工业CT系统X射线源控制的研究与实现

摘要

工业CT(Industrial Computed Tomography，简称ICT)是无损检测的一种重要手段，广泛应用于航天、航空、铸造等领域，检测对象有普通工件、导弹、火箭发动机、军工品等，西方发达国家均投入了大量的人力、物力对其深入研究。射线源是工业CT的重要组成部分，射线源的剂量率、焦点、剂量稳定性、能谱等是决定工业CT系统性能指标的关键因素。
　　目前工业CT使用的X射线源系统是X射线无损检测用的通用设备。在CT扫描过程中，X射线源作为一个独立运行的子系统，工作人员要对CT系统和X射线源分开操作，无法通过工业CT控制系统对其实时控制；同时存在安全问题，可能会发生辐射剂量泄漏从而对工作人员的人身安全造成危害；而且分开操作带来的设备成本会大大增加。
　　为了实现工业CT对射线源的精确控制，首先对工业CT常用射线源系统(X射线机和电子直线加速器)的结构、机理及技术参数进行了深入研究，并结合工业CT的需求，对射线源控制软件进行功能设计，采用VC开发环境下的C++编程语言，利用RS-485总线及多线程技术完成对其精确控制。该设计将计算机技术、通讯技术融于射线源控制系统中，有利于提高射线源监控系统的智能化程度，避免了传统射线源控制方式维修及升级困难的弊端；另一方面工作人员可通过CT控制系统对射线源监控，使用方便且安全性提高。
　　在此基础上设计的控制系统功能强大，除具备传统射线源控制器基本的开停机、设置参数、显示信息功能外，还具有重要参数监测、工作模式选择及故障自处理功能。本设计中X射线源具有工业CT、训机和胶片照相三种工作模式，训机模式是针对X射线机第一次开机或者久置未使用时专门设计的一种工作模式，以防止损坏X射线管并延长其使用寿命。作者以美国Spellman公司的XRV450PN型高压发生器及北京机械工业自动化研究所开发的9MeV高能X射线源为特定对象，对其进行系统测试，测试结果达到设计要求。
　　作者设计并实现的射线源控制器应用在450KV低能X射线源工业CT控制系统及9MeV驻波电子直线加速器工业CT控制系统中，系统工作稳定，性能良好。

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目录

1 绪论

1.1 工业CT概述

1.2 课题的研究背景及意义

1.3 课题的主要研究内容

2 工业CT系统射线源的分析与研究

2.1 工业CT射线源类型

2.2 X射线机的基本原理及其技术参数

2.3 电子直线加速器的基本原理及其技术参数

2.4 本章小结

3 工业CT射线源控制的需求分析与总体设计

3.1 工业CT射线源控制的需求分析

3.2 工业CT射线源控制的总体方案设计

3.3 开发软件系统方案选取

3.4 RS-485总线在工业控制中的应用

3.5 本章小结

4 工业CT射线源控制的软件开发与仿真测试

4.1工业CT射线源监控平台设计及简介

4.2 数据通讯

4.3 X射线机软件控制系统功能模块开发

4.4 电子直线加速器监控软件开发

4.5 系统仿真测试

4.6本章小结

5 系统测试

5.1 实验环境

5.2通讯协议校验码的测试

5.3 测试中出现的一些问题分析

5.4测试结果分析

5.5本章小结

6 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献

附 录