專利名稱：X線機電腦檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個X線機性能檢測裝置，特別是一個應(yīng)用電腦對X線機的八種參數(shù)進行測量的檢測儀。
為了解X線機輸出性能、提高X線機精度，延長使用壽命，通常需要在X線機上安裝各種監(jiān)測儀表，但這些儀表存在下列問題1、每種儀表只能檢測一種參數(shù)，如需檢測多種參數(shù)則要多種不同儀表配合。因此如同時瞬間觀察不僅所需人多，操作也繁瑣。
2、有些測量儀表為該廠家所生產(chǎn)的X線機專用儀表，缺乏通用性。
3、由于機械儀表本身誤差和肉眼觀察誤差，觀察瞬間指數(shù)時，無法得到精確數(shù)值。
4、現(xiàn)有的測試儀表不能留下永久記錄，不便對照比較。對于X線機零序上下閘時間、電壓無法測量。
本發(fā)明的任務(wù)在于避免和克服上述的困難，利用高壓衰減器和微機接口技術(shù)對X線機的八種參數(shù)進行檢測，該儀器一次通電可同時檢測移相電壓、移相時間、正千伏、負(fù)千伏、電流、下閘電壓、曝光時間、毫安秒值。由數(shù)字顯示打印輸出原機儀表指示數(shù)值及實測數(shù)據(jù)以資比較。
本發(fā)明的構(gòu)成是1、高壓衰減器、2、毫安測量分壓回路、3、曝光時間整流計數(shù)電路、4、采樣及模擬轉(zhuǎn)換電路、5、以Z-80A(CPU)為核心控制，顯示、打印系統(tǒng)，6、X線機測試專用程序，7、四路專用電源。在此高壓衰減器對X線機上的±KV高壓進行衰減，產(chǎn)生±5-0V的電壓并輸入給采樣保持電路，由A/D接口轉(zhuǎn)換后，經(jīng)微機系統(tǒng)找出最大峰值電壓。
毫安測量分壓回路是利用一支電阻串入高壓次級毫安測量回路中進行分壓，獲得峰值為±5V-0V的電壓信號，并輸入給采樣保持電路。通過A/D轉(zhuǎn)換接口由計算機程序進行轉(zhuǎn)換獲取平均值電流、曝光時間。
整流計數(shù)電路是利用高壓初級接通后的電壓，經(jīng)整流后觸發(fā)一個繼電器作為計時標(biāo)志，由微機對這個繼電器所保持的脈沖進行計數(shù)獲得時間。
X線機檢測儀軟件程序是根據(jù)硬件線路的邏輯設(shè)計，將±KV(電壓)，mA(電流)、T(時間)檢測信號，變成0-+5V電壓輸入。三路A/D轉(zhuǎn)換輸入給ADC0809接口，一路T(時間)以開關(guān)量形式提供給CPU。程序采用定時中斷方式控制采樣，根據(jù)輸入?yún)?shù)檢測出上閘啟動曝光時的八種參數(shù)，它們有移相電壓(RV)，移相時間(RT)，正千伏(KV)負(fù)千伏(KV)，電流(mA)。下閘電壓(NV)曝光時間(T)和毫安秒(mAS)值。并將這八種參數(shù)值分別在數(shù)碼管上顯示或在打印機上打印輸出。
本發(fā)明利用微機接口技術(shù)對X線機進行檢測，從根本上改變了老式儀表檢測方法。一次啟動X線機曝光工作，就可檢測出八個測量參數(shù)，(其中有三個參數(shù)是很難用普通儀表檢測到的。)，并具有輸入、顯示、打印記錄的功能。根據(jù)實測結(jié)果表明這種檢測儀誤差小只有2%，超過機械儀表測式精度。以西德西門子為例誤差為3%。本發(fā)明操作簡單，通用性強、體積小，造價低、攜帶方便。如果將該發(fā)明與X線機配套使用每次攝影均能測出X線機在有載情況下的各種參數(shù)從而可確保醫(yī)療上的確診精度和延長機器使用壽命。
以下將結(jié)合符圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述。


圖1是本發(fā)明的整機示意圖。
圖2是本發(fā)明的邏輯框圖。
圖3、圖4圖5是本發(fā)明的電器原理圖。
在圖2中的1中央處理器，是本發(fā)明的核心部件，由圖3圖4可知該部件是一個40條引腳雙列直插式封裝的大規(guī)模集成電路芯片。它的三組總線中，地址總線是十六位，即A15～A0，可直接尋址存貯單元216＝64KB本發(fā)明只對其中4K進行譯碼輸出，I/O接口是利用地址總線的低八位進行尋址，可尋址218＝256個I/O接口，本發(fā)明對80H～9FH接口進行譯碼輸出，地址總線的A10-A0中每根地址線均經(jīng)一個10KΩ電阻接至+5V電源。
數(shù)據(jù)總線是八位，即D7-D0。數(shù)據(jù)與指令在CPU與存貯器，I/O接口之間的傳送是通過數(shù)據(jù)總線進行的，它是一組雙向總線?？刂瓶偩€共十三條，其中三條未用，并將一些控制線進行組合使用。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)通訊、控制采集、運算處理等功能都是由CPU發(fā)出指令來完成的。
本發(fā)明圖2中2、存貯器譯碼(圖3圖4)使用3K字節(jié)存貯單元、地址空間為0000H～07FFH和2800H～2BFFH。使用的存貯芯片為2716EPROM和2114RAM，2716片子連接11根地址線A10～A0可尋址2K字節(jié)，而2114連接10根地址線A9-A0可尋址1K字節(jié)。選用74LS138作為譯碼器，對地址線A13、A12、A11進行譯碼。第一根譯碼輸出線接到EPROM2716的片選端(CE和OE)，第六根譯碼輸出線接到2114RAM片選端。每根譯碼輸出線對應(yīng)2K字節(jié)的內(nèi)存空間，當(dāng)CPU訪問內(nèi)存單元時，在任一時刻，只讀出或?qū)懭胍粋€存貯單元，而對于譯碼器74LS138來說，當(dāng)CPU在訪問存貯器時，它的輸出線只有一根有效(被選中)，對應(yīng)表示CPU訪問的存貯單元所在的芯片被選中。
為了與I/O尋址相區(qū)別，該譯碼器受CPU的MREQ存貯器請求信號控制，本譯碼器允許譯碼控制信號一共有三個A15、A14和MREQ，只有當(dāng)MREQ有效，A15＝A14＝0時，才允許譯碼器對A13、A12、和A11進行譯碼輸出。但譯碼器(74LS138)的三個控制端，只有兩個是低電平有效，一個為高電平有效，為此將A15經(jīng)反相門U11接至譯碼器的高電有效控制端G6。
圖2中的3時鐘電路(圖3圖4)是由XTAL時英晶體，兩個1K電阻一個電容及U11、U12、U13組成。本發(fā)明的時鐘信號是單相系統(tǒng)時鐘，時鐘分為兩部分，一是產(chǎn)生3.9936MHZ脈沖的振蕩電路;二是將3.9936MHZ脈沖二分頻輸出回路，最后輸出的時鐘脈沖信號是，1.9968MHZ，用來協(xié)調(diào)CPU內(nèi)部及儀器各部分邏輯操作。
圖2中的4I/O譯碼電路中，(圖3圖4)譯碼器選用74LS138，(U4)，允許譯碼器控制信號選擇A7＝1、A6＝0、A5＝0。由地址線A4、A3、A2組成8種編碼，所占I/O地址為80H-9FH共32個口地址單元。32個口地址分成8組，每組占4個口地址單元，口地址分配為字形鎖存(只寫)88-8BH，字位鎖存(只寫)8C-8FH，讀鍵盤(只讀)90-93H，A/D轉(zhuǎn)換98-9BH，打印與標(biāo)志9C-9FH。
圖2中的5顯示與鍵盤電路(圖3圖4)設(shè)有六個七段LED顯示塊，組成顯示器。可以顯示十六進制數(shù)碼、小數(shù)點和一些由程序設(shè)定的字符。顯示電路采用74LS273鎖存器口地址為88H的鎖存器是字形鎖存器，即令顯示器顯示的字形代碼通過數(shù)據(jù)總線輸入并鎖存起來?？诘刂窞?CH的鎖存器的功能是字位鎖存器，就是使顯示器的六個顯示塊中的那一個或幾個同時顯示。即將顯示字位數(shù)碼通過數(shù)據(jù)總線寫入并鎖存起來，八個三級管Q1-Q8提供了大電流，以增強字形鎖存器輸出線的負(fù)載能力?？诘刂窞?CH的鎖存器不僅掃描顯示器還同時掃描鍵盤。90H口地址的74LS244(U
)緩沖器，通過90H口將鍵盤輸入到CPU的數(shù)據(jù)總線，檢測是否有一個按鍵觸點閉合。
圖2中的6打印及標(biāo)志位電路(參照圖5)可通過90H地址進行傳送數(shù)據(jù)、并通過74LS367(D7位)查尋打印機工作狀態(tài)。9CH口地址還查尋曝光時間標(biāo)志位(D6位)。曝光時間標(biāo)志位是利用高壓初級接通后的電壓，經(jīng)整流后觸發(fā)一個繼電器作為計時標(biāo)志，由計算機對這個繼電器所保持的脈沖進行計數(shù)獲得曝光時間。所接的X線機高壓初級是500V或250V而切換開關(guān)SW2保證繼電器兩端加入24V電壓使它正常工作。通過查尋標(biāo)志位進行相應(yīng)處理?？蓪⑺袦y量的結(jié)果打印出，供使用或存檔。
圖2中7復(fù)位電路(參照圖5)產(chǎn)生復(fù)位信號RESET有兩種方法一是系統(tǒng)通電自動復(fù)位，在剛接通電源時，由于電容C的作用，使RESET信號保持一暫短時間為低電平(有效)二是使用RESET按鍵，在壓下此鍵期間RESET保持低電平。該儀器的冷啟動、復(fù)位、可強迫Z-80A CPU復(fù)位，并以0000H起始地址執(zhí)行檢測程序。
圖2中8模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(參照圖5)采用ADC0809芯片，分辨度為8位二進制碼。模擬輸入通道8路(1N0～1N7)通過兩端地址碼A、B、C(A2A1A0)則多路開關(guān)可選通8路模擬輸入的任何一路進行A/D變換。本發(fā)明將被測的三路模擬輸入信號+KV、-KV、mA、通過LF398采樣保持器加到ADC0809芯片的三路模擬開關(guān)上，更進一步說，根據(jù)CPU發(fā)來的通道信號地址分時將三路模擬信號加到ADC0809逐次逼近的A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成3位數(shù)字，送入三態(tài)鎖存器，在下一個模擬量被轉(zhuǎn)換成之前三態(tài)輸出鎖存器的數(shù)據(jù)不改變，并隨時可被CPU讀出。每次完成轉(zhuǎn)換后，將對應(yīng)數(shù)送入三態(tài)輸出鎖存器;ADC0809發(fā)出EOC轉(zhuǎn)換完成信號經(jīng)U2，MC14538單穩(wěn)觸發(fā)器送到CPU的lNT端，向CPU發(fā)出請求。CPU接到請求后將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)結(jié)果讀入累加器中，送到固定的內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)等待處理。
圖2中的9采樣保持電路(參照圖5)根據(jù)采樣定理，采樣速率至少是被測系統(tǒng)信號最高頻率的兩倍，為正確表示模擬信號，采樣的速率至少取模擬信號平均頻率的10倍。本發(fā)明根據(jù)需要設(shè)計采樣頻率為被測系統(tǒng)信號的17倍，采樣頻率是由采樣頻率控制器實現(xiàn)解調(diào)的。采樣頻率控制器信號源采用MC1455與可調(diào)的阻容元件組成多諧振蕩器，通過MC14538單穩(wěn)能發(fā)器形成連續(xù)可調(diào)的采樣頻率，輸入給LF398采樣保持器。此電路將采樣值保持在一個高質(zhì)量的電容器中，并由運算放大器加以緩沖，采樣保持時間由采樣頻率控制器MC14538單穩(wěn)觸發(fā)器來控制。
圖2中的10參考電源(參照圖5)為了保證A/D轉(zhuǎn)換的精度，本發(fā)明給A/D轉(zhuǎn)換器和參考電源加了標(biāo)準(zhǔn)電源調(diào)準(zhǔn)電路。采用LM317三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，外接一個可調(diào)電阻獲得所需參考電壓調(diào)整率要好于三端固定穩(wěn)壓器。
圖2中的11(參照圖5)MC1741(U24、U28)運算放大器兩片，做為倒相器使用，因為-KV、mA輸入的是負(fù)相信號、需經(jīng)倒相后才能加到LF398輸入端進行A/D轉(zhuǎn)換。
圖2中的12電流檔位變換電路(參照圖5)采用12.47Ω、18.66Ω、3.18Ω、4.76Ω四只不同阻值的電阻對單相或三相全波整流時的兩檔電流(1000mA或255mA)進行分壓，獲得輸出峰值相同的電壓信號(主要是提高小電流時的檢測精度)。將這個電壓信號輸送到倒相器再供給A/D轉(zhuǎn)換使用。電路中SW1切換250mA兩檔輸入。供CPU檢查判斷、根據(jù)標(biāo)志來確定時對處理程序。
圖2中的13、14、接從X線機上取出經(jīng)高壓衰減器衰減后的高壓信號。由于高壓衰減器是公開技術(shù)(已開過定型會)故在此不贅述。
本發(fā)明是以如下方式工作的一、首先根據(jù)檢測需要按規(guī)定將各路輸入電纜插入檢測儀上的對應(yīng)插孔里。其中包括交流220V電源線。時間標(biāo)志線、+KV-KV輸入線、mA輸入線、在檢測X線過程中可以單路檢測，也可以多路檢測，但在每次檢測時，電源線和時間標(biāo)志線必須連接。因為時間標(biāo)志線還作為曝光啟動的標(biāo)志位。
二、根據(jù)被檢測的X線機類型，判斷出它是單相全波整流或是三相全波整流機，然后將檢測儀面板上的SW1開關(guān)切換到相對應(yīng)的位置上。
三、要判斷時間標(biāo)志線的輸入端電壓是交流220V或500V然后將檢測儀面板上的SW2開關(guān)切換到對應(yīng)的位置上。免得時間標(biāo)志輸入電壓過高，燒壞檢測儀。
四、根據(jù)被測X線機上的輸入電流大小為二檔，一檔255毫安，另一檔為1000毫安將檢測儀面板上的SW5開關(guān)切換到對應(yīng)檔次上以便提高電流的檢測精度和分辨率。
五、打開測試自身電源開關(guān)此時檢測儀的數(shù)碼管應(yīng)顯示符號為“P”。表示檢測儀初始化工作結(jié)束等待啟動檢測。
六、啟動檢測時，請按動鍵盤上的 (啟動)/(q) 鍵，這時數(shù)碼管上的提示符“P”消失。檢測儀開始對X線機進行多路檢測。這時操作員就可以啟動X線機曝光工作。
七、結(jié)束檢測，當(dāng)X線機曝光結(jié)束后，檢測儀就完成一次檢測，這時數(shù)碼管上顯示六位-提示符，通知操作者表示檢測結(jié)束。
八、當(dāng)顯示檢測結(jié)束后，操作者可以按動鍵盤上測試參數(shù)的對應(yīng)鍵，讀出查尋各路檢測結(jié)果。如果查尋+KV值，則可以按+KV鍵，這時數(shù)碼管上顯示出+KV的被檢測值。依此類推。
九、檢測結(jié)束后，如果想寫入X線機表盤參數(shù)，作為檢測與被檢測對照，這時可以按 (寫入)/0 鍵進行寫入?yún)?shù)，提示符為(……)，在這種狀態(tài)下，操作員就可以按動對應(yīng)參數(shù)鍵寫入表盤指示參數(shù)。
例如按-KV鍵，數(shù)碼管顯示“××××-2”這時就可以按0-9鍵寫入?yún)?shù)，可以重復(fù)寫入直到正確為止。利用同樣方法可以寫入+KV、-KV、mA、T、mAS、五個參數(shù)值。(由于用現(xiàn)有儀表只能指示五個參數(shù))寫入后按“打印”鍵就可以同被檢測的參數(shù)一起通過打印機打印出來作為檢測依據(jù)保存。
十、如果在檢測結(jié)果時不需要對照，可以在讀出顯示狀態(tài)下直接按“打印鍵”打印機自動打印被檢測參數(shù)。
十一、在實際操作過程中，如果出現(xiàn)誤操作、或檢測死鎖等現(xiàn)象，可按復(fù)位鍵(RESET)鍵進行總清，重新啟動檢測儀工作，顯示提示符“P”。
十二、檢測工作結(jié)束后，首先關(guān)閉檢測儀自身電源開關(guān)，然后拿掉插入的外接電源線和輸入信號線，放回原箱中。
權(quán)利要求
1.由Z-80A中央處理器1、存貯譯碼器2、時鐘電路3、I/o譯碼電路4、顯示與鍵盤電路5、打印及標(biāo)志位電路6、復(fù)位電路7、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路8、采樣保持電路9、參考電源電路10、MC1741C運算放大器11(兩片)流檔位變換電路12、接高壓衰減器的插件13、14構(gòu)成的X線機電腦檢測儀，其特征在于Z-80A中央處理器1可直接尋址存貯單元216=64KB，其中只對4K進行譯碼輸出、地址總線的A10-A0中每根地址線均經(jīng)九個10KΩ電阻接至+5V電源，控制總線共十三條其中三條未用其它十條進行組合使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測儀其特征在于2存貯譯碼電路中使用的存貯芯片內(nèi)2716EPROM和2114RAM，2716片子連接11根地址線A10～A0可尋址2K字節(jié)，而2114連接10根地址線A9～A0可尋址1K字節(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的檢測儀其特征在于選用74LS138作為譯碼器，第一根譯碼輸出線接到EPROM2716的片選端(CE和OE)，第六根譯碼輸出線接到2114RAM片選端，高電有效控制端G6經(jīng)反相門U11接A15。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測儀其特征在于3時鐘電路是由XTAL石英晶體、兩個1K電阻、一個電容及V11、V12、V13組成，最后輸出的時鐘脈信號是1.9968MHZ，用來協(xié)調(diào)Z-80A CPU內(nèi)部及儀器各部分的邏輯操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測儀其特征在于4I/O譯碼電路中，譯碼器選用74LS138(V4)，允許譯碼管控制信號選擇A7＝1、A6＝0、A5＝0，由地址線A4、A3、A2組成八種編碼，所占I/O地址為80H-9FH共32個口地址單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測儀器其特征在于5顯示與鍵盤電路設(shè)有六個七段LED顯示塊，可顯示十六進制數(shù)碼、小數(shù)點和一些由程序設(shè)定的字符。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測儀其特征在于顯示采用74LS273鎖存器地址為88H的鎖存器是字形鎖存器，即令顯示器顯示的字形代碼通過數(shù)據(jù)總線輸入并鎖存。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測儀其特征在于6打印標(biāo)志位電路中利用高壓初級接通后的電壓，經(jīng)整流后觸發(fā)一個繼電器作為計時標(biāo)志，由計算機對這個繼電器所保持的脈沖進行計數(shù)獲得曝光時間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測儀，其特征在于8模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中，通過LF398采樣保持器將+KV、-KV、mA模擬信號加到0809芯片的三路模擬開關(guān)上，由CPU發(fā)來的通道號地址分時將三路模擬信號加到ADC0809逐次逼近的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成3倍數(shù)字送入二態(tài)輸出鎖存器，在下一個模擬量被轉(zhuǎn)換完成之前三態(tài)鎖存器的數(shù)據(jù)不變，并隨時可被CPU讀出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測儀其特征在于9采樣保持電路設(shè)計采樣頻率為被測系統(tǒng)信號的17倍并由采樣頻率控制器MC14538實現(xiàn)解調(diào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測儀其特征在于10參考電源是采用LM317三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，外接一個可調(diào)電阻獲得所需參考電壓值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種X線機電腦檢測儀、該儀器以Z-80A(CPU)為控制核心，配有譯碼器、內(nèi)存貯器、數(shù)碼顯示器、輸入鍵盤、打印機、時鐘發(fā)生器、復(fù)位電路、采樣保持電路、電壓變送器構(gòu)成微機處理系統(tǒng)，可對國內(nèi)外各種型號的X線機的移相電壓，移相時間、正千伏、負(fù)千伏、電流、下閘電壓、曝光時間、毫安秒值，八種參數(shù)進行檢測，有利于提高X線機在醫(yī)療上的確診精度，延長其使用壽命。
文檔編號G01R19/175GK1041505SQ8810662
公開日1990年4月18日 申請日期1988年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月8日
發(fā)明者陳寶山, 王躍明 申請人:中國人民解放軍空軍長春醫(yī)院, 吉林省計算機技術(shù)研究所