专利名称：用于滑环的光纤数据传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于光纤通信的旋转体和固定体之间的高速数据传输系统，尤其 涉及适用于工业CT系统、安检仪和医用CT系统中的旋转体和固定体之间的高速数据传输 系统。
背景技术：
在工业技术领域中，有很多应用场合需要将旋转体上的数据信息传输到固定体 上，典型的应用如在工业CT系统、安检仪和医用CT系统中，在对被检对象进行检测时，需要 实时地将旋转体上检测到的信息高速高可靠性地传输到固定体上。最初的数据传输系统是 通过电刷和导电环的方式来实现的，但由于旋转体在旋转时电刷和导电环之间的接触电阻 值在不断地变化，这种变化会产生很大的信号噪声，从而降低了数据传输的可靠性，因此不 能用来传输高速数据信号。特别是在高压环境下，旋转体和固定体之间的高压放电引起的 高压噪声更大。另外，由于碳刷和滑环之间的接触摩擦，也影响了数据传输系统的使用寿 命。随着具有多排X光探测器的高速工业CT系统和医用CT系统在实际检测中得到广 泛应用，系统在单位时间内采集到的检测数据大大增加，采用碳刷和滑环接触的方式来实 现数据传输是越来越不可靠和理想的了。因此，业界提出了用无线电容耦合的方式来代替 上述的碳刷滑环方式，但是无线电容耦合的电磁场比较容易受到外界电压、电流和电磁场 的干扰，因此高速数据传输的准确性以及传输速率受到限制和影响。为了解决上述的问题，业界还提出了基于光学的信号传输系统，如在公开号为 CN101006925A的专利申请中，公开了一种基于光纤的数据传输系统，其中，在旋转体上沿圆 周方向固定若干个电光转换元件(如激光二极管)和聚焦透镜作为信号发射部分，在固定 体上沿圆周方向设置一段有限长度的光纤束来接收发射部分发射的光信号并传送到光电 转换元件，保证在实际工作中，至少有一束发射部分发射的光束能够落在固定体上的光纤 束上。在公开号为CN 1989905A的专利申请中，同样公开了一种基于光纤的数据传输系统， 与CN101006925A不同的是，这个专利申请中在旋转体上只设置了一个电光转换元件(如激 光二极管)和聚焦透镜作为信号发射部分，在固定体上沿圆周方向布满光纤来接收发射的 光信号并传送到光电转换元件。但上述这两种系统都采用了较多的激光器或光纤，成本较 高，实用性受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于光纤通信的用于旋转体和固定体之间的高速高 可靠性数据传输系统，尤其适用于工业CT、安检仪和医用CT的滑环系统中，以实现将旋转 体上的检测数据高速高可靠地传输到固定体上，该高速高可靠性数据传输系统包括柔性 传动机构，该柔性传动机构的第一部分设置在旋转体上，第二和第三部分是相同的，分别 与第一部分啮合；数据采集装置，其设置在旋转体上；若干个光纤准直镜，其设置在旋转体上；若干个光纤耦合镜，其设置在柔性传动机构的该另一部分上；光纤旋转连接器，其设置 在该固定体上。其中数据采集装置与光纤准直镜相连，具有将X光接收装置转换的模拟电信号转 换为数字电信号和将该数字电信号转换为数字光信号并通过光纤将其传输出去的功能。光纤准直镜可以将光纤中的光准直成平行光向空间发射，光纤耦合镜可以将空间 的平行光聚焦到光纤中，光纤旋转连接器可以将旋转的光纤中的光传输到固定的光纤中， 从而再传输到安检仪或CT系统的图像处理装置中。
图1是本发明所提出的数据传输系统的原理示意图。
具体实施例方式虽然下文所述的实施方式中的柔性传动机构是以带轮和同步带为例，但并不局限 于此，本领域技术人员可以采用任何一种柔性传动机构来实现本发明。同样，下文所述的实 施方式中采用两组同步带，并且同步带的长度是旋转体四分之一周长的三倍，但并不局限 于此，本领域技术人员可以采用任何能够实现本发明的组数的同步带和任何能够实现本发 明的同步带长度来实现本发明。如图1所示，本发明所提出的光纤数据传输系统包括旋转体110，数据采集装置 140，光纤准直镜150，带轮160，同步带170，光纤耦合镜180，固定体210，光纤旋转连接器 220和光合路器230、240。其中，数据采集装置140，光纤准直镜150，带轮160都安装在旋 转体110上，X光发射装置120和X光接收装置130也安装在旋转体110上；同步带170、光 纤旋转连接器220和光合路器230、240都安装在固定体210上，光纤耦合镜180安装在同 步带170上，固定体210最外侧的细线表示固定体210的框架。图1中只示意性地示出了 带轮160和同步带170部分啮合情况。在CT系统的扫查过程中，旋转体110由电机带动旋转，在图1中没有示出电机，X 光发射装置120持续发射X光并随旋转体110旋转，所述的X光穿过位于该X光发射装置 120和X光接收装置130之间的被检对象并被X光接收装置130所接收到，X光接收装置 130可以将接收到的X光的能量转换为模拟电信号，该X光接收装置130可以为单排或多排 的X光探测器阵列。该X光接收装置130与数据采集装置140相连，并将检测到的模拟电信号传送到 该数据采集装置140，经过模数转换和相应的数据处理后转换成数字电信号，在高速CT系 统中，数据采集装置140 —般还包括电光转换单元141，将数字电信号转换为数字光信号并 通过光纤传输给光纤准直镜150。在实际的系统中，数据采集装置140通过光纤分路器与所 有的光纤准直镜150相连接。光纤准直镜固定在旋转体110的圆周上，沿旋转体110的径向发射激光信号，本实 施例中选用2个光纤准直镜150A和150B，间隔90度安装。带轮160固定在旋转体110的 外径上，同步带170A、170B间隔90度安装，并分别与带轮160相啮合，光纤耦合镜180固定 在同步带上，同步带170的长度是带轮160四分之一周长的三倍，保证同步带170与带轮 160完全啮合带轮160的四分之一周长，在同步带170A上等间距固定安装3个光纤耦合镜180A，180B和180C，在同步带170B上等间距固定安装3个光纤耦合镜180D, 180E和180F， 其中光纤耦合镜180A和180B分别与光纤准直镜150A和150B相对。在旋转体110旋转时， 固定在旋转体110上的带轮160也随之旋转从而带动同步带170转动，这样当光纤准直镜 150A从图1所示的位置处顺时针旋转到光纤准直镜150B所在的位置处的过程中，光纤耦合 镜180A也从图1所示的位置处向光纤耦合镜180B所在的位置处逆时针旋转，并且在旋转 过程中，始终保持光纤准直镜150A与光纤耦合镜180A相对，从而保证光纤准直镜150A发 射的激光信号能完全被光纤耦合镜180A获取到。当光纤准直镜150A顺时针旋转90度时，光纤准直镜150B也顺时针旋转90度，同 步带170A和170B在带轮160的带动下逆时针旋转90度，从而保证光纤耦合镜180F与光 纤准直镜150B对应，同时，带轮160还带动光纤旋转连接器220A和220B逆时针旋转，从而 保证光纤旋转连接器220与光纤耦合镜的相对位置不变。在带轮160的旋转过程中，始终 会有一个光纤耦合镜180与光纤准直镜150相对，并传输数据信号。光纤准直镜150可以将光纤中的光准直成平行光向空间发射，光纤耦合镜180可 以将空间的平行光聚焦到光纤中，光纤旋转连接器220可以将旋转的光纤中的光传输到固 定的光纤中，在本发明中采用的是三通道光纤旋转连接器，将光纤旋转连接器的三个固定 光纤通道连接到三合一的光合路器上，合成一路光纤输出，再经过一个二合一光合路器合 成一路光纤通道，输出到图像处理装置中。在本发明中，光纤准直镜150的个数优选为2个，同步带的条数优选为2条，光纤 耦合镜180的个数优选为6个，但可以根据实际的需要设置任意个数和条数的光纤准直镜 150、光纤耦合镜180和同步带。
权利要求
一种基于光纤通信的旋转体和固定体之间的高速数据传输系统，其特征在于，该高速数据传输系统包括柔性传动机构，该柔性传动机构由三部分组成，第一部分设置在旋转体上，第二部分与第三部分是同样的装置，分别与该第一部分配合；数据采集装置，其设置在旋转体上；两个光纤准直镜，其设置在柔性传动机构的第一部分上；六个光纤耦合镜，其设置在柔性传动机构的第二和第三部分上；两个光纤旋转连接器，其设置在该固定体上；光纤合路器，其设置在该固定体上。
2.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中的数据采集装置模拟电信号转换为 数字电信号并将该数字电信号转换为数字光信号，通过光纤将其传输出去。
3.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中的两个光纤准直镜相隔90度地设置 在该旋转体上，并且沿着该旋转体的径向发射激光信号，其中的三个光纤耦合镜等间距地 设置在柔性传动机构的第二部分上，另外三个光纤耦合镜等间距地设置在柔性传动机构的 第三部分上，该柔性传动机构的第二和第三部分的长度是该柔性传动机构的第一部分长度 的四分之三。
4.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中的光纤旋转连接器分别位于柔性传 动机构的第二和第三部分所围成形状的中间。
5.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中当旋转体旋转时，始终有一个光纤 耦合镜与一个光纤准直镜相对，并一起旋转90度。
6.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中当旋转体旋转时，在一对光纤准直 镜和光纤耦合镜一起相对着旋转90度之后，另一个光纤准直镜和另一个光纤耦合镜开始 相对，并且同步旋转90度。
全文摘要
一种旋转体和固定体之间的高速光纤数据传输系统，该系统基于光纤通信技术，适用于工业CT、高端安检仪或医用CT的滑环系统中，以实现将旋转体上的检测数据高速高可靠地传输到固定体上，该系统包括设置在旋转体上的数据采集装置、光纤准直镜、带轮、同步带、光纤耦合镜以及设置在固定体上的光纤旋转连接器和光合路器。由于本发明采用光纤通信来实现数据的高速传输，传输速率高、误码率低并且抗干扰能力强，满足了工业CT、高端安检仪或医用CT中大数据量高速传输的要求。
文档编号H04B10/12GK101888270SQ201010212380
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者徐圆飞, 杨继文, 王稷 申请人:北京航星机器制造公司