專(zhuān)利名稱(chēng)：一種旋轉(zhuǎn)體與固定體之間的高速光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于光纖通信的旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，尤其 涉及適用于工業(yè)CT系統(tǒng)、安檢儀和醫(yī)用CT系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高速數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中，有很多應(yīng)用場(chǎng)合需要將旋轉(zhuǎn)體上的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦潭w 上，典型的應(yīng)用如在工業(yè)CT系統(tǒng)、安檢儀和醫(yī)用CT系統(tǒng)中，在對(duì)被檢對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要 實(shí)時(shí)地將旋轉(zhuǎn)體上檢測(cè)到的信息高速高可靠性地傳輸?shù)焦潭w上。最初的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是 通過(guò)電刷和導(dǎo)電環(huán)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但由于旋轉(zhuǎn)體在旋轉(zhuǎn)時(shí)電刷和導(dǎo)電環(huán)之間的接觸電阻 值在不斷地變化，這種變化會(huì)產(chǎn)生很大的信號(hào)噪聲，從而降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，因此?能用來(lái)傳輸高速數(shù)據(jù)信號(hào)。特別是在高壓環(huán)境下，旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高壓放電引起的 高壓噪聲更大。另外，由于碳刷和滑環(huán)之間的接觸摩擦，也影響了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的使用壽 命。隨著具有多排X光探測(cè)器的高速工業(yè)CT系統(tǒng)和醫(yī)用CT系統(tǒng)在實(shí)際檢測(cè)中得到廣 泛應(yīng)用，系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)采集到的檢測(cè)數(shù)據(jù)大大增加，采用碳刷和滑環(huán)接觸的方式來(lái)實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸是越來(lái)越不可靠和理想的了。因此，業(yè)界提出了用無(wú)線(xiàn)電容耦合的方式來(lái)代替 上述的碳刷滑環(huán)方式，但是無(wú)線(xiàn)電容耦合的電磁場(chǎng)比較容易受到外界電壓、電流和電磁場(chǎng) 的干擾，因此高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性以及傳輸速率受到限制和影響。為了解決上述的問(wèn)題，業(yè)界還提出了基于光學(xué)的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，如在公開(kāi)號(hào)為 CN101006925A的專(zhuān)利申請(qǐng)中，公開(kāi)了一種基于光纖的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中，在旋轉(zhuǎn)體上沿圓 周方向固定若干個(gè)電光轉(zhuǎn)換元件(如激光二極管)和聚焦透鏡作為信號(hào)發(fā)射部分，在固定 體上沿圓周方向設(shè)置一段有限長(zhǎng)度的光纖束來(lái)接收發(fā)射部分發(fā)射的光信號(hào)并傳送到光電 轉(zhuǎn)換元件，保證在實(shí)際工作中，至少有一束發(fā)射部分發(fā)射的光束能夠落在固定體上的光纖 束上。在公開(kāi)號(hào)為CN 1989905A的專(zhuān)利申請(qǐng)中，同樣公開(kāi)了一種基于光纖的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)， 與CN101006925A不同的是，這個(gè)專(zhuān)利申請(qǐng)中在旋轉(zhuǎn)體上只設(shè)置了一個(gè)電光轉(zhuǎn)換元件(如激 光二極管)和聚焦透鏡作為信號(hào)發(fā)射部分，在固定體上沿圓周方向布滿(mǎn)光纖來(lái)接收發(fā)射的 光信號(hào)并傳送到光電轉(zhuǎn)換元件。但上述這兩種系統(tǒng)都采用了較多的激光器或光纖，成本較 高，實(shí)用性受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于光纖通信的用于旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高速高 可靠性數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，尤其適用于工業(yè)CT、安檢儀和醫(yī)用CT的滑環(huán)系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)將旋轉(zhuǎn) 體上的檢測(cè)數(shù)據(jù)高速高可靠地傳輸?shù)焦潭w上，該高速高可靠性數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括數(shù)據(jù) 采集裝置，其設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上；信號(hào)發(fā)射裝置，該信號(hào)發(fā)射裝置設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上；光纖準(zhǔn)直 鏡，其安裝在信號(hào)發(fā)射裝置中；滑道，其安裝在固定體上；信號(hào)接收裝置，該信號(hào)接收裝置設(shè)置在滑道中；光纖耦合鏡，其安裝在信號(hào)接收裝置中；光纖旋轉(zhuǎn)連接器，其設(shè)置在固定體 上；光纖合路器，其設(shè)置在固定體上。其中數(shù)據(jù)采集裝置與光纖準(zhǔn)直鏡相連，具有將X光接收裝置轉(zhuǎn)換的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn) 換為數(shù)字電信號(hào)和將該數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)并通過(guò)光纖將其傳輸出去的功能。光纖準(zhǔn)直鏡可以將光纖中的光準(zhǔn)直成平行光向空間發(fā)射，光纖耦合鏡可以將空間 的平行光聚焦到光纖中，光纖旋轉(zhuǎn)連接器可以將旋轉(zhuǎn)的光纖中的光傳輸?shù)焦潭ǖ墓饫w中。


圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例中的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的原理示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例中的發(fā)射裝置的剖面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例中的滑道和接收裝置的剖面圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明所提出的光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)體110，數(shù)據(jù)采集裝置 140，發(fā)射裝置150，光纖準(zhǔn)直鏡160，光纖耦合鏡170，接收裝置180，滑道190，固定體210， 光纖旋轉(zhuǎn)連接器220和光合路器230。其中，數(shù)據(jù)采集裝置140，發(fā)射裝置150，光纖準(zhǔn)直鏡 160都安裝在旋轉(zhuǎn)體110上，X光發(fā)射裝置120和X光接收裝置130也安裝在旋轉(zhuǎn)體110 上；滑道190、光纖旋轉(zhuǎn)連接器220和光合路器230都安裝在固定體210上，接收裝置180設(shè) 置在滑道中，光纖耦合鏡170安裝在接收裝置180中，固定體210最外側(cè)的細(xì)線(xiàn)表示固定體 210的框架。在CT系統(tǒng)的掃查過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)體110由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在圖1中沒(méi)有示出電機(jī)，X 光發(fā)射裝置120持續(xù)發(fā)射X光并隨旋轉(zhuǎn)體110旋轉(zhuǎn)，所述的X光穿過(guò)位于該X光發(fā)射裝置 120和X光接收裝置130之間的被檢對(duì)象并被X光接收裝置130所接收到，X光接收裝置 130可以將接收到的X光的能量轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，該X光接收裝置130可以為單排或多排 的X光探測(cè)器陣列。該X光接收裝置130與數(shù)據(jù)采集裝置140相連，并將檢測(cè)到的模擬電信號(hào)傳送到 該數(shù)據(jù)采集裝置140，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào)，在高速CT系 統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集裝置140 —般還包括電光轉(zhuǎn)換單元141，將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)并 通過(guò)光纖傳輸給光纖準(zhǔn)直鏡160。在實(shí)際的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集裝置140通過(guò)光纖分路器與所 有的光纖準(zhǔn)直鏡160相連接。發(fā)射裝置150固定在旋轉(zhuǎn)體110的圓周上，光纖準(zhǔn)直鏡160安裝在發(fā)射裝置150 中，沿旋轉(zhuǎn)體110的徑向發(fā)射激光信號(hào)，本實(shí)施例中選用2個(gè)發(fā)射裝置150A和150B，間隔 180度安裝。圖2是發(fā)射裝置沿垂直紙面方向的剖視圖，發(fā)射裝置具有凸錐體形結(jié)構(gòu)?；?道組安裝在固定體上，圖3是滑道和接收裝置沿垂直紙面方向的剖視圖，如圖1所示，滑道 組由上下兩條同樣的滑道190A和190B組成，在圖1中190B完全被190A遮擋了，接收裝置 180的兩個(gè)軸承181分別安裝在兩條滑道中，可以自由地在滑道中滑動(dòng)，從而帶動(dòng)接收裝置 在滑道中滑動(dòng)，滑道組190的長(zhǎng)度是旋轉(zhuǎn)體110周長(zhǎng)的1. 5倍，在滑道190A、190B中等間距 安裝3個(gè)接收裝置180A，180B和180C，這三個(gè)接收裝置之間是用剛性較好的鋼絲緊繃地連 接著。如圖3所示，光纖耦合鏡170固定安裝在接收裝置180中，接收裝置180具有凹錐體形結(jié)構(gòu)，其錐角與發(fā)射裝置的凸錐體的錐角相等，在實(shí)際運(yùn)行中，凸錐體和凹錐體是完全相 嚙合的。如圖1所示，接收裝置180A和180B分別與發(fā)射裝置150A和150B相對(duì)并嚙合，這 時(shí)光纖準(zhǔn)直鏡160A、160B分別與光纖耦合鏡170A、170B相對(duì)，從而可以進(jìn)行光傳輸，實(shí)現(xiàn)高 速光通信。在旋轉(zhuǎn)體110旋轉(zhuǎn)時(shí)，固定在旋轉(zhuǎn)體110上的發(fā)射裝置150也隨之旋轉(zhuǎn)，由于發(fā) 射裝置與接收裝置錐體的嚙合從而帶動(dòng)接收裝置180轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣當(dāng)發(fā)射裝置150A從圖1所 示的位置處順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到發(fā)射裝置150B所在的位置處的過(guò)程中，接收裝置180A也從圖1 所示的位置處向接收裝置180B所在的位置處逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并且在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，始終保持光 纖準(zhǔn)直鏡160A與光纖耦合鏡170A相對(duì)，從而保證光纖準(zhǔn)直鏡160A發(fā)射的激光信號(hào)能完全 被光纖耦合鏡170A獲取到。當(dāng)發(fā)射裝置150A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度時(shí)，發(fā)射裝置150B也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度，這時(shí)， 接收裝置180A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到180B所在的位置處，180C逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到180A所在的位置處， 并與發(fā)射裝置150B相對(duì)并嚙合，這樣發(fā)射裝置與接收裝置交替相對(duì)嚙合，從而實(shí)現(xiàn)光通信 的不間斷通信。光纖準(zhǔn)直鏡160可以將光纖中的光準(zhǔn)直成平行光向空間發(fā)射，光纖耦合鏡170可 以將空間的平行光聚焦到光纖中，光纖旋轉(zhuǎn)連接器220可以將旋轉(zhuǎn)的光纖中的光傳輸?shù)焦?定的光纖中，在本發(fā)明中采用的是三通道光纖旋轉(zhuǎn)連接器，將光纖旋轉(zhuǎn)連接器的三個(gè)固定 光纖通道連接到三合一的光合路器230上，合成一路光纖輸出，輸出到圖像處理裝置中。在本發(fā)明中，發(fā)射裝置150和光纖準(zhǔn)直鏡160的個(gè)數(shù)優(yōu)選為2個(gè)，接收裝置180和 光纖耦合鏡170的個(gè)數(shù)優(yōu)選為3個(gè)，但可以根據(jù)實(shí)際的需要設(shè)置任意個(gè)數(shù)的發(fā)射裝置、光纖 準(zhǔn)直鏡、光纖耦合鏡和接收裝置。雖然本發(fā)明的實(shí)施例中的滑道長(zhǎng)度是旋轉(zhuǎn)體周長(zhǎng)的1.5 倍，但并不局限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用任何能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的長(zhǎng)度的滑道來(lái)實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種基于光纖通信的旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，該高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集裝置，其設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上；兩個(gè)發(fā)射裝置，其設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上；兩個(gè)光纖準(zhǔn)直鏡，其分別安裝在發(fā)射裝置中；滑道組結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在固定體上，由兩條同樣的滑道組成；三個(gè)接收裝置，其設(shè)置在滑道組中；三個(gè)光纖耦合鏡，其分別設(shè)置在接收裝置中；光纖旋轉(zhuǎn)連接器，其設(shè)置在固定體上；光合路器，其設(shè)置在固定體上。
2.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中的數(shù)據(jù)采集裝置將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換 為數(shù)字電信號(hào)并將該數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)，通過(guò)光纖將其傳輸出去。
3.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中的發(fā)射裝置具有凸錐體形結(jié)構(gòu)，并 相隔180度地設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)體上。
4.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中的滑道組的長(zhǎng)度是旋轉(zhuǎn)體周長(zhǎng)的 1.5 倍。
5.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中的接收裝置具有凹錐體結(jié)構(gòu)，其錐 角與發(fā)射裝置的凸錐體的錐角相等，接收裝置與發(fā)射裝置可以完全嚙合，其等間距地設(shè)置 在滑道組中，并且接收裝置之間用鋼絲緊繃地連接著。
6.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中的光纖旋轉(zhuǎn)連接器位于滑道組所圍 成形狀的中間。
7.如權(quán)利要求1中所述的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中當(dāng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終有一個(gè)發(fā)射 裝置與一個(gè)接收裝置相對(duì)并嚙合，并一起旋轉(zhuǎn)180度，之后另一個(gè)發(fā)射裝置和另一個(gè)接收 裝置開(kāi)始相對(duì)并嚙合，并且同步旋轉(zhuǎn)180度。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)體和固定體之間的高速光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于光纖通信技術(shù)，適用于工業(yè)CT、高端安檢儀或醫(yī)用CT的滑環(huán)系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)體上的檢測(cè)數(shù)據(jù)高速高可靠地傳輸?shù)焦潭w上，該系統(tǒng)包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體上的數(shù)據(jù)采集裝置、發(fā)射裝置、光纖準(zhǔn)直鏡、滑道、接收裝置、光纖耦合鏡以及設(shè)置在固定體上的光纖旋轉(zhuǎn)連接器和光合路器。由于本發(fā)明采用光纖通信來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸，傳輸速率高、誤碼率低并且抗干擾能力強(qiáng)，滿(mǎn)足了工業(yè)CT、高端安檢儀或醫(yī)用CT中大數(shù)據(jù)量高速傳輸?shù)囊蟆?br> 文檔編號(hào)H04B10/12GK101873173SQ20101021239
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者徐圓飛, 楊繼文, 王稷 申請(qǐng)人:北京航星機(jī)器制造公司