相似之处，因而，这里就以R-500型医用诊断X线机为例，对该设备在自动调压电路中存在的问题进行分析。

R-500型医用诊断X线机的电路共包括显示板、CPU板（电脑板）、信号板和输入输出板四个部分，各功能的控制和管理通过8031单片机来实现，在X线机工作的时候，信号板通过自动调压电路控制着电源电网的调节。当电源的电压出现变化后，自动调压电路控制电源调节电机进行正转和反转拖动设备的调节碳刷在自耦变压器的表面上进行来回的滑动，进而实现电路的自动调压。如果电源电压出现异常突变，自动调压电路会启动相应的处理程序，通过对电源进行切断或者其他措施保护整个系统。

R-500型医用诊断X线机的自动调压电路工作原理如图1所示，从图中，我们可以看出，主自耦变压器的交流电压是分别通过电压整流桥D1、滤波C1、C2的整流、过滤后变成一个不稳定的直流电压，这一电压又经过R1电位器和R2电阻的作用加到反相器B1A的输入端中，之后被反相器分成两路输出，一路经由R56进入CPU板，在系统运行过程中，CPU会对输入的电压进行分析判断，如果发现信号异常，就会阻止其他操作；被反相器分出的另一路电压则通过电阻R5被送到B1B电压比较器的同相输入端内，并在测试点TP6处形成基准电压，基准电压再经过R6进入B1B电压比较器的反相输入端内，B1B通过对两端电压的比较，将比较后的电平作为SM1正反转的控制电压。

而通过对R-500型医用诊断X线机的自动调压电路工作原理进行分析后，发现判断电源电压是否正常的是CPU板，但电源电压的自动调节电路却不受到CPU板的控制，也就是说，如果电源过高，CPU板会提示电源异常，但不会采取保护系统的措施，自耦变压器继续向各电路供电，很容易就会损坏电路；或者，有时电源电压并无异常，但自动调节的电路出现了误动作，也会使电压出现异常，从而造成系统的故障。

另外，由于控制面板上对系统实际工作电压没有直观的显示，电源电压出现异常的初期，实际工作中的操作人员无法获知，对电压的情况并不明确，就会延误相应措施的及时采取，从而造成更严重的故障。

三、自动调压电路的改进

依据图1，从对R-500型医用诊断X线机的自动调压电路分析来看，其自动调压电路的主要问题是，原本的电路在系统实际工作电压显示电路和系统电压欠压、过压保护电路上存在着缺陷。

（一）改进的思路

针对R-500型医用诊断X线机自动调压电路中存在的问题，在对其进行改进时，可以确定主要是对系统实际工作电压显示电路和系统电压欠压及过压保护电路进行改进。

增加电压显示电路以方便工作人员对调压电路的实时监控，一旦发生电压异常的现象能及时切断电源，保护整个系统，也方便维修人员在维修时获得更多的信息，更好地判断出故障产生的真正原因，从而减少维修的时间，提高维修效率。

增加电压欠压、过压保护电路，使其在系统电源的电压出现异常，如电压的波动超过了自动调压380V±10%的调压范围，或者自动调压系统出现误动作时，自动将电源切断，从而对系统的各级电路进行保护。

（二）改进的具体设计和应用

根据对X线机自动调压电路改进的思路，在对自动调压电路进行改进时，可以从开发设计和用户后期使用两个角度来对改进的方案进行设计。依照图1给出的原电路图，在开发设计上，可以将系统的电压显示电路和系统欠压、过压保护电路都由单片机系统编程进行控制，电压显示电路可以利用图1中的TP11信号经过图中所示A/D转换后，实现电压显示电路的实时显现。而自动断电电路也即是电压欠压、过压保护电路的驱动，可以由系统先对经过TP11的信号进行分析判，判断其是否超出了设定的自动调压的范围，如果超出，则可以通过输出驱动电平触发继电器，从而断开系统的得电回路，在电压异常的情况下，及时切断系统电源。

从用户的后期使用维护的角度来对自动调压电路的改进方案进行设计时，可以使用指针式的模拟表将系统的工作电压显示接自耦变压器220V的输出端，并对输出端的电压值标准进行调整，将其限制在217V至223V之间，只允许其上下出现3V左右的波动。

电路的电压窗口比较器可以使用图2中所示两个简单的电压比较器U1A、U1B进行组合构成，图中输入的电压Ui作为TP11测试点的电压，可以从位于R56位置的电源自动调节基准电压调节器上获得，Ui电压的正常值应设在3.5V左右。将途中的UH和UL分别作为电压的上、下线值，这两处的电压可以从唯一R1、R2位置的电压器分压得到。

当电源电压的波动超出了设备自动调压的范围，或者由于电路的误动作使得TP11测试点的电压超过了所设定的上、下限UH、UL的区间范围，电路就会输出高电平，驱动继电器A将常闭触点断开，而由于位于图2中K1位置的主继电器的得回电路与继电器A连接在了一起，常闭触点断开后，根据图示不难看出，主继电器K1的得电回路也就被断开了，此时系统就会失电，从而保护整个设备的工作系统。

（三）改进后的应用效果

2001年我医院购买了美国GE R-500型医用诊断X线机。起初在使用时，经常出现故障，尤其是当电网电压变化较大时（如用电高峰或晚上12点后很少用电）进行拍片，电源经常出现故障；有时即使电路无故障，但此时会引起摄像条件与预设条件会出现不符，导致拍出来的X光片图像质量变差（图像偏暗或偏亮）。后来我把电路按以上图—2方案进行了改进，从那以后拍摄的效果与预想一致——拍出X片质量良好。而且改进后的自动调压电路如果遇电压突变较大时，会立即切断了电源，保护了工作系统。

改进之后的自动调压电路应用到实际中后，使用变压器将系统电源调至420V时，常闭触点立即断开，切断了系统电源，保护了整个系统。

而在电压调整的过程中，经过自动调压后的输出电压也在控制面板上有着直观的显示，方便了操作人员对系统实际工作电压的控制。

四、结语

将改进之后的X线机自动调压电路应用在实际的电路中，通过实际电路的调式，即可使用。改进之后的电路在实际工作中，能有效地通过保护电路自动在电源电压出现异常或者电路误动作时将系统电源切断，从而保护整个工作系统，显示电路则更方便了操作人员对电路进行实时监测，方便了在电路出现问题时进行及时的处理和维修人员的维修工作，提高了工作效率，减少了人力和成本的浪费。但在改进的实际操作过程中也难免会对设备的其它作业能力造成影响，因此，应该对改进的方案进行不断的实践，在实践中检验出不足，并对其不断地完善，从而更好地提高X线机的性能，利用其促进临床诊断和治疗水平的发展，提高医院的经济效益，更好地为公众服务。

参考文献

[1]范能胜.华伦X线机电源自动调压电路的工作原理及故障检修[J].医疗设备信息，2007（6）：93，59.

[2]刘清养.美国费莎DX-425HF数字化高频X线机开关电源的改进[J].医疗装备，2010，23（3）：25-26.

[3]秦志强，罗自力，田兴，王宏宇.PX-100CLK型移动式X线机的电源改装[J].中国医疗设备，2011，24（4）：75-76.

[4]刘长水，张凤祥.GE OEC-8800 C型臂X线机PS3电路原理分析于故障检修[J].中国医疗设备，2011（3）：105-107.

[5]林森财.西门子X光机电源故障检修与缺点改进[J].医疗设备信息，2007（8）：116.

[6]周洪练，冯发文，任社华，丁召. R-500B型X线机电源自动调压电路的改进[J].中国医疗设备，2009，24（1）：90-92.

作者简介：林郑春（1976—），男，福建寿宁人，工程师，研究方向：医用电子设备改进和设计。