X射線機控制器研制.pdf

1、工業(yè)CT(ICT)是計算機斷層成像技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，目前也是一種飛速發(fā)展的高技術(shù)，其廣泛應(yīng)用于航天、航空、鑄造等領(lǐng)域。其中X射線源系統(tǒng)是每個工業(yè)CT必不可少的部分，它主要由X射線管、高壓發(fā)生器、控制器、電源單元、冷卻器、高壓電纜等部分組成。在X射線機曝光中，X射線管的容量主要決定于管電壓、管電流和曝光時間三者的乘積，其均通過控制器對高壓發(fā)生器的控制來改變，可見控制器的可靠性對X射線機的影響非常大。
　　工業(yè)CT使用的X射線源系統(tǒng)是X

2、射線無損檢測用的通用設(shè)備，市供的X射線源系統(tǒng)一般有配套的硬件控制器，但這些控制器大多功能單一，只能執(zhí)行簡單的操作，如開源、關(guān)源、設(shè)置參數(shù)值等。另一方面，配套的控制器只能對X射線源系統(tǒng)進(jìn)行單獨的控制，工作人員在CT掃描過程中，需對工業(yè)CT控制系統(tǒng)及X射線源分開操作，使用非常不方便。本課題即是針對這種現(xiàn)狀，研制一臺高性能的X射線機控制器，其不僅能夠?qū)射線源系統(tǒng)進(jìn)行高效的控制，還能夠與工業(yè)CT控制系統(tǒng)互通狀態(tài)信號。
　　本文以美國Sp

3、ellman公司的高壓發(fā)生器為研究對象，在其軟、硬件的基礎(chǔ)上進(jìn)行消化、吸收和國產(chǎn)化。根據(jù)控制要求，提出了基于SOPC的系統(tǒng)解決方案，以FPGA為主控芯片，在FPGA中嵌入NiosII軟核，將CPU、存儲器、I/O接口、鎖相環(huán)等系統(tǒng)設(shè)計所必需的模塊集成到一片F(xiàn)PGA上，構(gòu)成一個可編程的片上系統(tǒng)。同時由于多任務(wù)的需要，設(shè)計中在NiosII軟核中嵌入了實時操作系ucosII，將不同的功能劃分成不同的任務(wù)進(jìn)行處理使得設(shè)計大大簡化。本文首先根據(jù)系

4、統(tǒng)需求進(jìn)行了系統(tǒng)的方案選擇，然后詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，硬件設(shè)計包括FPGA最小系統(tǒng)的設(shè)計和外圍電路的設(shè)計，軟件設(shè)計包括NiosII軟核的定制和ucosII的任務(wù)設(shè)計，最后進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試。
　　本文實現(xiàn)的射線機控制器除具備傳統(tǒng)射線機控制器基本的開停機、設(shè)置參數(shù)功能外，還具有重要參數(shù)監(jiān)測、工作模式選擇、故障自處理及與上位機和工業(yè)CT系統(tǒng)通信的功能。經(jīng)過系統(tǒng)測試表明，該控制器能夠滿足設(shè)計的要求，實現(xiàn)了系統(tǒng)預(yù)期的功能。由于本