一种X射线管灯丝电流控制方法与流程

一种x射线管灯丝电流控制方法
技术领域
1.本技术涉及x射线管技术领域，具体涉及一种x射线管灯丝电流控制方法。


背景技术：

2.x射线检测在医院患者诊断、工业无损检测、车站安检等领域都有着重要的应用。x射线管作为x射线检测的核心组件，实际应用中对其性能参数要求十分严格。
3.x射线管是工作在高电压下的真空二极管。x射线管包含有阳极和阴极两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极。当灯丝通过足够的电流产生电子云，且有足够的电压(千伏等级)加在阳极和阴极间，使得电子云被拉往阳极，此时电子以高能高速的状态撞击靶材，高速电子到达靶面，运动突然受到阻止，其动能的小部分便转化为辐射能，以x射线的形式放出。改变灯丝电流的大小可以改变灯丝的温度和电子的发射量，从而改变管电流和x射线强度的大小。现有技术中，通过开环控制对x射线管的灯丝供电进行调节，进而改变管电流和x射线强度的大小。
4.然而，开环控制没有实时反馈，准确度较差。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种x射线管灯丝电流控制方法，在实现x射线管灯丝电流控制功能时，准确度高，该技术方案如下。
6.一方面，提供了一种x射线管灯丝电流控制方法，所述方法包括：
7.获取n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值；所述样本电流采样值为在母线电压下，x射线管灯丝上流经样本电流实际值时，对x射线管的灯丝进行电流采样得到的电流；n≥2且n为正整数；
8.根据所述n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值，代入n次多项式进行拟合操作，获得n次多项式的各项系数以构建电压数学模型；
9.获取灯丝电流采样值；所述灯丝电流采样值为在母线电压下对x射线管的灯丝进行电流采样得到的；
10.根据所述电压数学模型，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值；
11.根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对所述x射线管上流经的灯丝电流进行调节；
12.其中，所述n次多项式包括：
13.i
out
＝a1+a2*(i
in
)1+a3*(i
in
)2+a4*(i
in
)3+
…
+an*(i
in
)
n-1
14.其中，i
out
为样本电流实际值，i
in
为样本电流采样值，a1,a2,
…
,an为该n次多项式的各项系数。
15.又一方面，提供了一种x射线管灯丝电流控制装置，所述装置包括：
16.样本获取模块，用于获取n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值；所述样本电流采样值为在母线电压下，x射线管灯丝上流经样本电流实际值时，对x射线管的灯丝进
行电流采样得到的电流；n≥2且n为正整数；
17.拟合模块，用于根据所述n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值，代入n次多项式进行拟合操作，获得n次多项式的各项系数以构建电压数学模型；
18.数据获取模块，用于获取灯丝电流采样值；所述灯丝电流采样值为在母线电压下对x射线管的灯丝进行电流采样得到的；
19.电流预测模块，用于根据所述电压数学模型，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值；
20.电流调节模块，用于根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对所述x射线管上流经的灯丝电流进行调节；
21.其中，所述n次多项式包括：
22.i
out
＝a1+a2*(i
in
)1+a3*(i
in
)2+a4*(i
in
)3+
…
+an*(i
in
)
n-1
23.其中，i
out
为样本电流实际值，i
in
为样本电流采样值，a1,a2,
…
,an为该n次多项式的各项系数。
24.在一种可能的实现方式中，所述电压数学模型包括n次多项式；所述n次多项式的系数为通过样本电流采样值与样本电流实际值拟合得到的；
25.所述根据所述电压数学模型，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值，包括：
26.根据所述n次多项式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值。
27.在一种可能的实现方式中，所述根据所述n次多项式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值，包括：
28.在多个工作范围对应的各个n次多项式中，选取所述母线电压所在工作范围的目标n次多项式；
29.根据所述目标n次多项式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值。
30.在一种可能的实现方式中，还可以获取母线电压的总工作范围；
31.按照各个电压端点，将所述母线电压的总工作范围进行m等分，并选取任一个母线电压的工作范围；
32.在所述母线电压的工作范围下，当x射线管灯丝上流经n个样本电流实际值时，分别对x射线管的灯丝进行电流采样，得到n个样本电流采样值。
33.在一种可能的实现方式中，在多个工作范围对应的各个n次多项式中，选取所述母线电压所在工作范围的目标n次多项式，包括：
34.当所述母线电压与所述多个电压端点中的目标电压端点的压差小于等于电压阈值时，将所述目标电压端点对应的n次多项式确定为所述母线电压所在工作范围的目标n次多项式。
35.在一种可能的实现方式中，在多个工作范围对应的各个n次多项式中，选取所述母线电压所在工作范围的目标n次多项式，包括：
36.当所述母线电压与所述多个电压端点中的任一电压端点的压差大于电压阈值时，选取与所述母线电压最近的两个电压端点作为候选电压端点；
37.将两个所述候选电压端点的n次多项式，确定为所述目标n次多项式。
38.在一种可能的实现方式中，根据所述n次多项式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值，包括：
39.通过两个所述候选电压端点的n次多项式，通过如下公式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值：
40.ii＝a
i1
+a
i2
*i
in
+a
i3
*i
in
*i
in
+a
i4
*i
in
*i
in
*i
in
；
41.i
i+1
＝a
(i+1)1
+a
(i+1)2
*i
in
+a
(i+1)3
*i
in
*i
in
+a
(i+1)4
*i
in
*i
in
*i
in
；
42.i
out
＝(v
in-vi)*(i
i+1-ii)/(v
i+1-vi)+ii；
43.其中，ii为在第i个电压端点时的灯丝电流预测值，a
i1
、a
i2
、a
i3
以及a
i4
为ii对应的n次多项式系数，vi为ii对应的母线电压值，i
i+1
为在第i+1个电压端点时的灯丝电流预测值，a
(i+1)1
、a
(i+1)2
、a
(i+1)3
以及a
(i+1)4
为i
i+1
对应的n次多项式系数，v
i+1
为i
i+1
对应的母线电压值，i
in
为当前灯丝电流采样值，i
out
为当前灯丝电流预测值，v
in
为当前母线电压值。
44.再一方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现上述的x射线管灯丝电流控制方法。
45.又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述的x射线管灯丝电流控制方法。
46.再一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，所述计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，所述计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质中读取所述计算机指令，处理器执行所述计算机指令，使得所述计算机设备执行上述x射线管灯丝电流控制方法。
47.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
48.在本技术中，可以先通过样本电流采样值以及样本电流实际值，对n次多项式进行拟合，得到n次多项式的系数以构建电压数学模型，此时该电压数学模型即表征了对灯丝电流进行采样后的采样值与实际值之间的映射关系。因此在实际工作过程中，可以先获取灯丝电流采样值；再根据x射线管灯丝的电压数学模型，对灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值；最后根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对x射线管上流经的灯丝电流进行调节。因此上述方案在获取到能够反映x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的灯丝电流预测值后，还能根据该灯丝电流预测值重新调节半桥逆变电路的驱动信号占空比并重新获取灯丝电流采样值，直到灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差达成所需，形成了闭环调节，提高了对x射线管灯丝电流控制的准确度。
附图说明
49.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
50.图1是根据一示例性实施例示出的一种x射线管灯丝电流控制系统的结构示意图。
51.图2是根据一示例性实施例示出的一种x射线管灯丝电流控制方法的流程图。
52.图3是根据一示例性实施例示出的一种x射线管灯丝电流控制方法的流程图。
53.图4示出了本技术实施例涉及的x射线管灯丝电流控制方法的流程示例图。
54.图5是根据一示例性实施例示出的一种x射线管灯丝电流控制装置的结构方框图。
55.图6是根据一示例性实施例示出的计算机设备的结构框图。
具体实施方式
56.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
57.在本技术实施例的描述中，术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系，也可以表示两者之间具有关联关系，也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。
58.本技术实施例中，“预定义”可以通过在设备(例如，包括终端设备和网络设备)中预先保存相应的代码、表格或其他可用于指示相关信息的方式来实现，本技术对于其具体的实现方式不做限定。
59.图1是根据一示例性实施例示出的一种x射线管灯丝电流控制系统的结构示意图。该x射线管灯丝电流控制系统中包含母线电压源、逆变模块、灯丝变压器、灯丝电流获取模块、x射线管、cpu、驱动模块以及母线电压采样模块。
60.该逆变模块可以将母线电压源提供的母线电压(图1中为v
dc
)由直流电压信号逆变为交流电压信号。由于x射线管两端有高电压，因此可以通过灯丝变压器将x射线管与cpu控制回路隔离，并通过该灯丝变压器将该交流电压信号(作为灯丝变压器原边的交流电压信号)通过闸比转换为副边交流电压信号，以作用于该x射线管。
61.该灯丝电流获取模块可以采集该灯丝变压器原边电流，并处理得到灯丝电流直流信号。该cpu可以计算出该灯丝电流直流信号的有效值，并根据该灯丝电流直流信号的有效值以及预设目标电流值之间的差距，动态调节pwm(脉冲宽度调节模式)的占空比并发送驱动信号至驱动模块，该驱动模块将该驱动信号处理成逆变模块的控制信号，以控制该逆变模块调节逆变过程中的占空比。
62.可选的，该灯丝电流获取模块包括电流互感器以及整流模块。该电流互感器用于隔离该交流电压信号与cpu控制回路，并采集该灯丝变压器原边电流，通过闸比转换为副边交流电流信号。该整流模块可以将该副边交流电流信号整流，例如进行半波整流或全波整流，得到该灯丝电流直流信号。
63.可选的，cpu中的灯丝电流计算模块计算该灯丝电流直流信号的有效值。
64.可选的，通过灯丝电流设定模块设置预设目标电流值。该灯丝电流设定模块可以通过上位机软件实现。
65.由于母线电压发生改变时，该交流信号也会发生改变，因此设置母线电压采样模块对母线电压进行采样并将采样结果传输给该cpu，该cpu可以根据母线电压的变化，结合该灯丝电流直流信号的有效值以及预设目标电流值之间的差距，对该交流信号的占空比进行调整。
66.图2是根据一示例性实施例示出的一种x射线管灯丝电流控制方法的流程图。该方
法可以应用于如图1所述的x射线管灯丝电流控制系统中，如图2所示，该x射线管灯丝电流控制方法可以包括如下步骤：
67.步骤201，获取n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值。
68.样本电流采样值为在母线电压下，x射线管灯丝上流经样本电流实际值时，对x射线管的灯丝进行电流采样得到的电流。
69.样本电流实际值为x射线管灯丝上实际流过的电流的电流值，可以通过电流测量设备进行测量，例如通过示波器进行测量。
70.样本电流采样值与母线电压对应。
71.步骤202，根据n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值，代入n次多项式进行拟合操作，获得n次多项式的各项系数以构建电压数学模型。
72.通过已有的样本数据集对该电压数学模型进行训练。该样本数据集中包含n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值。对该电压数学模型进行训练的目的是使得该电压数学模型根据灯丝电流采样值处理得到的灯丝电流预测值能够尽可能地接近该x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的电流值。
73.通过将样本电流采样值作为n次多项式的自变量，将样本电流实际值作为n次多项式的因变量，将n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值分别代入n次多项式，可以求解n次多项式的各项系数，从而完成对电压数学模型的训练。
74.该n次多项式包括：
75.i
out
＝a1+a2*(i
in
)1+a3*(i
in
)2+a4*(i
in
)3+
…
+an*(i
in
)
n-1
76.其中，i
out
为样本电流实际值，i
in
为样本电流采样值，a1,a2,
…
,an为该n次多项式的各项系数。
77.可选的，n的数值可以根据实际需求进行选择。
78.步骤203，获取灯丝电流采样值。
79.该灯丝电流采样值为在母线电压下对x射线管的灯丝进行电流采样得到的。
80.x射线管作为x射线检测的核心组件，是工作在高电压下的真空二极管。x射线管包含有阳极和阴极两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极。x射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。当钨丝通过足够的电流使其产生电子云，且有足够的电压(千伏等级)加在阳极和阴极间，使得电子云被拉往阳极，此时电子以高能高速的状态撞击钨靶，高速电子到达靶面，运动突然受到阻止，其动能的小部分便转化为辐射能，以x射线的形式放出，以这种形式产生的辐射称为轫致辐射。
81.改变灯丝电流的大小可以改变灯丝的温度和电子的发射量，从而改变管电流和x射线强度的大小。目前x射线管的灯丝供电控制多为开环控制，没有实时反馈，控制精度差。因此需要精度更高的x射线管灯丝电流控制方法。
82.为了对x射线管灯丝电流进行控制，首先需要获取灯丝电流采样值。可选的，通过电流检测设备对母线电压下的灯丝电流进行采样。
83.该灯丝电流采样值与母线电压对应，也就是说，当母线电压改变时，该灯丝电流采样值也随之改变。
84.步骤204，根据该电压数学模型，对该灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预
测值。
85.该电压数学模型用于表征灯丝电流采样值与该x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的关系。
86.由于在训练该电压数学模型的过程中已经使得该电压数学模型根据灯丝电流采样值处理得到的灯丝电流预测值能够尽可能地接近该x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的电流值。因此，该灯丝电流预测值能够反映该x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的电流值。
87.步骤205，根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对该x射线管上流经的灯丝电流进行调节。
88.该目标灯丝电流值可以根据实际需求预先设置。
89.通过调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，使得该灯丝电流预测值能够尽可能地接近目标灯丝电流值，并且该灯丝电流预测值能够反映该x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的电流值，即相当于将实际灯丝电流的电流值调整到目标灯丝电流值。
90.综上所述，在本技术中，可以先通过样本电流采样值以及样本电流实际值，对n次多项式进行拟合，得到n次多项式的系数以构建电压数学模型，此时该电压数学模型即表征了对灯丝电流进行采样后的采样值与实际值之间的映射关系。因此在实际工作过程中，可以先获取灯丝电流采样值；再根据x射线管灯丝的电压数学模型，对灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值；最后根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对x射线管上流经的灯丝电流进行调节。因此上述方案在获取到能够反映x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的灯丝电流预测值后，还能根据该灯丝电流预测值重新调节半桥逆变电路的驱动信号占空比并重新获取灯丝电流采样值，直到灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差达成所需，形成了闭环调节，提高了对x射线管灯丝电流控制的准确度。
91.图3是根据一示例性实施例示出的一种x射线管灯丝电流控制方法的流程图。该方法可以应用于如图1该的x射线管灯丝电流控制系统中，如图3所示，该x射线管灯丝电流控制方法可以包括如下步骤：
92.步骤301，获取n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值。
93.由于在x射线管灯丝控制系统工作时，母线电压的电压值并不总是固定的，因此需要获取母线电压的总工作范围。
94.进一步的，将母线电压的总工作范围划分为多个区间。
95.可选的，按照各个电压端点，将该母线电压的总工作范围进行m等分，并选取任一个母线电压的工作范围；m≥2且m为正整数。
96.进一步的，在该母线电压的工作范围下，当x射线灯管上流经n个样本电流实际值时，分别对x射线管的灯丝进行电流采样，得到n个样本电流采样值。
97.步骤302，根据所述n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值，代入n次多项式进行拟合操作，获得n次多项式的各项系数以构建电压数学模型。
98.该电压数学模型用于表征灯丝电流采样值与该x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的关系。
99.该n次多项式的系数为通过样本电流采样值与样本电流实际值拟合得到的。该n次多项式包括母线电压的各个工作范围分别对应的各个n次多项式，每个工作范围对应的n次
多项式的系数存在差别。
100.通过样本电流采样值作为输入，通过样本电流实际值作为输出的目标值，训练该电压数学模型。该样本电流采样值与样本电流实际值是在理想环境下获取的数值，通过理想环境下获取的样本电流采样值与样本电流实际值训练该电压数学模型，可以使得该电压数学模型能够根据输入的灯丝电流采样值预测出与x射线管的灯丝上的实际灯丝电流尽可能接近的灯丝电流预测值，从而尽可能准确地表征灯丝电流采样值与该x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的关系。
101.可选的，通过如下n次多项式作为样本电流采样值与样本电流实际值之间的拟合公式：
102.i
out
＝a1+a2*(i
in
)1+a3*(i
in
)2+a4*(i
in
)3+
…
+an*(i
in
)
n-1
103.其中，n≥2且n为正整数，i
out
为样本电流实际值，i
in
为样本电流采样值，a1,a2,
…
,an为该n次多项式的各项系数。
104.可选的，n的数值可以根据实际需求进行选择。
105.例如，当n＝3时，该拟合公式如下：
106.i
out
＝a1+a2*(i
in
)1+a3*(i
in
)2+a4*(i
in
)3107.在输入和输出(指输出的目标值)已知的情况下，对该电压数学模型的训练目的是获取n次多项式的各项系数。
108.由于当母线电压发生变化时，灯丝电流采样值与x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的关系也会发生变化，因此针对不同的母线电压，需要有不同的与母线电压相对应的n次多项式。
109.因此在训练该电压数学模型的过程中，需要有不同母线电压下的样本电流采样值与样本电流实际值。将实际应用场景中母线电压的工作范围分为多个工作范围，并根据多个工作范围分别获取样本电流采样值与样本电流实际值，以训练该电压数学模型。
110.可选的，该多个工作范围中包括多个电压端点；该多个工作范围对应的各个n次多项式的系数，分别为在母线电压位于该各个电压端点处，通过样本电流采样值与样本电流实际值拟合得到的。
111.例如，将母线电压的工作范围m等均分，设为[v0,v
m-1
]，设各个电压端点为vi(i＝0,
…
,m-1)，m的数值可根据实际需求选择。
[0112]
若当前母线电压位于电压端点vi，驱动模块pwm(脉冲宽度调节模式)输出占空比为di，选取四组样本电流采样值和样本电流实际值，如下：
[0113]iout1
＝a
i1
+a
i2
*(i
in1
)1+a
i3
*(i
in1
)2+a
i4
*(i
in1
)3[0114]iout2
＝a
i1
+a
i2
*(i
in2
)1+a
i3
*(i
in3
)2+a
i4
*(i
in2
)3[0115]iout3
＝a
i1
+a
i2
*(i
in3
)1+a
i3
*(i
in3
)2+a
i4
*(i
in3
)3[0116]iout4
＝a
i1
+a
i2
*(i
in4
)1+a
i3
*(i
in4
)2+a
i4
*(i
in4
)3[0117]
其中，i
out1
、i
out2
、i
out3
以及i
out4
分别为四个样本电流实际值，i
in1
、i
in2
、i
in3
以及i
in4
为与四个样本电流实际值对应的样本电流采样值，a
i1
、a
i2
、a
i3
以及a
i4
为当前母线电压下的n次多项式系数。
[0118]
进一步的，求解出当前母线电压下的n次多项式系数a
i1
、a
i2
、a
i3
以及a
i4
。
[0119]
进一步的，通过以上步骤分别求取当i＝0,1,
…
,m-1时对应的n次多项式的系数，
即可获取母线电压范围内各个电压端点处对应的n次多项式的系数，也就是该多个工作范围对应的各个n次多项式的系数，从而完成对电压数学模型的训练。
[0120]
步骤303，获取灯丝电流采样值。
[0121]
该灯丝电流采样值为在母线电压下对x射线管的灯丝进行电流采样得到的。
[0122]
可选的，通过图1中的灯丝电流获取模块得到灯丝电流采样值。
[0123]
可选的，通过电流采集设备对x射线管的灯丝进行电流采样得到灯丝电流采样值。
[0124]
在对电压数学模型的训练完成后，即可应用该电压数学模型对灯丝电流实际值进行预测。在应用该电压数学模型时，将灯丝电流采样值作为电压数学模型的输入，通过将灯丝电流采样值代入电压数学模型中与该灯丝电流采样值对应的n阶多项式，即可输出对应的灯丝电流预测值。
[0125]
步骤304，根据x射线管灯丝的电压数学模型中的n次多项式，在多个工作范围对应的各个n次多项式中，选取该母线电压所在工作范围的目标n次多项式。
[0126]
在应用电压数学模型获取灯丝电流预测值时，即可根据当前母线电压，在多个工作范围对应的各个n次多项式中，先选取该母线电压所在工作范围的目标n次多项式。
[0127]
可选的，当该母线电压与该多个电压端点中的目标电压端点的压差小于等于电压阈值时，将该目标电压端点对应的n次多项式确定为该母线电压所在工作范围的目标n次多项式。
[0128]
可选的，当该母线电压与该多个电压端点中的任一电压端点的压差大于电压阈值时，选取与该母线电压最近的两个电压端点作为候选电压端点；
[0129]
将两个该候选电压端点的n次多项式，确定为该目标n次多项式。
[0130]
在一种可能的情况下，若当前母线电压比该电压数学模型中的母线电压工作范围的最小值小，则将母线电压工作范围的最小值作为当前母线电压；若当前母线电压比该电压数学模型中的母线电压工作范围的最大值大，则将母线电压工作范围的最大值作为当前母线电压。
[0131]
例如，当v
in
≤v0，in＝0；当v
in
≥v
m-1
，in＝m-1；当|v
i-v
in
|≤error，in＝i；当vi《v
in
《v
i+1
，i《in《i+1；其中，i＝0,
…
,m-1，v
in
为当前母线电压，error为电压阈值。
[0132]
步骤305，根据该目标n次多项式，对该灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值。
[0133]
可选的，分别根据两个该目标n次多项式，对该灯丝电流采样值进行处理，获得两个灯丝电流候选值；
[0134]
根据该与该母线电压最近的两个电压端点的电压值、该两个灯丝电流候选值，确定该灯丝电流预测值。
[0135]
例如，当v
in
≤v0时，i
out
＝a
01
+a
02
*(i
in
)1+a
03
*(i
in
)2+a
04
*(i
in
)3；
[0136]
当v
in
≥v
m-1
时，i
out
＝a
(m-1)1
+a
(m-1)2
*(i
in
)1+a
(m-1)3
*(i
in
)2+a
(m-1)4
*(i
in
)3；
[0137]
当in＝i时，i
out
＝a
i1
+a
i2
*i
in
+a
i3
*i
in
*i
in
+a
i4
*i
in
*i
in
*i
in
；
[0138]
当i《in《i+1时，ii＝a
i1
+a
i2
*i
in
+a
i3
*i
in
*i
in
+a
i4
*i
in
*i
in
*i
in
，
[0139]ii+1
＝a
(i+1)1
+a
(i+1)2
*i
in
+a
(i+1)3
*i
in
*i
in
+a
(i+1)4
*i
in
*i
in
*i
in
，
[0140]iout
＝(v
in-vi)*(i
i+1-ii)/(v
i+1-vi)+ii。
[0141]
其中，ii为在第i个电压端点时的灯丝电流预测值，a
i1
、a
i2
、a
i3
以及a
i4
为ii对应的n
次多项式系数，vi为ii对应的母线电压值，i
i+1
为在第i+1个电压端点时的灯丝电流预测值，a
(i+1)1
、a
(i+1)2
、a
(i+1)3
以及a
(i+1)4
为i
i+1
对应的n次多项式系数，v
i+1
为i
i+1
对应的母线电压值，i
in
为当前灯丝电流采样值，i
out
为当前灯丝电流预测值，v
in
为当前母线电压值。
[0142]
步骤306，根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对该x射线管上流经的灯丝电流进行调节。
[0143]
该目标灯丝电流值可以根据实际需求，通过图1中的灯丝电流设定模块预先设置。
[0144]
通过调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，使得该灯丝电流预测值能够尽可能地接近目标灯丝电流值，并且该灯丝电流预测值能够反映该x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的电流值，即相当于将实际灯丝电流的电流值调整到目标灯丝电流值。
[0145]
示例性的，图4示出了本技术实施例涉及的x射线管灯丝电流控制方法的流程示例图。其中，目标电流值i
ref
对应目标灯丝电流值，灯丝电流i
fd
对应灯丝电流预测值，i’fd
对应灯丝电流采样值，
△
i对应灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差。
[0146]
综上所述，在本技术中，可以先通过样本电流采样值以及样本电流实际值，对n次多项式进行拟合，得到n次多项式的系数以构建电压数学模型，此时该电压数学模型即表征了对灯丝电流进行采样后的采样值与实际值之间的映射关系。因此在实际工作过程中，可以先获取灯丝电流采样值；再根据x射线管灯丝的电压数学模型，对灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值；最后根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对x射线管上流经的灯丝电流进行调节。因此上述方案在获取到能够反映x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的灯丝电流预测值后，还能根据该灯丝电流预测值重新调节半桥逆变电路的驱动信号占空比并重新获取灯丝电流采样值，直到灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差达成所需，形成了闭环调节，提高了对x射线管灯丝电流控制的准确度。
[0147]
图5是根据一示例性实施例示出的一种x射线管灯丝电流控制装置的结构方框图。该x射线管灯丝电流控制装置包括：
[0148]
样本获取模块501，用于获取n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值；该样本电流采样值为在母线电压下，x射线管灯丝上流经样本电流实际值时，对x射线管的灯丝进行电流采样得到的电流；
[0149]
拟合模块502，用于根据该n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值，代入n次多项式进行拟合操作，获得n次多项式的各项系数以构建电压数学模型；
[0150]
数据获取模块503，用于获取灯丝电流采样值；该灯丝电流采样值为在母线电压下对x射线管的灯丝进行电流采样得到的；
[0151]
电流预测模块504，用于根据该电压数学模型，对该灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值；
[0152]
电流调节模块505，用于根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对该x射线管上流经的灯丝电流进行调节；
[0153]
其中，该n次多项式包括：
[0154]iout
＝a1+a2*(i
in
)1+a3*(i
in
)2+a4*(i
in
)3+
…
+an*(i
in
)
n-1
[0155]
其中，i
out
为样本电流实际值，i
in
为样本电流采样值，a1,a2,
…
,an为该n次多项式的各项系数。
[0156]
在一种可能的实现方式中，该电压数学模型包括n次多项式；该n次多项式的系数为通过样本电流采样值与样本电流实际值拟合得到的；
[0157]
该根据x射线管灯丝的电压数学模型，对该灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值，包括：
[0158]
根据该n次多项式，对该灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值。
[0159]
在一种可能的实现方式中，该根据该n次多项式，对该灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值，包括：
[0160]
在多个工作范围对应的各个n次多项式中，选取该母线电压所在工作范围的目标n次多项式；
[0161]
根据该目标n次多项式，对该灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值。
[0162]
在一种可能的实现方式中，还可以获取母线电压的总工作范围；
[0163]
按照各个电压端点，将该母线电压的总工作范围进行m等分，并选取任一个母线电压的工作范围；
[0164]
在该母线电压的工作范围下，当x射线管灯丝上流经n个样本电流实际值时，分别对x射线管的灯丝进行电流采样，得到n个样本电流采样值。
[0165]
在一种可能的实现方式中，在多个工作范围对应的各个n次多项式中，选取该母线电压所在工作范围的目标n次多项式，包括：
[0166]
当该母线电压与该多个电压端点中的目标电压端点的压差小于等于电压阈值时，将该目标电压端点对应的n次多项式确定为该母线电压所在工作范围的目标n次多项式。
[0167]
在一种可能的实现方式中，在多个工作范围对应的各个n次多项式中，选取该母线电压所在工作范围的目标n次多项式，包括：
[0168]
当该母线电压与该多个电压端点中的任一电压端点的压差大于电压阈值时，选取与该母线电压最近的两个电压端点作为候选电压端点；
[0169]
将两个该候选电压端点的n次多项式，确定为该目标n次多项式。
[0170]
在一种可能的实现方式中，根据该n次多项式，对该灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值，包括：
[0171]
通过两个所述候选电压端点的n次多项式，通过如下公式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值：
[0172]ii
＝a
i1
+a
i2
*i
in
+a
i3
*i
in
*i
in
+a
i4
*i
in
*i
in
*i
in
；
[0173]ii+1
＝a
(i+1)1
+a
(i+1)2
*i
in
+a
(i+1)3
*i
in
*i
in
+a
(i+1)4
*i
in
*i
in
*i
in
；
[0174]iout
＝(v
in-vi)*(i
i+1-ii)/(v
i+1-vi)+ii；
[0175]
其中，ii为在第i个电压端点时的灯丝电流预测值，a
i1
、a
i2
、a
i3
以及a
i4
为ii对应的n次多项式系数，vi为ii对应的母线电压值，i
i+1
为在第i+1个电压端点时的灯丝电流预测值，a
(i+1)1
、a
(i+1)2
、a
(i+1)3
以及a
(i+1)4
为i
i+1
对应的n次多项式系数，v
i+1
为i
i+1
对应的母线电压值，i
in
为当前灯丝电流采样值，i
out
为当前灯丝电流预测值，v
in
为当前母线电压值。
[0176]
综上所述，在本技术中，可以先通过样本电流采样值以及样本电流实际值，对n次多项式进行拟合，得到n次多项式的系数以构建电压数学模型，此时该电压数学模型即表征了对灯丝电流进行采样后的采样值与实际值之间的映射关系。因此在实际工作过程中，可以先获取灯丝电流采样值；再根据x射线管灯丝的电压数学模型，对灯丝电流采样值进行处
理，得到灯丝电流预测值；最后根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对x射线管上流经的灯丝电流进行调节。因此上述方案在获取到能够反映x射线管的灯丝上的实际灯丝电流的灯丝电流预测值后，还能根据该灯丝电流预测值重新调节半桥逆变电路的驱动信号占空比并重新获取灯丝电流采样值，直到灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差达成所需，形成了闭环调节，提高了对x射线管灯丝电流控制的准确度。
[0177]
图6示出了本技术一示例性实施例示出的计算机设备600的结构框图。该计算机设备可以实现为本技术上述方案中的服务器。所述计算机设备600包括中央处理单元(central processing unit，cpu)601、包括随机存取存储器(random access memory，ram)602和只读存储器(read-only memory，rom)603的系统存储器604，以及连接系统存储器604和中央处理单元601的系统总线605。所述计算机设备600还包括用于存储操作系统609、应用程序610和其他程序模块611的大容量存储设备606。
[0178]
所述大容量存储设备606通过连接到系统总线605的大容量存储控制器(未示出)连接到中央处理单元601。所述大容量存储设备606及其相关联的计算机可读介质为计算机设备600提供非易失性存储。也就是说，所述大容量存储设备606可以包括诸如硬盘或者只读光盘(compact disc read-only memory，cd-rom)驱动器之类的计算机可读介质(未示出)。
[0179]
不失一般性，所述计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括ram、rom、可擦除可编程只读寄存器(erasable programmable read only memory，eprom)、电子抹除式可复写只读存储器(electrically-erasable programmable read-only memory，eeprom)闪存或其他固态存储其技术，cd-rom、数字多功能光盘(digital versatile disc，dvd)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备。当然，本领域技术人员可知所述计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器604和大容量存储设备606可以统称为存储器。
[0180]
根据本公开的各种实施例，所述计算机设备600还可以通过诸如因特网等网络连接到网络上的远程计算机运行。也即计算机设备600可以通过连接在所述系统总线605上的网络接口单元607连接到网络608，或者说，也可以使用网络接口单元607来连接到其他类型的网络或远程计算机系统(未示出)。
[0181]
所述存储器还包括至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序存储于存储器中，中央处理单元601通过执行该至少一条计算机程序来实现上述各个实施例所示的方法中的全部或部分步骤。
[0182]
在一示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行以实现上述方法中的全部或部分步骤。例如，该计算机可读存储介质可以是只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、只读光盘(compact disc read-only memory，cd-rom)、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0183]
在一示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程
序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述图2或图3任一实施例所示方法的全部或部分步骤。
[0184]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0185]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种x射线管灯丝电流控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值；所述样本电流采样值为在母线电压下，x射线管灯丝上流经样本电流实际值时，对x射线管的灯丝进行电流采样得到的电流；n≥2且n为正整数；根据所述n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值，代入n次多项式进行拟合操作，获得n次多项式的各项系数以构建电压数学模型；获取灯丝电流采样值；所述灯丝电流采样值为在母线电压下对x射线管的灯丝进行电流采样得到的；根据所述电压数学模型，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值；根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对所述x射线管上流经的灯丝电流进行调节；其中，所述n次多项式包括：i
out
＝a1+a2*(i
in
)1+a3*(i
in
)2+a4*(i
in
)3+
…
+a
n
*(i
in
)
n-1
其中，i
out
为样本电流实际值，i
in
为样本电流采样值，a1,a2,
…
,a
n
为该n次多项式的各项系数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压数学模型包括n次多项式；所述n次多项式的系数为通过样本电流采样值与样本电流实际值拟合得到的；所述根据所述电压数学模型，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值，包括：根据所述n次多项式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述n次多项式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值，包括：在多个工作范围对应的各个n次多项式中，选取所述母线电压所在工作范围的目标n次多项式；根据所述目标n次多项式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取母线电压的总工作范围；按照各个电压端点，将所述母线电压的总工作范围进行m等分，并选取任一个母线电压的工作范围；在所述母线电压的工作范围下，当x射线管灯丝上流经n个样本电流实际值时，分别对x射线管的灯丝进行电流采样，得到n个样本电流采样值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在多个工作范围对应的各个n次多项式中，选取所述母线电压所在工作范围的目标n次多项式，包括：当所述母线电压与所述多个电压端点中的目标电压端点的压差小于等于电压阈值时，将所述目标电压端点对应的n次多项式确定为所述母线电压所在工作范围的目标n次多项式。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在多个工作范围对应的各个n次多项式中，选取所述母线电压所在工作范围的目标n次多项式，包括：当所述母线电压与所述多个电压端点中的任一电压端点的压差大于电压阈值时，选取
与所述母线电压最近的两个电压端点作为候选电压端点；将两个所述候选电压端点的n次多项式，确定为所述目标n次多项式。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述n次多项式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值，包括：通过两个所述候选电压端点的n次多项式，通过如下公式，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值：i
i
＝a
i1
+a
i2
*i
in
+a
i3
*i
in
*i
in
+a
i4
*i
in
*i
in
*i
in
；i
i+1
＝a
(i+1)1
+a
(i+1)2
*i
in
+a
(i+1)3
*i
in
*i
in
+a
(i+1)4
*i
in
*i
in
*i
in
；i
out
＝(v
in-v
i
)*(i
i+1-i
i
)/(v
i+1-v
i
)+i
i
；其中，i
i
为在第i个电压端点时的灯丝电流预测值，a
i1
、a
i2
、a
i3
以及a
i4
为i
i
对应的n次多项式系数，v
i
为i
i
对应的母线电压值，i
i+1
为在第i+1个电压端点时的灯丝电流预测值，a
(i+1)1
、a
(i+1)2
、a
(i+1)3
以及a
(i+1)4
为i
i+1
对应的n次多项式系数，v
i+1
为i
i+1
对应的母线电压值，i
in
为当前灯丝电流采样值，i
out
为当前灯丝电流预测值，v
in
为当前母线电压值。8.一种x射线管灯丝电流控制装置，其特征在于，所述装置包括：样本获取模块，用于获取n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值；所述样本电流采样值为在母线电压下，x射线管灯丝上流经样本电流实际值时，对x射线管的灯丝进行电流采样得到的电流；n≥2且n为正整数；拟合模块，用于根据所述n个样本电流采样值以及n个样本电流实际值，代入n次多项式进行拟合操作，获得n次多项式的各项系数以构建电压数学模型；数据获取模块，用于获取灯丝电流采样值；所述灯丝电流采样值为在母线电压下对x射线管的灯丝进行电流采样得到的；电流预测模块，用于根据所述电压数学模型，对所述灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值；电流调节模块，用于根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对所述x射线管上流经的灯丝电流进行调节；其中，所述n次多项式包括：i
out
＝a
01
+a
02
*(i
in
)1+a
03
*(i
in
)2+a
04
*(i
in
)3+
…
+a
n
*(i
in
)
n-1
其中，i
in
为样本电流采样值，为i
out
样本电流实际值，a
01
,a
02
,a
03
,a
04
,
…
,a
n
为n次多项式的系数。9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至7任一所述的x射线管灯丝电流控制方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至7任一所述的x射线管灯丝电流控制方法。

技术总结
本申请是一种X射线管灯丝电流控制方法，具体涉及X射线管技术领域。方法包括：根据N个样本电流采样值以及N个样本电流实际值，代入N次多项式进行拟合操作，获得N次多项式的各项系数以构建电压数学模型；获取灯丝电流采样值；根据X射线管灯丝的电压数学模型，对灯丝电流采样值进行处理，得到灯丝电流预测值；根据灯丝电流预测值与目标灯丝电流值之间的误差，调节半桥逆变电路的驱动信号占空比，以对X射线管上流经的灯丝电流进行调节。基于上述方案，使得在实现X射线管灯丝电流控制功能时，准确度高。确度高。确度高。


技术研发人员：胡庆燚 范声芳 王万全
受保护的技术使用者：苏州博思得电气有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/7/20