Page 18 - 《中国医疗器械杂志》2025年第6期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2025年 第49卷 第6期

研 究 与 论 著

文章编号：1671-7104(2025)06-0604-06

高压发生器逆变频率对数字X射线摄影

系统成像性能的影响

【作 者】 李涛，马晓彬，范筝
云南省医疗器械检验研究院，昆明市，650106
【摘 要】 该文对高压发生器内部的原理及结构进行了介绍与分析，首次提出使用逆变器提高逆变频率可提高数字X射
线摄影（digital radiography, DR）系统成像性能的观点。该文对使用逆变器提高逆变频率消除纹波的理论
依据进行了分析，基于纹波的特性，设计了一款基于绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar
transistor, IGBT）的脉冲宽度调制（pulse width modulation, PWM）逆变电路，用于抑制高压发生器内部
产生的纹波。该文首次引入量子探测效率（detective quantum efficiency, DQE），对加装逆变器前后DR成
像性能进行定量分析，以验证逆变频率模块的加入对成像性能的影响是否有所改进。
【关 键 词】 X射线；逆变器；纹波；成像性能
【中图分类号】 TH774; R197.39
【文献标志码】 A doi: 10.12455/j.issn.1671-7104.250205
Impact of High-Voltage Generator Inverter Frequency on Imaging
Performance of Digital Radiography System

【 Authors 】 LI Tao, MA Xiaobin, FAN Zheng
Yunnan Institute of Medical Device Testing, Kunming, 650106
【 Abstract 】 This paper introduces and analyzes the principles and structure inside the high-voltage generator, and for
the first time proposes the viewpoint that using an inverter to increase the inverter frequency can enhance
the imaging performance of the digital radiography (DR) system. The theoretical basis for using an
inverter to increase the inverter frequency to eliminate ripple is analyzed. Considering the characteristics
of ripple, a pulse width modulation (PWM) inverter circuit based on insulated gate bipolar transistor
(IGBT) is designed to suppress the ripple generated inside the high-voltage generator. For the first time,
detective quantum efficiency (DQE) is introduced to quantitatively analyze the DR imaging performance
before and after the installation of the inverter, in order to verify whether the addition of the inverter
frequency module has improved the imaging performance.
【Key words】 X-ray, inverter, ripple, imaging performance

0 引言 统的性能和寿命。目前，抑制纹波的方法也有很
多，例如增大电路中的电感和电容值，采用线性稳
提高X射线摄影系统的成像质量一直是行业内 压器 [2-3] ，采用双闭环控制电路，增加LC滤波器
的终极质量目标，高压发生器是数字X射线摄影 等。本文采用加装逆变器模块提高逆变频率的方法
digital radiography, DR）系统的一个重要组成部
（ 抑制纹波，并创新性地引入了测量图像量子探测效
分。它对图像的对比度、图像亮度、图像清晰度等 率（detective quantum efficiency, DQE）以及调制
因素起着至关重要的作用。曝光时需要较高的管电 传递函数（modulation transfer function, MTF）的方
压和管电流，而高压发生器内部的整流和滤波不完 法，用拆除逆变器前后DQE及MTF的变化客观验
[1]
全会导致纹波 （ripple）的产生。纹波的形态一般 证提高逆变频率对图像质量的影响。
为频率高于工频（如中国的50 Hz）、类似正弦波
的谐波，或者宽度很窄的脉冲波。它的存在不仅会 1 结构与原理
影响高压发生器的稳定性和效率，还会影响整个系
1.1 高压发生器结构
收稿日期：2025-03-28 高压发生器是整个DR系统的关键部件之一，
作者简介：李涛，E-mail: 87185991@qq.com
通信作者：马晓彬，E-mail: 37840247@qq.com 它的主要作用有：①产生高压、驱动灯丝加热并驱

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