一种平板探测器系统及其供电方法与流程

本发明涉及探测器技术领域，特别是涉及一种平板探测器系统及其供电方法。

背景技术：

数字化X射线摄影(Digital Radiography，简称DR)，是上世纪90年代发展起来的X射线摄影新技术，以其更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点，成为数字X射线摄影技术的主导方向，并得到世界各国的临床机构和影像学专家认可。DR的技术核心是平板探测器，平板探测器是一种精密且贵重的设备，对成像质量起着决定性的作用。平板探测器是DR系统中X射线的接收装置。在DR系统中，高压发生器和球管控制X射线的输出，X射线穿过物体并发生衰减，衰减后的X射线经过平板探测器后转变为可见光后，并经过光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器(Analog/Digital Converter，ADC)转为数字信号，输入到计算机处理。

X射线平板探测器系统主要包括：X射线传感器、采集驱动电路、主CPU控制处理单元、图像显示单元等。X射线平板探测器的成像过程需要经历“X射线”到“可见光”再到“电子”的转化过程。在图像拍摄过程中，透过人体后衰减的X射线首先会入射到X射线传感器上表面的光电转化层(即闪烁体层，一般选材碘化铯或硫氧化钆)，光电转化层将X射线转化为可见光，X射线传感器中位于光电转化层下的光电二极管又将可见光转换为电荷信号，存储在光电二极管自身的电容中。在图像采集过程中，通过采集驱动电路逐行驱动扫描积分读出这些电荷信号，再将这些电荷信号转换为量化的数字图像信号，从而完成图像采集。然后将数字图像信号传送到主CPU控制处理单元进行图像处理校正等操作，最后传输到图像显示单元显示出来。

平板探测器在移动应用中使用内部电池供电，而在接入外部输入电源时，可以通过充电单元对电池进行充电。平板探测器在外部输入电源供电状态下，同时进行图像采集和电池快速充电，会造成其整体功耗较大(通常有二、三十瓦的功耗)。由于平板探测器整体功耗较大，会引起X射线传感器部分温升较高(通常温升十几摄氏度甚至更高)，致使待机时漏电流较大，温升越高，漏电流越大，从而导致在图像采集时无法快速清除漏电流，进而影响图像质量，造成临床使用中的不便。

因此，如何使平板探测器在外部输入电源供电状态下，确保图像采集和电池充电功能的同时，具有较小的整体功耗，是亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种平板探测器系统及其供电方法，用于解决现有技术中平板探测器在外部输入电源供电状态下，同时进行图像采集和电池快速充电，会造成其整体功耗较大，引起X射线传感器部分温升较高，待机时漏电流较大，无法快速清除，从而影响图像质量的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种平板探测器系统，其中，所述平板探测器系统至少包括：

X射线传感器，用于接收X射线，并将所述X射线转化为可见光，再将所述可见光转化为电荷信号；

采集驱动电路，连接于所述X射线传感器，用于驱动扫描所述X射线传感器，然后采集所述电荷信号，再将所述电荷信号积分放大，并转化为数字图像信号；

主CPU控制处理单元，连接于所述采集驱动电路，用于对所述数字图像信号进行图像处理，以得到X射线数字图像；

图像显示单元，连接于所述主CPU控制处理单元，用于显示所述X射线数字图像；

电池单元，包括电池和与所述电池连接的管理电路，所述电池用于为所述平板探测器提供内部供电的工作电源，所述管理电路用于管理所述电池；

充电单元，连接于所述电池单元，用于对所述电池进行充电；

外部输入电源，分别连接于所述采集驱动电路和所述充电单元，用于分别为所述采集驱动电路和所述充电单元提供外部供电的工作电源；以及

辅助CPU电源管理单元，分别连接于所述采集驱动电路、所述充电单元和所述外部输入电源，用于检测所述外部供电的工作电源是否存在，并在所述外部供电的工作电源存在时，对所述采集驱动电路和所述充电单元进行图像采集和充电控制互斥的时序控制，然后调节所述充电单元对所述电池的充电电流；其中，在所述电池的电量高于预设电量值且在图像采集时，所述辅助CPU电源管理单元用于控制所述充电单元停止对所述电池充电；在所述电池的电量低于所述预设电量值且在图像采集时，所述辅助CPU电源管理单元用于控制所述充电单元以预设低电流值对所述电池进行低电流慢速充电。

优选地，在所述电池的电量低于所述预设电量值且未在图像采集时，所述辅助CPU电源管理单元还用于控制所述充电单元以预设高电流值对所述电池进行高电流快速充电。

优选地，在所述电池的电量高于所述预设电量值且未在图像采集时，所述辅助CPU电源管理单元还用于控制所述充电单元以所述预设低电流值对所述电池进行低电流慢速充电。

优选地，所述预设电量值为所述电池的总电量的20％～50％。

优选地，所述预设高电流值为2C～4C，所述预设低电流值为0～0.5C，且所述预设高电流值为所述预设低电流值的4倍以上。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种平板探测器系统的供电方法，其中，采用如上所述的平板探测器系统，所述平板探测器系统的供电方法至少包括：

所述辅助CPU电源管理单元检测所述外部供电的工作电源是否存在，并在所述外部供电的工作电源存在时，对所述采集驱动电路和所述充电单元进行图像采集和充电控制互斥的时序控制，然后调节所述充电单元对所述电池的充电电流；

其中，在所述电池的电量高于预设电量值且在图像采集时，所述辅助CPU电源管理单元控制所述充电单元停止对所述电池充电；在所述电池的电量低于所述预设电量值且在图像采集时，所述辅助CPU电源管理单元控制所述充电单元以预设低电流值对所述电池进行低电流慢速充电。

优选地，所述平板探测器系统的供电方法还包括：在所述电池的电量低于所述预设电量值且未在图像采集时，所述辅助CPU电源管理单元控制所述充电单元以预设高电流值对所述电池进行高电流快速充电。

优选地，所述平板探测器系统的供电方法还包括：在所述电池的电量高于所述预设电量值且未在图像采集时，所述辅助CPU电源管理单元控制所述充电单元以所述预设低电流值对所述电池进行低电流慢速充电。

优选地，所述预设电量值为所述电池的总电量的20％～50％。

优选地，所述预设高电流值为2C～4C，所述预设低电流值为0～0.5C，且所述预设高电流值为所述预设低电流值的4倍以上。

如上所述，本发明的平板探测器系统及其供电方法，具有以下有益效果：本发明通过添加辅助CPU电源管理单元，对图像采集和电池充电进行时序控制，能够在不影响图像采集的情况下，允许平板探测器进行电池充电，降低了整体功耗，满足临床便携应用的要求。本发明相较于现有技术，整体功率降低了一半以上，使得X射线传感器温升降低，从而减少了待机时的漏电流，不会对图像质量造成影响，同时降低了对外部输入电源供电的功率要求。另外，本发明可以对充电电流进行调节，可以在关闭充电电流、低电流充电以及高电流充电之间进行转换，在不降低图像质量前提下有利于提升用户的临床体验；同时，在关闭充电电流或者低电流充电时，可以保证图像噪声不受影响，保持良好的图像噪声水平。

附图说明

图1显示为本发明第一实施方式的平板探测器系统示意图。

图2显示为本发明第二实施方式的平板探测器系统的供电方法的流程示意图。

元件标号说明

1 X射线传感器

2 采集驱动电路

3 主CPU控制处理单元

4 图像显示单元

5 电池单元

6 充电单元

7 外部输入电源

8 辅助CPU电源管理单元

S1～S3 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1，本发明的第一实施方式涉及一种平板探测器系统。需要说明的是，本实施方式中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施方式的平板探测器系统至少包括：X射线传感器1，连接于X射线传感器1的采集驱动电路2，连接于采集驱动电路2的主CPU控制处理单元3，连接于主CPU控制处理单元3的图像显示单元4，电池单元5，连接于电池单元5的充电单元6，分别连接于采集驱动电路2和充电单元6的外部输入电源7，以及分别连接于采集驱动电路2、充电单元6和外部输入电源7的辅助CPU电源管理单元8。其中：

X射线传感器1用于接收X射线，并将X射线转化为可见光，再将可见光转化为电荷信号。在本实施方式中，采用现有的X射线传感器1，其最上层为光电转化层(即闪烁体层，一般选材碘化铯或硫氧化钆)，光电转化层下方为光电二极管。在图像拍摄过程中，透过人体后衰减的X射线首先会入射到X射线传感器1上表面的光电转化层，光电转化层将X射线转化为可见光，X射线传感器1中位于光电转化层下的光电二极管又将可见光转换为电荷信号，存储在光电二极管自身的电容中。

采集驱动电路2用于驱动扫描X射线传感器1，然后采集电荷信号，再将电荷信号积分放大，并转化为数字图像信号。在本实施方式中，采用现有的采集驱动电路2，实现对光电二极管的驱动扫描和信号采集。在图像采集过程中，通过采集驱动电路2逐行驱动扫描并积分读出每行光电二极管中存储的电荷信号，再将这些电荷信号放大后转换为量化的数字图像信号，从而完成图像采集。在图像采集完成后，采集驱动电路2会将采集到的包含临床人体图像数据的数字图像信号传送给主CPU控制处理单元3。

主CPU控制处理单元3用于对数字图像信号进行图像处理，以得到X射线数字图像。在本实施方式中，采用现有的主CPU控制处理单元3，自动或者基于上位机手动对上述数字图像信号进行图像处理，包括图像校正等操作，从而得到最终的X射线数字图像。在图像处理完成后，主CPU控制处理单元3会将X射线数字图像传送给图像显示单元4.

图像显示单元4用于显示X射线数字图像。在本实施方式中，采用现有的图像显示单元4，在接收到由主CPU控制处理单元3传送来的X射线数字图像后，将其显示出来，供医护人员临床诊断或查看。

电池单元5包括电池和与电池连接的管理电路，电池用于为平板探测器提供内部供电的工作电源，管理电路用于管理电池。平板探测器在移动应用时，采用电池为平板探测器提供内部供电的工作电源，包括对采集驱动电路2供电。另外，为了保证电池使用的安全性，需要通过管理电路管理电池的电量、温度、参数采集、故障保护等。

充电单元6用于对电池进行充电，外部输入电源7用于分别为采集驱动电路2和充电单元6提供外部供电的工作电源。在现有技术中，平板探测器在接入外部输入电源7时，有些时刻会同时进行图像采集操作和通过充电单元6对电池快速充电，这样一来，就会造成平板探测器整体功耗较大。因此，本实施方式通过增加辅助CPU电源管理单元8，使得平板探测器在外部输入电源供电状态下，确保图像采集和电池充电功能的同时，减小整体功耗。具体如下：

辅助CPU电源管理单元8用于检测外部供电的工作电源是否存在，并在外部供电的工作电源存在时，对采集驱动电路2和充电单元6进行图像采集和充电控制互斥的时序控制，然后调节充电单元6对电池的充电电流。也就是说，辅助CPU电源管理单元8将采集驱动电路2的图像采集操作和充电单元6的充电设定为相互排斥的，并且辅助CPU电源管理单元8还设定为在图像采集操作进行时，根据电池电量控制充电单元6停止或者低电流为电池充电。在采集驱动电路2进行图像采集时，辅助CPU电源管理单元8会发出一个图像采集和充电控制互斥信号，然后控制充电单元6的充电时序，并可以同时调节充电单元6对电池的充电电流。

其中，在电池的电量高于预设电量值且在图像采集时，辅助CPU电源管理单元8用于控制充电单元6停止对电池充电；在电池的电量低于预设电量值且在图像采集时，辅助CPU电源管理单元8用于控制充电单元6以预设低电流值对电池进行低电流慢速充电。

并且，在本实施方式中，在电池的电量低于预设电量值且未在图像采集时，辅助CPU电源管理单元8还用于控制充电单元6以预设高电流值对电池进行高电流快速充电。

并且，在本实施方式中，在电池的电量高于预设电量值且未在图像采集时，辅助CPU电源管理单元8还用于控制充电单元6以预设低电流值对电池进行低电流慢速充电。

需要解释的是，平板探测器在接入外部输入电源时，要确保图像采集和电池充电功能，减小整体功耗，需要优先保证图像采集不受影响，也就是说，图像采集的时序控制要在电池充电的时序控制之前。在采集驱动电路2进行图像采集时，辅助CPU电源管理单元8并不急于控制充电单元6对电池快速充电，而是先看电池的电量如何。若电池的电量较高，超过预设电量值时，电池的电量足够平板探测器移动应用中使用，那么在图像采集的过程中停止对电池充电，从而大幅度减小平板探测器的整体功耗。若电池的电量较低，未到预设电量值时，电池的电量可能不足以供平板探测器移动应用中使用，那么在图像采集的过程中对电池低电流慢速充电，这样一来，既能确保图像采集和电池充电功能，又能减小平板探测器的整体功耗。而在采集驱动电路2未进行图像采集时，平板探测器同样不急于通过充电单元6对电池快速充电，而是先看电池的电量如何。若电池的电量较低，未到预设电量值时，电池的电量可能不足以供平板探测器移动应用中使用，那么在未进行图像采集时对电池高电流快速充电，既能实现电池快速充电功能，又不会增大平板探测器的整体功耗。而若电池的电量较高，超过预设电量值时，电池的电量足够平板探测器移动应用中使用，那么在未进行图像采集时对电池低电流慢速充电，既能实现电池充电功能，又能进一步降低平板探测器的整体功耗。

其中，预设电量值为电池的总电量的20％～50％。所述预设高电流值为2C～4C，优选2C，所述预设低电流值为0～0.5C，优选0C，且所述预设高电流值为所述预设低电流值的4倍以上。

由此可见，本实施方式的平板探测器系统，通过添加辅助CPU电源管理单元8，对电池充电进行时序控制，能够在不影响图像采集的情况下，允许平板探测器进行快速充电，降低了整体功耗，满足临床便携应用的要求；相较于现有技术，整体功率降低了一半以上，使得X射线传感器1温升降低，从而减少了待机时的漏电流，不会对图像质量造成影响，同时降低了对外部输入电源7供电的功率要求。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各单元均为逻辑单元，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

请参阅图2，本发明第二实施方式涉及一种平板探测器系统的供电方法，采用本发明第一实施方式涉及的平板探测器系统。本实施方式的平板探测器系统的供电方法至少包括：

步骤S1，辅助CPU电源管理单元8检测外部供电的工作电源是否存在。

步骤S2，在外部供电的工作电源存在时，辅助CPU电源管理单元8对采集驱动电路2和充电单元6进行图像采集和充电控制互斥的时序控制。

步骤S3，辅助CPU电源管理单元8调节充电单元6对电池的充电电流。

其中，在电池的电量高于预设电量值且在图像采集时，辅助CPU电源管理单元8控制充电单元6停止对电池充电；在电池的电量低于预设电量值且在图像采集时，辅助CPU电源管理单元8控制充电单元6以预设低电流值对电池进行低电流慢速充电。

此外，本实施方式的平板探测器系统的供电方法还包括：在电池的电量低于预设电量值且未在图像采集时，辅助CPU电源管理单元8控制充电单元6以预设高电流值对电池进行高电流快速充电。

此外，本实施方式的平板探测器系统的供电方法还包括：在电池的电量高于预设电量值且未在图像采集时，辅助CPU电源管理单元8控制充电单元6以预设低电流值对电池进行低电流慢速充电。

其中，预设电量值为电池的总电量的20％～50％。所述预设高电流值为2C～4C，所述预设低电流值为0～0.5C，且所述预设高电流值为所述预设低电流值的4倍以上。在本实施方式中，优选地，所述预设高电流值为4C，所述预设低电流值为0.5C，且所述预设高电流值为所述预设低电流值的8倍。

需要说明的是，辅助CPU电源管理单元8检测外部供电的工作电源是否存在时，若外部供电的工作电源不存在，说明平板探测器在移动应用中，使用电池为平板探测器提供内部供电的工作电源，此时不采用本实施方式的平板探测器系统的供电方法。并且，辅助CPU电源管理单元8持续检测外部供电的工作电源是否存在，直到检测到外部供电的工作电源时，采用本实施方式的平板探测器系统的供电方法。

由上可见，本实施方式的平板探测器系统的供电方法，在外部输入电源供电状态下，确保图像采集和电池充电功能的同时，能够减小平板探测器整体功耗。此外，还可以对充电电流进行调节，可以在关闭充电电流、低电流充电以及高电流充电之间进行转换，在不降低图像质量前提下有利于提升用户的临床体验；同时，在关闭充电电流或者低电流充电时，可以保证图像噪声不受影响，保持良好的图像噪声水平。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

综上所述，本发明通过添加辅助CPU电源管理单元，对图像采集和电池充电进行时序控制，能够在不影响图像采集的情况下，允许平板探测器进行电池充电，降低了整体功耗，满足临床便携应用的要求。本发明相较于现有技术，整体功率降低了一半以上，使得X射线传感器温升降低，从而减少了待机时的漏电流，不会对图像质量造成影响，同时降低了对外部输入电源供电的功率要求。另外，本发明可以对充电电流进行调节，可以在关闭充电电流、低电流充电以及高电流充电之间进行转换，在不降低图像质量前提下有利于提升用户的临床体验；同时，在关闭充电电流或者低电流充电时，可以保证图像噪声不受影响，保持良好的图像噪声水平。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施方式进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。