新型X射线指示装置的研究设计

　　目前医院放射科放射医疗设备的X射线防护指示装置一般采用贴有射线标志的灯箱,并与检查室的门连锁。指示装置的功率一般在40 W左右，且不能反映放射设备的射线产生情况。新型X射线防护指示灯箱采用高亮度LED作为光源，在不对放射设备做任何改动的前提下，利用闭环霍尔电流传感器对放射设备用电电流的变化进行检测，从而判断放射设备是否产生了X射线，输出的控制信号对指示面板上的射线动态显示驱动电路进行控制。整机功耗<8W。

　　1 X射线指示面板的设计

　　指示面板上的指示内容分两部分，左半部分是“射线有害,灯亮勿入”的静态显示,右半部分是射线动态指示。

　　指示面板的制作可选用亚克力板或普通半透明有机玻璃板，前者需要专业的加工工艺，价格较高;而后者完全可以自己动手制作，

价格便宜。面板左半部分的指示受门机连锁控制,由于指示用光源为高亮LED,因此需要配置相应的驱动电路。右半部分指示受射线产生检测电路控制,其指示方式为闪动指示(见图1)。

　　2 射线产生检测电路的设计

　　对于放射设备,产生射线时，其供电电流与设备静态时相比，有明显的变化，我们正式基于这种变化，利用闭环霍尔电流传感器，作为射线产生检测电路的设计思路。

　　2.1 闭环霍尔电流传感器原理

　　闭环霍尔电流传感器又称磁平衡式电流传感器，也称补偿式传感器，即原边电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈电流所产生的磁场进行补偿，其补偿电流Is精确的反映原边电流Ip，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态(见图2)。

　　闭环霍尔电流传感器具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起到指示零磁通的作用，此时可以通过Is来测试Ip。当Ip变化时，平衡受到破坏，霍尔器件有信号输出，即重复上述过程重新达到平衡。

被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1 μs，这是一个动态平衡的过程。因此，从宏观上看，次级的补偿电流安匝数在任何时间都与初级被测电流的安匝数相等，即有如下等式：