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    功率和頻率控制組件以及相應的控制磁控管的方法技術

    技術編號:15231076 閱讀:536 留言:0更新日期:2017-04-27 18:28
    一種控制磁控管到設定功率和設定頻率的方法,包括:接收磁控管的被設定的需求功率和需求頻率;產生與需求功率對應的檢波信號;設定高壓調制器的高壓和電磁鐵線圈的電流;將磁控管的實際輸出功率對應的采樣信號與被設定的需求功率對應的檢波信號進行比較,并且將設定的需求頻率對應的信號與磁控管的實際輸出頻率對應的信號進行比較;若功率信號比較結果是不一致的,則對高壓調制器的高壓和電磁鐵線圈的電流調節以使磁控管的實際輸出功率達到被設定的需求功率;同時若頻率信號比較結果是不一致的,則通過耦合到磁控管的頻率調諧單元調節磁控管的實際輸出頻率直到與被設定的需求頻率一致。

    Power and frequency control assembly and method for controlling the same

    A method to control the magnetron, set power and frequency set includes: receiving the magnetron is a set of power demand and demand frequency; the detection signal corresponding to the demand of power generation; current setting high voltage modulator and high-pressure solenoid coil; the detection signal of the actual output power of the magnetron corresponding to the sampling signal and set the corresponding power demand are compared, and the actual output signal frequency signal and the corresponding frequency magnetron demand corresponds to the set of comparison; if the power signal comparison results is inconsistent, then the current of the high voltage modulator and high pressure solenoid coil to regulate the actual output power of the magnetron to power demand is set; at the same time, if the frequency of the signal comparison results are inconsistent, the frequency tuning unit is coupled to the magnetron magnetic regulation The actual output frequency of the control is consistent with the required frequency.

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及磁控管領域,具體涉及磁控管的頻率和/或功率控制。
    技術介紹
    圖1示出了一種現有技術中的控制組件10,該控制組件10與加速管20耦合。具體地,該控制組件10包括磁控管11、與磁控管11耦合的高壓調制器12、電磁鐵線圈13以及傳輸波導14、與傳輸波導14耦合的耦合器15以及與耦合器15耦合的隔離器16。具體地,磁控管11通過傳輸波導14、耦合器15和隔離器16耦合到加速管20上。其中,前述高壓調制器12可以提供高壓;電磁鐵線圈13在由單獨的電磁鐵電源17或者高壓調制器12分出的電路通入電流時可以提供磁場;磁控管11在高壓和磁場激勵下可以產生一定功率以及一定頻率的微波,該微波通過磁控管11和加速管20之間的元件饋入到加速管20內。另外,該磁控管11還耦合有頻率調諧單元18,用于調節該磁控管11的頻率,在一種圖1所示的實施例中,該頻率調諧單元18可以為自動頻率控制系統(AFC,AutomaticFrequencyController)。對于圖1所示的控制組件10而言,控制組件10有幾個輸出指標,例如輸出功率、輸出頻率及穩定性。其中,控制組件10的輸出功率大小由高壓調制器12輸出高壓和電磁鐵線圈13產生的磁場決定的,控制組件10的輸出頻率主要由與磁控管11耦合的頻率調諧裝置18調節,穩定性主要取決于高壓調制器12產生的高壓與電磁鐵線圈13產生磁場的匹配狀態。為得到適應于已被限定特定輸出能量(如10MeV或者6MeV)的加速管20對功率和頻率的特定化的需要,通常有必要對圖1的控制組件10進行手動調試。目前的手動調試過程一般包括根據功率大小適當調節高壓調制器高壓、根據微波波形適當調節電磁鐵磁場大小以及根據檢測到的微波頻率通過頻率調諧單元調節頻率。然而,根據功率要求調節高壓及磁場時會影響頻率,根據頻率要求調節頻率時也會影響功率,因此這三個調節過程相互影響,難以實現對功率和頻率的精準調節。
    技術實現思路
    根據本專利技術的第一實施例的一個方面,本專利技術提供了一種功率控制組件,包括:磁控管;高壓調制器,與所述磁控管耦合,以產生高壓;電磁鐵線圈,與所述磁控管耦合,以產生磁場;信號采集單元,與所述磁控管耦合,以采集所述磁控管的實際輸出功率對應的采樣信號;存儲器,預存儲所述磁控管的輸出功率與所述高壓調制器的高壓以及所述電磁鐵線圈的電流的對應關系以及所述磁控管的輸出功率和對應的檢波信號的關系;檢波信號產生單元,根據所述被設定的需求功率以及所述磁控管的輸出功率和其對應的檢波信號的關系產生與所述被設定的需求功率對應的檢波信號;信號比較單元,與所述信號采集單元和所述檢波信號產生單元分別耦合,以將所述信號采集單元采集的采樣信號與所述檢波信號產生單元產生的檢波信號進行比較;控制單元,與所述高壓調制器、所述電磁鐵線圈、存儲器和所述信號比較單元分別耦合,當其收到所述磁控管的被設定的需求功率時,根據所述存儲器存儲的對應關系設定所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流,并且根據所述信號比較單元的結果對所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流進行調節以使所述磁控管的實際輸出功率達到被設定的需求功率。根據本專利技術的第一實施例的另一個方面,提供了一種直線加速器組件,包括加速管以及功率控制組件,所述控制組件如前所述,其中,所述功率控制組件的磁控管與所述加速管耦合。根據本專利技術的第一實施例的再一個方面,提供了一種控制磁控管到設定功率的方法,其中,所述磁控管與高壓調制器和電磁鐵線圈耦合,所述方法包括:接收所述磁控管的被設定的需求功率;產生與被設定的需求功率對應的檢波信號;根據預存儲的所述磁控管的輸出功率與所述高壓調制器的高壓以及所述電磁鐵線圈的電流的對應關系設定所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流;將所述磁控管的實際輸出功率對應的采樣信號與被設定的需求功率對應的檢波信號進行比較;若比較結果不一致,則調節所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流以使所述磁控管的實際輸出功率達到被設定的需求功率。根據本專利技術的第二實施例的一個方面,提供了一種功率和頻率控制組件,包括:磁控管;高壓調制器,與所述磁控管耦合,以產生高壓;電磁鐵線圈,與所述磁控管耦合,以產生磁場;頻率調諧單元,與所述磁控管耦合,以調節所述磁控管的實際輸出頻率;頻率產生單元,產生與所述磁控管的被設定的需求頻率對應的信號;信號采集單元,與所述磁控管耦合,以采集所述磁控管的實際輸出頻率以及實際輸出功率對應的采樣信號;存儲器,預存儲所述磁控管的輸出功率與所述高壓調制器的高壓以及所述電磁鐵線圈的電流的對應關系、所述磁控管的輸出功率和其對應的檢波信號的關系;檢波信號產生單元,根據所述磁控管的被設定的需求功率以及所述磁控管的輸出功率和檢波信號的對應關系產生與所述被設定的需求功率對應的檢波信號;信號比較單元,與所述頻率產生單元、所述信號采集單元和所述存儲器分別耦合,以將來自所述頻率產生單元的信號與所述信號采集單元采集的輸出頻率對應的信號進行比較,并且將來自所述信號采集單元的輸出功率對應的采樣信號與所述檢波信號產生單元產生的檢波信號進行比較;控制單元,與所述高壓調制器、所述電磁鐵線圈、存儲器、所述信號比較單元和頻率調諧單元分別耦合,當其收到所述磁控管的被設定的需求功率時,根據所述存儲器預存儲的對應關系設定所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流,并且根據所述信號比較單元的結果對所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流進行調節以使所述磁控管的輸出功率達到被設定的需求功率;并且當其收到所述磁控管的被設定的需求頻率時,根據所述信號比較單元的結果對所述頻率調諧單元進行調節以使所述磁控管的輸出頻率達到被設定的需求頻率。。根據本專利技術的第二實施例的另一個方面,提供了一種直線加速器組件,包括加速管以及功率和頻率控制組件,所述功率和頻率控制組件如前所述,其中,所述功率和頻率控制組件的磁控管與所述加速管耦合,其中,所述加速管為固定頻率的加速管。根據本專利技術的第二實施例的再一個方面,提供了一種控制磁控管到設定功率和設定頻率的方法,包括:接收所述磁控管的被設定的需求功率和需求頻率;產生與被設定的需求功率對應的檢波信號;根據預存儲的所述磁控管的輸出功率與所述高壓調制器的高壓以及所述電磁鐵線圈的電流的對應關系設定所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流;將所述磁控管的實際輸出功率對應的采樣信號與所述被設定的需求功率對應的檢波信號進行比較,并且將所述設定的需求頻率對應的信號與所述磁控管的實際輸出頻率對應的信號進行比較;若功率信號比較結果是不一致的,則對所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流調節以使所述磁控管的實際輸出功率達到所述被設定的需求功率;同時若頻率信號比較結果是不一致的,則通過耦合到所述磁控管的頻率調諧單元調節所述磁控管的實際輸出頻率直到與所述被設定的需求頻率一致。本專利技術界面簡單、操作方便、響應迅速,大大縮短調試時間。例如,對于本專利技術第一實施例的直線加速器組件而言,對于多種功率需求的負載,如醫用直線加速器的多種電子能量需求(如第一能級為6MeV,第二能級為10MeV),僅在配置界面中對磁控管設置不同功率即可實現。同時,對于應用本專利技術第二實施例的直線加速器組件而言,可以實現功率以及頻率的恒定輸出的。附圖說明圖1是現本文檔來自技高網
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    【技術保護點】
    一種功率和頻率控制組件,包括:磁控管;高壓調制器,與所述磁控管耦合,以產生高壓;電磁鐵線圈,與所述磁控管耦合,以產生磁場;頻率調諧單元,與所述磁控管耦合,以調節所述磁控管的實際輸出頻率;頻率產生單元,產生與所述磁控管的被設定的需求頻率對應的信號;信號采集單元,與所述磁控管耦合,以采集所述磁控管的實際輸出頻率以及實際輸出功率對應的采樣信號;存儲器,預存儲所述磁控管的輸出功率與所述高壓調制器的高壓以及所述電磁鐵線圈的電流的對應關系、所述磁控管的輸出功率和其對應的檢波信號的關系;檢波信號產生單元,根據所述磁控管的被設定的需求功率以及所述磁控管的輸出功率和檢波信號的對應關系產生與所述被設定的需求功率對應的檢波信號;信號比較單元,與所述頻率產生單元、所述信號采集單元和所述存儲器分別耦合,以將來自所述頻率產生單元的信號與所述信號采集單元采集的輸出頻率對應的信號進行比較,并且將來自所述信號采集單元的輸出功率對應的采樣信號與所述檢波信號產生單元產生的檢波信號進行比較;控制單元,與所述高壓調制器、所述電磁鐵線圈、存儲器、所述信號比較單元和頻率調諧單元分別耦合,當其收到所述磁控管的被設定的需求功率時,根據所述存儲器預存儲的對應關系設定所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流,并且根據所述信號比較單元的結果對所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流進行調節以使所述磁控管的輸出功率達到被設定的需求功率;并且當其收到所述磁控管的被設定的需求頻率時,根據所述信號比較單元的結果對所述頻率調諧單元進行調節以使所述磁控管的輸出頻率達到被設定的需求頻率。...

    【技術特征摘要】
    1.一種功率和頻率控制組件,包括:磁控管;高壓調制器,與所述磁控管耦合,以產生高壓;電磁鐵線圈,與所述磁控管耦合,以產生磁場;頻率調諧單元,與所述磁控管耦合,以調節所述磁控管的實際輸出頻率;頻率產生單元,產生與所述磁控管的被設定的需求頻率對應的信號;信號采集單元,與所述磁控管耦合,以采集所述磁控管的實際輸出頻率以及實際輸出功率對應的采樣信號;存儲器,預存儲所述磁控管的輸出功率與所述高壓調制器的高壓以及所述電磁鐵線圈的電流的對應關系、所述磁控管的輸出功率和其對應的檢波信號的關系;檢波信號產生單元,根據所述磁控管的被設定的需求功率以及所述磁控管的輸出功率和檢波信號的對應關系產生與所述被設定的需求功率對應的檢波信號;信號比較單元,與所述頻率產生單元、所述信號采集單元和所述存儲器分別耦合,以將來自所述頻率產生單元的信號與所述信號采集單元采集的輸出頻率對應的信號進行比較,并且將來自所述信號采集單元的輸出功率對應的采樣信號與所述檢波信號產生單元產生的檢波信號進行比較;控制單元,與所述高壓調制器、所述電磁鐵線圈、存儲器、所述信號比較單元和頻率調諧單元分別耦合,當其收到所述磁控管的被設定的需求功率時,根據所述存儲器預存儲的對應關系設定所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流,并且根據所述信號比較單元的結果對所述高壓調制器的高壓和所述電磁鐵線圈的電流進行調節以使所述磁控管的輸出功率達到被設定的需求功率;并且當其收到所述磁控管的被設定的需求頻率時,根據所述信號比較單元的結果對所述頻率調諧單元進行調節以使所述磁控管的輸出頻率達到被設定的需求頻率。2.根據權利要求1所述的功率和頻率控制組件,其中,所述控制單元還包括穩波子單元,其與所述信號采集單元和所述電磁鐵線圈耦合,用于當所述信號采集單元采集的實際輸出功率對應信號的幅值斜率超過閾值時調節所述電磁鐵線圈的電流以使所述實際輸出功率對應信號的幅值斜率處于閾值范圍內。3.根據權利要求1所述的功率和頻率控制組件,其中,所述控制組件還包括配置界面,所述配置界面用于輸入所述磁控管的被設定的需求功率和需求頻率。4.根據權利要求1所述的功率和頻率控制組件,其中,所述頻率產生單元包括本振晶體或者現場可編程門陣列(FPGA)。5.根據權利要求1所述的功率和頻率控制組件,其中,所述信號比較單元包括頻率比較器和功率比較器,其中,所述頻率比較器用于所述頻率產生單元產生的與被設定的需求頻率對應的信號與所述信號采集單元采集的實際輸出頻率對應的信號的比較,所述功率比較器用于所述信號采集單元的實際輸出功率對應的采樣信號與所述檢波信號產生單元產生的檢波信號的比較。6.一種直線加速...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:劉世豪陳雪成徐一鳴
    申請(專利權)人:上海聯影醫療科技有限公司
    類型:發明
    國別省市:上海;31

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