安检用X射线发生器的故障诊断系统及方法

摘要

本发明公开了一种安检用X射线发生器的故障诊断系统及方法，至少包括：S1、判断X射线发生器是否开启，当X射线发生器开启时，则开始执行后续步骤；S2、寻找故障源头：具体为：判断X射线发生器的正负高压变压器和倍压电路是否正常，判断X射线发生器的矿物质油是否泄露，判断X射线发生器的X射线管是否正常；当该步骤中的三个检测环节都工作正常时，则执行步骤S3；S3、检测X射线发生器的电缆、保险管和X射线控制器是否正常。本发明通过望闻覌观测对X射线发生器的不同部件进行有针对性的检测，即本发明提高了安检设备X射线发生器故障判断的准确性，提高安检设备运行的可靠性，确保安全检查工作的顺利开展。

说明书

技术领域

本发明属于安检设备系统技术领域，尤其涉及一种安检用X射线发生器的故障诊断系统及方法。

背景技术

X射线安全检查设备(亦称安检设备)广泛应用于机场、车站、港口、大型活动等重要场所的安全防范。该类设备使用X射线探测被检查物品。X射线发生器用于为安检设备产生高稳定的X射线，为X射线扫描被检查物品提供基本的物质条件。X射线发生器功率大，电压高，电路中一些元器件所受应力较大，X射线管为电真空器件，且有一定的使用期限，加之某些地方使用环境差，又缺乏必要的养护，因此造成安检设备X射线发生器的故障较多，影响安全检查工作的正常进行。

X射线发生器由X射线源及X射线控制器构成。

系统对被检物品进行扫描的扇形X射线束是由安检设备的X射线源产生的，安检设备的X射线源为一整体，各个部件封装在一起，以矿物质油来冷却、绝缘。X射线源内的高压变压器与倍压整流电路产生的+70KV、-70KV高压，在X射线管的阳极与阴极间形成了140KV的高压。由灯丝变压器供给的灯丝热电流在高压电场作用下产生热电子发射，形成电子流向阳极射去，电子流打到阳极急剧减速而发出锥形X射线束。准直器将锥形的X射线束变成一束很薄的有一定初射角的扇形射线束。X射线管阳极与阴极间的电路称束流(阳极电流)IA，灯丝变压器初级电流称热流IH。X射线源中的取样电路将经取样电阻分压后的高压与束流取样信号送回控制电路。

X射线源控制器是X射线源工作的保证，它给X射线源提供高压驱动和灯丝电流驱动，并控制高压与灯丝电流的稳定，保证X射线的质量。X射线控制器主要包括以下几个部分：

1.供电电路

供电电路引进经滤波器除去噪声的220VAC，送至X射线源控制器的变压器初级，在其次级产生三组电压。

第一组：20VAC，经整流、三端稳压组件7815稳压及电容滤波，产生15VDC；

第二组：110VAC，用以产生灯丝电流；

第三组：两路167VAC，经跨接、整流1产生310VDC的高压供电，送到高压驱动部分。

2.高压控制电路

高压控制电路由X射线源控制板(XGCB)上的高压控制调节部分和功率放大板(XPOW)上的高压驱动部分组成。控制过程是：逻辑开关接收安检设备控制中心(CCPU)发出的开关X射线的使能信号(GEON、)来控制脉宽调制器的输出，并将高压取样信号和预置基准进行比较，将其差值送人一个比例积分器中，得出的控制电源来控制脉宽调制器输出信号的占空比，从而形成了一个闭环自动控制过程。脉宽调制器输出的脉冲电压，送人高压驱动部分，分别推动两只TMOS管，使其分别导通，来驱动X射线源中的高压变压器。高压控制电路还具有外电网电压过高等异常保护功能。

3.束流控制电路

束流控制电路在安检设备的X射线源控制板上。X射线不发射时，给X射线管灯丝提供预热电流；在X射线发生时，控制灯丝的加热功率，使单位时间由灯丝上射出的电子数稳定。束流控制电路与高压控制电路的控制方式及功率驱动原理基本相同。

X射线发生器的不同故障反映在现象上往往雷同，即安检设备无图像产生或图像质量不佳。当X射线发射不稳定时，将影响图像的质量；当X射线无发射时，将无图像生成。而出现上述现象的原因却不局限于X射线发生器的故障。故障现象无差异，这就给分析判断故障增加了难度。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种能够高效准确地找出X射线发生器故障发生位置的安检用X射线发生器的故障诊断系统及方法。

本发明所采用的具体技术方案为：

一种安检用X射线发生器的故障诊断方法，当X射线接收器无法接收到影像信息或者是接收到的影像信息不稳定时，则执行该故障诊断方法；包括如下步骤：

S1、判断X射线发生器是否开启，当X射线发生器开启时，则开始执行后续步骤；

S2、寻找故障源头：具体为：

判断X射线发生器的正负高压变压器和倍压电路是否正常，具体为：首先在时间段T获取X射线发生器产生高压放电声响的次数N，然后将次数N与阈值M进行比较，当N大于M时，则正负高压变压器和倍压电路发生故障，否则，正负高压变压器和倍压电路工作正常；

判断X射线发生器的矿物质油是否泄露，具体为：首先获取X射线源固定承载底盘的实时图像信息，然后通过图像处理获取X射线源固定承载底盘表面的矿物质油面积S，当矿物质油面积S大于零时，则认为X射线发生器的矿物质油发生泄露，否则，X射线发生器的矿物质油未泄露；

判断X射线发生器的X射线管是否正常，具体为：首先获取X射线源的温度T1，然后将温度T1与阈值温度T0进行比较，温度T1大于阈值温度T0时，则X射线管发生故障，否则，X射线管工作正常；

当该步骤中的三个检测环节都工作正常时，则执行步骤S3；

S3、检测X射线发生器的电缆、保险管和X射线控制器是否正常。

进一步，T不小于20分钟。

更进一步，T＝30分钟，M＝5。

更进一步，当相邻两次的声响小于3s时，则仅统计一次声响。

进一步，所述图像处理的过程为：将实时图像信息与原始图像信息进行差值运算，然后统计非零的像素点个数，将像素点的个数与每个像素点的面积进行乘积运算进而得出矿物质油面积S。

更进一步，所述实时图像信息与原始图像信息均为灰度图像。

一种安检用X射线发生器的故障诊断方法的系统，包括：

用于采集声响信号的声音传感器；

用于采集图像信息的图像传感器；

用于获取温度信息的温度传感器；

用于检测X射线发生器的电缆、保险管和X射线控制器是否正常的万用表、电流表、电压表和示波器；

以及用于接收上述声音传感器、图像传感器和温度传感器输出信号，并对输出信号进行分析处理的控制器。

本发明的优点及积极效果为：

本发明通过望闻覌观测对X射线发生器的不同部件进行有针对性的检测，具体为，通过声响信息对正负高压变压器和倍压电路是否正常进行判断，通过图像处理手段对矿物质油是否泄露进行检测，通过温度信息对X射线管是否正常进行检测，通过万用表、电流表、电压表和示波器对电缆、保险管和X射线控制器是否正常进行检测，通过上述多种检测手段进行高效准确地获取故障的准确位置；即本发明提高了安检设备X射线发生器故障判断的准确性，提高安检设备运行的可靠性，确保安全检查工作的顺利开展。经实际测试和验证，效果良好。

附图说明

图1是本发明实施例的结构框图；

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

请参阅图1：一种安检用X射线发生器的故障诊断方法，当X射线接收器无法接收到影像信息或者是接收到的影像信息不稳定时，则执行该故障诊断方法；包括如下步骤：

S1、判断X射线发生器是否开启，主要是判断电源是否正常供电和X射线发生器的开关是否正常开启，当X射线发生器开启时，则开始执行后续步骤；

S2、寻找故障源头：具体为：

判断X射线发生器的正负高压变压器和倍压电路是否正常，具体为：首先在时间段T获取X射线发生器产生高压放电声响的次数N，然后将次数N与阈值M进行比较，当N大于M时，则正负高压变压器和倍压电路发生故障，否则，正负高压变压器和倍压电路工作正常；一般情况下：T不小于20分钟。在本优选实施例中，T＝30分钟，M＝5。为了减小误差：当相邻两次的声响小于3s时，则仅统计一次声响。

判断X射线发生器的矿物质油是否泄露，具体为：首先获取X射线源固定承载底盘的实时图像信息，然后通过图像处理获取X射线源固定承载底盘表面的矿物质油面积S，当矿物质油面积S大于零时，则认为X射线发生器的矿物质油发生泄露，否则，X射线发生器的矿物质油未泄露；在本优选实施例中，所述图像处理的过程为：将实时图像信息与原始图像信息进行差值运算，然后统计非零的像素点个数，将像素点的个数与每个像素点的面积进行乘积运算进而得出矿物质油面积S。为了提高数据处理的效率，所述实时图像信息与原始图像信息均为灰度图像。

判断X射线发生器的X射线管是否正常，具体为：首先获取X射线源的温度T1，然后将温度T1与阈值温度T0进行比较，温度T1大于阈值温度T0时，则X射线管发生故障，否则，X射线管工作正常；阈值温度T0为X射线管正常工作时的上限温度；不同型号的X射线管上限温度是不同的；

当该步骤中的三个检测环节都工作正常时，则执行步骤S3；

S3、检测X射线发生器的电缆、保险管和X射线控制器是否正常。

一种安检用X射线发生器的故障诊断方法的系统，包括：

用于采集声响信号的声音传感器；

用于采集图像信息的图像传感器；为了保证图像传感器的采集质量，还可以包括补光用的照明灯具；

用于获取温度信息的温度传感器；

用于检测X射线发生器的电缆、保险管和X射线控制器是否正常的万用表、电流表、电压表和示波器；

以及用于接收上述声音传感器、图像传感器和温度传感器输出信号，并对输出信号进行分析处理的控制器。

针对于上述优选实施例：

本发明的诊断过程主要包括四部分，即：听、触、观、测，具体内容如下：

一、听---即听声响，

声源：X射线源内正负高压变压器及倍压电路，

产生原因：高压放电，

后果：中断高压供给，

故障标准：声响频次f≥20次/分钟，测量周期30分钟，每分钟相邻声响间隔小于等于3按秒的次数达到5次以上。

二、观---观察油渍的面积。

来源：X射线源内的矿物质油；

产生原因：X射线源密封不好；

后果：导致X射线源内部件绝缘程度降低；

故障量化标准：污染X射线源固定承载底盘面积之和≥0.75㎡。

适用机型：侧照式(卧式)与底照式。

三、触---即触摸温度。

热源：X射线源内的X射线管；

产生原因：电能全部转或部分为热能，导致X射线源较正常情形下温度上升；

后果：无X射线产生或X射线质量下降；

故障量化标准：X射线源的温度≥52℃

四、测---测试、测量与检测相关指标

具体内容如下：

1.测试区分X射线发生器的故障与非X射线发生器的故障，

2.测量检查X射线发生器的电缆、X射线源、指示灯、元器件、保险管，

3.测试检查X射线控制器是否正常，

4.通过测试X射线控制器与X射线产生器，判定是X射线控制器的故障还是X射线源的故障。

在上述四种手段中，“听、观、触”用于判定X射线产生器(X射线源)的损坏；“测”用于区分X射线发生器与非X射线发生器的故障以及X射线源于X射线控制器的故障。

一、判断X射线源故障

1.听声音，判别识别方法是：打开X射线安全检查设备的机柜，利用声音传感器采集X射线源内有无高压放电声响，如果有，使用分钟计时器测量一分钟内高压放电声的次数，当每分钟的声响次数大于等于20次时，即可判定X射线源已经损坏，需要立即更换。

此时，即使能发出射线，由这样的射线源发出的X射线无论从能量上还是连续性上都是不稳定的，此X射线扫描被检查物获得的图像质量无法保证。

2.观察油渍的面积。判别方法是：打开X射线安全检查设备的机柜，利用图像传感器采集X射线源固定承载底盘的图像，通过图像分析得出是否有油渍，如有，测量油渍污染面积，当污染面积之和大于0时，则认为存在故障，作为优选，当油污面积大于等于0.75㎡时，表明X射线源中的矿物质油泄露得比较多，导致X射线源内绝缘性能降低，即可判定X射线源损坏。此方法仅适用于判定侧照式(卧式)与底照式X射线安全检查设备X射线产生器(X射线源)的损坏。

3.触摸温度。判别方法是：打开X射线安全检查设备的机柜，测量X射线安全检查设备的X射线源外壳的接地状况，确认接地良好时，用温度传感器触摸X射线源外壳，感觉外壳温度异常时，将万用表功能旋钮置于温度测量处，表笔置于相应插口，测量X射线源的外壳的温度，当外壳温度大于等于52℃时，即可判定X射线源(X射线产生器)故障。

四、.测试、测量与检测相关指标。具体内容如下：

1.区分X射线发生器的故障与非X射线发生器的故障。

当安检设备出现无图像产生或生成图像质量不佳的故障时，其故障的原因

可以是多种的，既可以是X射线发生器的故障，也可以是图像处理部分的故障，还可以是输送部分的异物所致。因此当上述故障现象出现时，应首先判明X射线发生器的故障与非X射线发生器的故障。

A.观察X射线是否发射。当安检设备进行物品检查时，观察安检设备操

作键盘及通道出入口处的X射线指示灯是否燃亮：如燃亮，即有X射线发生；如不燃亮，即无X射线发生。无X射线发生即可判定是X射线发生器的故障。

B.当安检设备进行物品检查时，安检设备操作键盘及通道出入口处的X射线指示灯燃亮时(即有X射线发射)，还要用通用测试仪器(三用表、示波器)测量下表的指标，指标全部正确即说明X射线发生器正常，否则即可判定X射线发生器故障。

2.直观检查X射线发生器的电缆、X射线源、指示灯、元器件、保险管，通过触摸、观察、倾听X射线发生器的如下部件判断故障与否：

A.电缆，包括X射线发生器的供电电缆、X射线发生器与系统控制部分的通信电缆、X射线控制器与X射线源连接的电缆，有无断路、焦糊、破损。

B.X射线源，有无严重漏油、爬油，有无高压放电声响现象。

C.XGCB板上的指示灯H3是否燃亮，此指示灯燃亮说明电网电压过高，待电网电压回落X射线发生器即可恢复正常。

D.元器件，观察有无焦糊、破损。

E.保险管，观察X射线控制器母版上的四个保险管及XPOW板上的四个保险管是否熔断。

3.检查X射线控制器是否正常，

A.首先检查X射线控制器变压器初级供电及次级输出。

B.观察XGCB板上的H2、H4、H5是否燃亮，H2燃亮为正高压取样异常，H4燃亮指示灯丝电流过高，H5燃亮指示灯丝电流过低。

C.测量高压预置值、灯丝电流预置值、正高压取样值、付高压取样值、束流值是否在正常范围内，如有一项指标异常即为X射线控制器故障。

D.在拔下XPOW板上的短路插的情形下，测量高压驱动波形，如不正确，则说明X射线控制器有故障。

4.判定是X射线控制器的故障还是X射线源的故障。

闭合XGCB板上的手动发射X射线开关，射线发射不正常时(现象表现为：XGCB板上X射线发射指示灯不燃亮、闪烁燃亮、不能持续燃亮即不能持续发射X射线)，拔下XPOW板上的短路插，用示波器测量高压驱动波形，如正确，再测量灯丝电流值、灯丝驱动波形、高压预置值、灯丝预置值、束流值。当上述指标正常时，则说明X射线源坏了；当上述指标不正常时，则首先说明X射线源控制器有问题。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。