[发明专利]一种基于激光供能技术的X射线灯丝电源装置

说明书

本发明涉及一种基于激光供能技术的X射线灯丝电源装置，包括上位机、激光发射模块、供能光纤、光电转换模块、DC/DC电源模块、测量电源模块、灯丝电压电流测量模块、电压测量传输光纤、电流测量传输光纤、光纤接收模块、CPLD模块、高压油箱和灯丝；光电转换模块、DC/DC电源模块、测量电源模块、灯丝测量模块放置在所述高压油箱内，用来实现绝缘、密封和散热；光电转换模块、DC/DC电源模块、测量电源模块的均添加散热片，固定在高压油箱侧壁。本发明实现电气隔离，解决了绝缘技术难以实现和电磁干扰严重的问题，灯丝功率在0‑20W范围内可调，很好地满足了X射线灯丝电源的使用需求。

技术领域

本发明涉及激光技术及其应用领域，尤其涉及一种用于高电压环境下的X射线灯丝电源装置。

背景技术

目前使用的X射线管一般为热电子X射线管。它的原理是在真空管中利用阴极灯丝发射的热电子作为电子源，并在两级间高压电场作用下形成高速电子流轰击对面的阳极靶而产生出X射线。在X射线管工作时，灯丝电源给灯丝加热提供电能。X射线管的阳极与阴极间的管高压需要直流高压电源供电，而灯丝电源一般情况下与高压输出直接相连，与高压电源等电位。

当前X射线电源朝着小型化、数字化、高频化、大功率输出、高电压输出等趋势发展。伴随着这些发展趋势，绝缘体积、绝缘成本和绝缘难度大大增加，对绝缘的要求更加严格。在现有的X射线灯丝电源中，采用的都是变压器隔离的方式，灯丝变压器的初级绕组与低压控制电路等电位，其次级绕组和阴极高压等电位。这种绝缘方式特别是在高电压输出等级的情况下，灯丝变压器初级和次级之间的绝缘要求难以实现。

同时激光供能技术快速发展，并开始在电力、通信、工业等领域中应用。激光供能系统采用激光发射模块产生激光，使用供能光纤取代传统铜线作为能量传输的载体，并采用光电转换模块实现光电能量转换。由于光纤不导电的特性，其可应用在高电压、强电磁干扰等极端恶劣环境下。但现有技术中，受限于光电转换模块的功率，其输出功率一般为0.3W至1W，不能满足X射线灯丝电源的功率要求。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于激光供能技术的X射线灯丝电源装置，采用激光供能的方式，利用激光本身不导电的特性，供能光纤两端没有直接的电联系，实现了电气隔离，绝缘技术难以实现和电磁干扰严重的问题，且电功率在0-20W大范围内可调，很好地满足了X射线灯丝电源的功率要求。

本发明提供如下技术方案：一种基于激光供能技术的X射线灯丝电源装置，包括：上位机、第一激光发射模块、第二激光发射模块、第一供能光纤、第二供能光纤、CPLD模块、第一光电转换模块、第二光电转换模块、DC/DC电源模块、测量电源模块、灯丝电压电流测量模块、电压测量传输光纤、电流测量传输光纤、光纤接收模块、高压油箱和灯丝；所述第一光电转换模块、第二光电转换模块、DC/DC电源模块、测量电源模块、灯丝电压电流测量模块设置在所述高压油箱内，用来实现绝缘、密封和散热；所述第一光电转换模块、第二光电转换模块、DC/DC电源模块、测量电源模块均添加散热片，固定在高压油箱侧壁；上位机负责控制激光发射模块和处理测量的灯丝电压电流数据；

激光发射模块接通电源后产生激光，并将激光耦合到供能光纤中。两个激光发射模块各自发射的激光功率不等，其中第一激光发射模块产生的激光经过光电转换用来给灯丝供电，其大小通过激光发射模块自带的触摸屏直接设置或上位机发送指令进行调节，第二激光发射模块产生的激光经过光电转换模用来给灯丝电压电流测量模块供电，第一激光发射模块产生的激光通过供能光纤传输至第一光电转换模块后，激光转换为电能，再经过DC/DC电源模块稳压后输出，用来给灯丝供电；第二激光发射模块产生的激光通过供能光纤传输至第二光电转换模块后，激光转换为电能，再经过测量电源模块稳压后给灯丝电压电流测量模块供电，测量得到的电压和电流信号通过光纤分别传输给光纤接收模块，光纤接收模块将光信号转换成脉冲频率信号经过CPLD模块处理之后，将数据发送给上位机，上位机计算出灯丝工作时的功率大小，判断灯丝的工作状态并根据灯丝工作情况发送指令调节第一激光发射模块的发射功率，从而实现了灯丝功率的闭环调节。