专利名称：一种旋转体与固定体之间的高速激光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数据 采集装置，其设置在旋转体上；光纤分路器，其设置在旋转体上；旋转发射装置，其设置在 旋转体上；旋转杆机构，其设置在固定体上；光纤旋转连接器，其设置在该固定体上；光纤
3合路器，其设置在固定体上。其中数据采集装置具有将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，该数据采集装置与光 纤分路器相连，将激光信号分路传送到旋转发射装置中。旋转发射装置主要包括旋转发射套，旋转发射控制部分和光纤准直镜。旋转杆机 构主要包括旋转控制部分，可伸缩部分，弹簧，接收套和光纤耦合镜。其中光纤准直镜可以 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各路旋转的光纤中的光传输到各自对应的固定的光纤中，从而再经 过光纤合路器传输到安检仪或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；图2是本发明的实施例中的发射套与接收套的配合原理图。
具体实施例方式如图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，旋转发射装置160，旋转杆机构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。其中，数据采集装置140和旋转发射装置160都安装 在旋转体110上，光纤准直镜150安装在旋转发射装置160的发射套162中，X光发射装置 120和X光接收装置130也安装在旋转体110上；旋转杆机构170、光纤旋转连接器220和 光纤合路器230都安装在固定体210上，光纤耦合镜180安装在旋转杆机构170的接收套 174中，固定体210最外侧的细线表示固定体210的框架。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。旋转发射装置160等间距地固定在旋转体110的圆周上，本实施例中选用4个旋 转发射装置160，间隔90度安装。旋转发射装置160主要包括发射旋转控制部分161、发射 套162和光纤准直镜150，其中，光纤准直镜150安装在发射套162中，发射套162的前端为 锥体状，发射套162由发射旋转控制部分161控制而旋转，发射旋转控制部分161由控制电 路和电机以及执行机构和拉簧组成。旋转杆机构170安装在旋转体110的右上角45度方向上，距离旋转体圆心的距离 为^倍的旋转体半径。旋转杆机构170主要包括接收旋转控制部分171、旋转杆可伸缩部分172、弹簧173、接收套174和光纤耦合镜180，其中接收旋转控制部分171由控制电路和电 机以及执行机构组成，其控制旋转杆机构170的旋转；旋转杆可伸缩部分172为中空管状， 可自由伸缩，其伸长后的最长长度大于旋转体110的半径，收缩后的最短长度小于(V2-1) 倍的旋转体110半径；弹簧173安装在旋转杆可伸缩部分172中间，与接收套174固定在一 起；接收套174的前端为凹锥体状，刚好与发射套162的前端相配合；光纤耦合镜180安装 在接收套174中。发射套162、接收套174、光纤准直镜150和光纤耦合镜180的安装和配 合如图2所示。如图1所示，当旋转体110逆时针旋转时，发射旋转控制部分161控制发射套162 顺时针旋转，并始终对着旋转杆机构170的旋转中心，接收旋转控制部分171控制旋转杆 可伸缩部分172顺时针旋转，并保证接收套174始终与发射套162相对，在旋转过程中，发 射套162与接收套174的配合使得旋转杆可伸缩部分172先收缩再伸长，使得光纤准直镜 150和光纤耦合镜180的位置在旋转过程中不变化。当旋转发射装置160A逆时针旋转到 160D所在的位置时，160B也旋转到160A所在的位置，这时旋转杆可伸缩部分172A也旋转 到172D所在的位置，并且172B旋转到172A所在的位置，发射套162B与接收套174B开始 配合。当旋转体110再逆时针旋转时，即160A从160D的位置处再逆时针旋转时，发射旋转 控制部分161中的拉簧拉着发射套162旋转180度，回到可以与接收套配合的状态。这样在旋转体110的旋转过程中，接收套与发射套一一配合并接替，始终有接收 套与发射套配合着，从而保证光纤准直镜和光纤耦合镜是相对着的，从而保证通信的顺畅。 光纤耦合镜将光信号汇聚到光纤中再传输到四芯光纤旋转连接器220中，光纤旋转连接器 220将旋转光纤中的光信号传输到固定光纤中，再经过四合一光纤合路器230传输到图像 处理装置中。在本发明中，旋转发射装置160、光纤准直镜150、光纤耦合镜180和旋转杆可伸缩 部分172的个数优选为4个，但可以根据实际的需要设置任意个数的旋转发射装置160、光 纤准直镜150、光纤耦合镜180和旋转杆可伸缩部分172，并根据此设定旋转杆机构与旋转 体圆心的距离。
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数据采集装置，其设置在旋转体上；旋转发射装置，其设置在旋转体上；旋转杆机构，其设置在固定体上；光纤旋转连接器，其设置在固定体上；光纤合路器，其设置在固定体上。
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将模拟电信号转换 为数字电信号并将该数字电信号转换为数字光信号，并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，其中的旋转发射装置相隔90度地设置在 该旋转体上，该旋转发射装置主要包括发射旋转控制部分、发射套和光纤准直镜，光纤准直 镜安装在发射套中。
4.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中的旋转杆机构主要包括接收旋转控 制部分、旋转杆可伸缩部分、弹簧、接收套和光纤耦合镜，光纤耦合镜安装在接收套中。
5.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中发射套为凸锥体结构，接收套为凹 锥体结构，并且发射套的凸锥体与接收套的凹锥体锥角相等。
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，在一对发射套和 接收套配合着旋转90度之后，另一对发射套和接收套开始相配合，并且配合着旋转90度。
全文摘要
一种旋转体和固定体之间的高速激光数据传输系统，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、旋转发射装置、旋转杆机构、接收套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H04B10/12GK101873174SQ201010212399
公开日2010年10月27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