X射线计时器校准规范

1本规范适用于有电信号接口的X射线计时器的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：医用电气设备第2部分：诊断X射线发生装置的高压发生器安全专用要求医用诊断X射线机通用技术条件凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位3.1照射时间irradiationtime也称辐照时间。X射线机的照射持续时间，通常是辐射量率超过某一规定水平的时间，计量单位毫秒，单位符号ms。3.2加载时间loadingtime将阳级输入功率加于X射线管的时间。通常指X射线管电压初次上升到峰值的75%时起至最后下降到相同值时止的时间间隔，计量单位毫秒，单位符号ms。1对于在一个电子管中或X射线管中通过使用栅极的高电压的电子开关控制的加载系统中，2对于一个在高压电路绕组中或者在X射线管灯丝的加热电路中通过模拟开关控制的加载系统中，加载时间可以按照X射线管电流初次上升到峰值的25%时起到X射线管电流最后下3.3灵敏度sensitivityX射线计时器能正常工作且测量误差满足要求的最小测量信号值。1电信号直流灵敏度指毫秒模式测量时输2电信号交流灵敏度指脉冲计数模式测量时输入X射线计时器单3X射线信号灵敏度指使X射线计时器能正常工作的最小X射线功率，计量单位为千伏、毫2X射线计时器(以下简称计时器)是用来测量X射线机照射时间的计量仪器，表现为单一功能的照射时间计时器或多功能产品中的照射时间测量功能，也称为X射线脉冲计数器/计时器(X-raypulsecounter/timer)、X射线脉冲计数器/曝光时间表(X-和脉冲计数器使用。计时器原理如图1所示，一般由X射线探测器、信号调理电路、功能选择、计数器、显示器、控制部分等组成。计时器测量直流、电容放电、三相交流、高频X射线机照射时间时，用毫秒值记录照射时间；测量半波整流、全波整流单图1计时器原理5.1时间间隔测量范围：(1～6000)ms;最大允许误差：±2%×T或1ms,取较大值；最大允许误差：±1脉冲。1以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。2计量特性以产品技术指标为准。3电压：220(1±5%)V;频率：50(1±1%)Hz。6.1.4无影响正常工作的机械振动和电磁干扰。6.2测量标准及其他设备6.2.1时间间隔发生器b)最大允许误差：优于±0.01ms;不大于1ms或能给出需要的时间间隔测量点。6.2.2数字存储示波器(以下简称示波器)a)带宽：≥20MHz;b)时间间隔测量最大允许误差>500ms:±(0.01%×t+0.1)ms,式中t为时间间隔测量值。c)记录长度：≥100k采样点。d)有高分辨力采集模式或垂直分辨力≥11位。6.2.3稳定直流电源(以下简称直流电源)a)输出电压：60V～130V;b)纹波：≤2%。a)输出频率准确度：优于1×10-*;c)失真度：≤0.5%;d)具备正弦波半波整流和全波整流信号；e)具有猝发信号输出功能。6.2.5工频电压放大器(以下简称放大器)a)输出幅度：(60～130)V(rms);b)输出正弦波信号失真度：≤2%;d)具有正弦波半波整流和全流整流信号放大功能。6.2.6闭合/分断开关(以下简称开关)a)能以时间间隔发生器输出电平脉冲为控制信号闭合电路，未加控制信号时开关b)动作时间(包括闭合和分断):优于±0.1ms;c)闭合/分断能力：≥300V(rms);e)接通电阻：<0.2Ω;4f)断开电阻：>100MΩ。6.2.7X射线机a)加载时间设置范围：5ms～1000ms;b)加载时间重复性优于2ms;c)kV值设置范围40kV～150kV;d)mA值设置范围30mA～200mA。6.2.8X射线传感器(以下简称传感器)响应时间优于±0.01ms。6.2.9X射线机加载时间加载信号取样电路(以下简称加载信号取样电路)a)取出加载信号经调理后示波器能可靠识别；b)信号调理电路应为纯阻性元件组成。7校准项目和校准方法计时器外观不应有影响正常工作的机械损伤，输入、输出插座牢固，按键、功能开关灵活可靠，显示清晰完整，各部分间通信正常，标记准确并符合相关要求。7.2电信号测量校准7.2.1时间间隔测量++仪器连接如图2所示，设置直流电源输出电压60V,计时器置毫秒模式(MillisecMode),时间间隔发生器设置时间间隔T。,启动时间间隔发生器控制开关闭合，开关分断后记录计时器计时值T,,如计时器计时不正常，增加直流电源输出电压直至能可靠计时，时间间隔测量点选择5ms,10ms,50ms,100ms,500ms,1000ms,5000ms,6000ms,每点测量3次，取平均值为该点测量值，可按公式(1)计算测T,——平均值，ms。7.2.2脉冲计数57.2.2.1函数信号发生器输出频率设置为50Hz,波形选择正弦波，输出方式连续，信号幅度A大于4V(p-p),直流偏置为0V,调节放大器使输出信号幅度为有效值60V,函数信号发生器输出方式改为猝发输出，触发方式选择手动触发，波形设置为正弦波半波整流波形，输出幅度高电平与A高电平相同，低电平为0V,仪器连接如图3所示，计时器置脉冲计数模式(PulseMode)。7.2.2.2函数信号发生器依次设置输出脉冲数N。为5,10,50,100,500,999个脉冲，手动触发函数信号发生器输出信号，信号输出结束后记录计时器测量值N;,如计时器计数不正常，缓慢增加函数信号发生器输出幅度直至计时器能可靠计数，每点测量3次，取平均值为该点测量值，可按公式(2)计算测量误差。7.2.2.3改变输出信号为正弦波全波整流波形，重复7.2.2.2。7.2.2.4输出信号频率改变为60Hz,重复7.2.2.2和7.2.2.3。7.2.3灵敏度测量7.2.1中计时器能可靠计时的最小直流电压值即为直流信号计时灵敏度。7.2.2.4测量结束后断开计时器，函数信号发生器输出方式改为连续，波形为正弦波，幅度峰值与7.2.2.2中可靠计数的最小幅度峰值相同，直流偏置为0,放大器输出7.3X射线信号测量校准7.3.1时间间隔测量7.3.1.1计时器置毫秒模式(Millisec7.3.1.2仪器连接如图4所示，示波器设置为：高分辨力采集模式，记录长度≥100k采样点，带宽限制20MHz,耦合方式直流，输入阻抗1MΩ,扫描时间系数、垂直偏转系数适当；X射线机设置加载时间100ms,电压kV、电流mA值低于70kV、50mA,计时器的X射线探测器和传感器置于X射线机照射野射线束垂直方向目标区50cm处，启动X射线机，如计时器计时测量不正常，增大电压kV或电流mA值，使计时器能可靠计时，示波器能观察到清晰的代表X射线信号波形，示波器输入信号可选择传感器输出信号或加载信号取样电路取样信号。改变X射线机加载时间，示波器记录信号波形，照射结束后，使用示波器光标测量出信号波形的时间间隔To为时间间隔标准值。示波器测量时间间隔起止点的确定原则依据3.2确定；67.3.1.3记录计时器测量值T,,每点测量3次，时间间隔测量点优选值为5ms,10ms,50ms,100ms,300ms,500ms,可按公式(3)计算测量误差，取误差平均值为测量误差。7.3.2脉冲计数测量7.3.2.1计时器置脉冲计数模式(PulseMode)7.3.2.2使用半波整流或全波整流X射线机，重复7.3.1.2,记录计时器测量值N,,分析示波器记录波形，示波器记录脉冲数记N为标准值，每点测量三次，取平均值为测量值，X射线机加载时间优选值为20ms,40ms,100ms,500ms,1000ms,若X射线机为直流型，N,应为1,可只在最短加载时间点测量。可按公式(4)计算测量误差。△N——误差平均值，脉冲；7.3.3灵敏度测量7.3.1.2中计时器能可靠计时的最小电压kV值和电流mA值即为计时器X射线计时、计数测量灵敏度。8校准结果表达校准后的计时器出具校准证书，校准证书应至少包含以下信息：b)实验室名称和地址；c)进行校准的地点；d)证书的惟一性标识(如编号),每页及总页数的标识；e)客户的名称和地址；f)被校对象的描述和明确标识；g)校准日期；h)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号i)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；j)校准环境的描述；k)校准结果及其测量不确定度的说明；1)对校准规范的偏离的说明；m)校准证书签发人的签名、职务或等效标识；7n)校准结果仅对被校准对象有效的声明；o)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。一般建议复校时间间隔为一年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定8附录A校准证书内页格式标准值/ms测量值/ms平均值/ms测量结果不确定度5标准值/脉冲测量值(50Hz、半波整流)/脉冲不确定度5标准值/脉冲测量值(50Hz、全波整流)/脉冲不确定度59不确定度5不确定度52X射线信号测量标准值/ms测量值/ms不确定度附录B测量结果不确定度评定度大于60V小于130V的电脉冲信号。b)测量重复性的不确定度分量校准一台计时器典型测量值100ms时间间隔，重复测量10次，测量值为：重复性贡献的不确定度分量为：uz=0.516ms/√3=0.298ms由于uzz中包含有分辨力贡献的不确定度分量，uz:、uz₂两项是重复项，取较大一项，测量量值不确定分量为u₂=0.577ms,B.1.4不确定分量一览表i果分布1u均匀2均匀3被校准测量分辨力均匀4正态B.1.5合成标准不确定度两个分量互不相关，合成标准不确定度为：ue=√αi+uìa+u=√0.00577²+0.0577²+0.577=B.1.6扩展不确定度合成标准不确定度主要由计时器分辨力贡献的不确定度分量构成，其分布为均匀分布，因此合成标准不确定度也为均匀分布，取包含概率为95%,包含因子k=1.65,扩U₃=ku.=1.65×0.580ms=0.96ms≈1msB.2脉冲计数测量不确定度评定B.2.1测量方法函数信号发生器输出正弦波半波整流或全波整流可设置脉冲数的猝发信号，经放大器放大后为65V～130V的脉冲串信号，计时器脉冲测量功能测量信号脉冲数。B.2.2测量模型计时器测量的脉冲数N可表示为：N=NN,—-第i次测量值。B.2.3评定分量标准不确定度函数信号发生器输出猝发信号的脉冲数没有误差，放大器对信号电压放大后脉冲数500500500500501500500500500501(脉冲)u₂=0.42/√3=0.24表B.2不确定度一览表i分量u,1被校准测量分辨力均匀2合成不确定度分布为均匀分布，取p=95%,包含因子k=1.65,扩展不确定U₅=ue×1.65=0.577×1.65=0.95≈1参考校准方法脉冲计数校准可以使用工频电源或隔离变压器输出60V～130V正弦交流电压使用二极管半波整流、全波整流后通过开关输入计时器进行校准，仪器连接如图C.1所示，标准脉冲数用N₀=T₀×f获得(f为电源整流后频率),标准脉冲