CN100555352C - 非接触旋转装置光电耦合传输系统及其旋转装置 - Google Patents
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Abstract
一种非接触旋转装置光电耦合传输系统及其旋转装置，属旋转机械信号传输领域。信号采集单元采集到的多路信号从旋转装置的旋转侧传至旋转装置的基座侧，当需要对旋转侧机械进行控制时，控制信号从旋转装置的基座侧传至旋转装置的旋转侧，这样就实现了多路信号的双向传输。光电传输耦合通道是由响应速度很快的激光发光二极管和并联在一起的PIN型光电二极管构成。激光发光二极管由调制好的多路采样信号或控制信号控制，PIN型光电二极管在收到接收开始信号后对信号进行有效接收，本发明就是利用以上方式对多路信号进行双向传输，为旋转机械的测量与控制提供了高可靠、宽带信号传输平台。
Description
技术领域
本发明是利用光电耦合方法使旋转机械中转子和定子之间在相对旋转状态下能够同时高速双向传输多路测控信号，属旋转机械信号传输领域。
背景技术
旋转机械是在各个领域应用十分广泛的一类机械。由于旋转件制造过程的非对称性，使用时会出现振动。这不但会引起系统工作不稳定，产生噪声，还会加剧其疲劳损伤。因此，需要对转动部件的状况(如应力、应变、振动)进行监测甚至控制，抑制噪声。传统的旋转部件信号传输系统是一种集流环结构，它的应用可以追述到十九世纪末，它依靠电刷与环壁接触，从转动的金属环向静止环传输电力电流和数据信号，集流环对工作环境要求高，工作不可靠，而且需要定期维护更换，不适于高速旋转时的信号传输，通道扩展也不方便。通常的信号传输方法还有遥测，遥测遥控方式则存在系统复杂、抗干扰能力差、对其它电子设备产生干扰的缺点。也有利用电磁耦合实现非接触信号传输的技术，较好的解决了以上问题，但是信号传输的带宽仍受较大限制。传统旋转机械信号传输存在很多不足，不能满足现代系统对于高速率数据实时传输的需求。
发明内容
针对传统旋转机械信号传输方法可靠性不高、传输信号的最高频率受到限制等缺点，本发明利用光电耦合高频响特性，进行旋转机械中转子和定子之间在相对旋转状态下多路测控信号的同时双向高速传输，为旋转机械的测量与控制提供高可靠、宽带信号传输平台。
本发明利用一种电光-光电转换手段对旋转装置旋转侧采集到的多路信号或基座侧的发出控制信号进行高速、高效、可靠传输，从而实现对旋转侧机械监测与控制的目的。
光通信技术是一种成熟的信号传输技术，光通信的载波频率在1014Hz～1015Hz之间，它具有很高的通信容量。目前市面上常用的半导体激光器的调制速率在155Mb/s～2.5Gb/s之间，具有很快的传输速度，可以满足实时控制的需要。把光传输应用于旋转连接部件的信号传输系统，不仅简化了系统的结构，而且还解决了传输速度、频带的限制，同时其抗干扰能力也得到很大的提高。基于以上原因，在本发明选用光电耦合通道对旋转装置信号进行传输。
本发明利用压电传感器和采样电路对旋转侧机械信号进行采样，然后将采集到的多路信号通过调制和多路复用技术，变成适合于单通道传输的数字信号进行传输，这样多路信号可以从旋转装置的旋转侧传至旋转装置的基座侧，当需要对旋转侧机械进行控制时，控制信号也可以从旋转装置的基座侧传至旋转装置的旋转侧，这样就实现了多路信号的双向传输。光电传输耦合通道是由响应速度很快的激光发光二极管(LD发光二极管)和并联在一起的光接收元件PIN型光电二极管构成。LD发光二极管由调制好的多路采样信号或控制信号控制，接收二极管在收到接收开始信号后对信号进行有效接收，本发明就是利用以上方式对多路信号进行双向传输。
本发明的一种非接触旋转装置光电耦合传输系统包括信号采集单元，控制驱动单元，信号传输单元，数据处理单元，电磁耦合器，其中信号采集单元，控制驱动单元位于旋转装置的旋转侧上，数据处理单元位于旋转装置的基座侧上；信号采集单元的输出端接信号传输单元的第一输入端，信号传输单元的第一输出端接数据处理单元的输入端，信号采集单元采集到的信号经信号传输单元传输给数据处理单元，从而对旋转装置旋转侧的工作状态进行监测；数据处理单元的输出端接信号传输单元的第二输入端，信号传输单元的第二输出端接控制驱动单元的输入端，数据处理单元产生的控制信号经信号传输单元传输给控制驱动单元，从而最终实现对旋转装置旋转侧的控制；电磁耦合器的原边和电磁耦合器的副边相耦合，为信号采集单元和控制驱动单元提供电源，其中电磁耦合器的副边位于旋转装置的旋转侧上，电磁耦合器的原边位于旋转装置的基座侧上；所述信号采集单元包括压电传感器，信号放大器，信号采集单元多路选择开关，模数转换器，信号采集单元编码器和多路复用器；压电传感器的输出端接信号放大器的输入端，信号放大器将压电传感器输出的采样信号放大，信号放大器的输出端接信号采集单元多路选择开关，信号采集单元多路选择开关将信号放大器的输出信号进行选择，信号采集单元多路选择开关的输出端接模数转换器，模数转换器将输入的模拟信号转换为数字信号，模数转换器的输出端接信号采集单元编码器和多路复用器，信号采集单元编码器和多路复用器对信号进行编码和复用，以便用于串行传输，信号采集单元编码器和多路复用器的输出端为信号采集单元的输出端；所述数据处理单元包括编码器和多路复用器、解码器及分路器、微机，数据处理单元把接收到的信号进行处理，从而对旋转机械的旋转装置工作状态进行监测，并且分析和计算得出控制信号；所述控制驱动单元包括控制驱动单元解码器及分路器，数模转换器，控制驱动单元多路选择开关，功率放大器，驱动器；控制驱动单元解码器及分路器的输入端为控制驱动单元的输入端，控制驱动单元解码器及分路器的输出端接数模转换器的输入端，数模转换器将输入的数字信号转换为模拟信号，数模转换器的输出端接控制驱动单元多路选择开关，控制驱动单元多路选择开关对输入的信号进行选择，判断对哪个驱动元件进行使能驱动，控制驱动单元多路选择开关的输出端接功率放大器，功率放大器将信号放大后传输给驱动器，从而控制驱动器工作；所述信号传输单元包括第一光发射器，第一光接收器，第二光发射器，第二光接收器，第一光发射器的输入端为信号传输单元的第一输入端，第一光接收器的输出端为信号传输单元的第一输出端，第二光发射器的输入端为信号传输单元的第二输入端，第二光接收器的输出端为信号传输单元的第二输出端；第一光发射器的输入端接信号采集单元的输出端，第一光发射器接收到信号采集单元的信号后发光，将信号采集单元输出的电信号转化为光信号，第一光发射器发出的光被第一光接收器接收，第一光接收器的输出端接数据处理单元的输入端，把接收到的光信号转化为电信号后传给数据处理单元，从而实现对采集信号的传输；数据处理单元的输出端接第二光发射器的输入端，第二光发射器接收到数据处理单元输出的控制信号后发光，将数据处理单元输出的电信号转化为光信号，第二光发射器发出的光被第二光接收器接收，第二光接收器的输出端接控制驱动单元的输入端，把接收到的光信号转化为电信号后传给控制驱动单元，从而实现控制信号的传输。
本发明的非接触旋转装置光电耦合传输系统的旋转装置，包括固定座，磁罐对，外壳，旋转轴；外壳安装在固定座上，旋转轴将非接触旋转装置光电耦合传输系统的旋转侧和基座侧连接在一起，磁罐对的内侧对固定在旋转轴上，磁罐对的外侧对固定在外壳上，电磁耦合器设置在磁罐对内，其中电磁耦合器副边位于磁罐对的内侧对内，电磁耦合器原边位于磁罐对的外侧对内，外壳内固定有基座固定支架，基座固定支架上设置第二光发射器和第一光接收器，旋转轴上固定有旋转固定支架，旋转固定支架上设置第一光发射器和第二光接收器。第一光接收器与第二光接收器分别为PIN型光电二极管组成的环状光电接收器，每个光电接收器上的PIN光电二极管相互并联。第一光发射器为两个LD激光发光二极管并联组成，两个LD激光发光二极管对称分布在旋转装置旋转固定支架上。第二光发射器为两个LD激光发光二极管并联组成，两个LD激光发光二极管对称分布在旋转装置基座固定支架上。
非接触旋转装置光电耦合传输系统及其旋转装置，可以实现信号稳定、准确、快速的传输，推动其向低成本、高效率、低损耗的方向发展，不仅能促进信息传送技术的快速进步，也在其他更多领域推广其应用上具有重大意义。本发明可用于旋转系统的测量与控制，如转矩测量、转子温度压力和动态测量、旋转机械振动控制，以及旋转机械的健康监控。
附图说明
图1是光电耦合传输系统结构图
图2是光电传输装置示意图
图3(a)是LD激光发光二极管示意图
图3(b)是光电接收器平面示意图
图4是LD发光二极管驱动电路
图5是光接收放大电路
附图中的标号名称：A.信号采集单元，B.控制驱动单元，C.信号传输单元，D.数据处理单元，E.电磁耦合器，1.压电传感器，2.驱动器，3.信号放大器，4.功率放大器，5.信号采集单元多路选择开关，6.控制驱动单元多路选择开关，7.模数转换器，8.数模转换器，9.信号采集单元编码器和多路复用器，10.控制驱动单元解码器及分路器，11.电磁耦合器副边，12.第一光发射器(包括LD发光二极管以及LD发光二极管驱动电路)，13.第二光接收器(包括PIN光电二极管组以及光接收放大电路)，14.电磁耦合器原边，15.第一光接收器(包括PIN光电二极管组以及光接收放大电路)，16.第二光发射器(包括LD发光二极管以及LD发光二极管驱动电路)，17.旋转轴，18.旋转装置旋转固定支架，19.旋转装置基座固定支架，20.引线槽，21.外壳，22.磁罐对，23.固定座，24.LD激光发光二极管，25.PIN光电二极管，R1.第一电阻，R2.滑动变阻器，R3.第二电阻，Rf.第三电阻，Dz.稳压二极管，UA.运算放大器，V1+.运算放大器UA电源正输入端，V1-.运算放大器UA电源负输入端，LD1.第一LD激光发射二极管，LD2.第二LD激光发射二极管，IN.LD发光二极管驱动电路输入端，ILD.LD激光发射二极管驱动电流，PIN1.第一光电二极管，PINn.第n光电二极管(n为大于1的整数)，C1.第一电容，C2.第二电容，C3.第三电容，R4.第四电阻，R5.第五电阻，R6.第六电阻，R7.第七电阻，R8.第八电阻，R9.第九电阻，R10.第十电阻，U1A.第一运算放大器，U2A.第二运算放大器，U3A.第三运算放大器，V2+.三个运算放大器U1A、U2A、U3A电源正输入端，V2-.三个运算放大器U1A、U2A、U3A电源负输入端，V(-).第二运算放大器U2A同向输入端，V(+).第三运算放大器U3A同向输入端，Vr.第二运算放大器U2A反向输入端，OUT.光接收放大电路输出端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
图1为光电耦合传输系统结构图；本发明的非接触旋转装置光电耦合传输系统，包括信号采集单元A，控制驱动单元B，信号传输单元C，数据处理单元D，电磁耦合器E，其中信号采集单元A、控制驱动单元B位于旋转装置的旋转侧上，数据处理单元D位于旋转装置的基座侧上；信号采集单元A的输出端接信号传输单元C的第一输入端a，信号传输单元C的第一输出端b接数据处理单元D的输入端，信号采集单元A采集到的信号经信号传输单元C传输给数据处理单元D，从而对旋转装置旋转侧的工作状态进行监测；数据处理单元D的输出端接信号传输单元C的第二输入端d，信号传输单元C的第二输出端c接控制驱动单元B的输入端，数据处理单元D产生的控制信号经信号传输单元C传输给控制驱动单元B，从而最终实现对旋转装置旋转侧的控制；电磁耦合器的原边14和电磁耦合器的副边11相耦合，为信号采集单元和控制驱动单元提供电源，其中电磁耦合器的副边11位于旋转装置的旋转侧上，电磁耦合器的原边14位于旋转装置的基座侧上；所述信号采集单元A包括压电传感器1，信号放大器3，信号采集单元多路选择开关5，模数转换器7，信号采集单元编码器和多路复用器9；压电传感器1的输出端接信号放大器3的输入端，信号放大器3将压电传感器输出的采样信号放大，信号放大器3的输出端接信号采集单元多路选择开关5，信号采集单元多路选择开关5将信号放大器的输出信号进行选择，信号采集单元多路选择开关5的输出端接模数转换器7，模数转换器7将输入的模拟信号转换为数字信号，模数转换器7的输出端接信号采集单元编码器和多路复用器9，信号采集单元编码器和多路复用器9对信号进行编码和复用，以便用于串行传输，信号采集单元编码器和多路复用器9的输出端为信号采集单元A的输出端；所述数据处理单元D包括编码器和多路复用器、解码器及分路器、微机，数据处理单元D把接收到的信号进行处理，从而对旋转机械的旋转装置工作状态进行监测，并且分析和计算得出控制信号；所述控制驱动单元B包括控制驱动单元解码器及分路器10，数模转换器8，控制驱动单元多路选择开关6，功率放大器4，驱动器2；控制驱动单元解码器及分路器10的输入端为控制驱动单元B的输入端，控制驱动单元解码器及分路器10的输出端接数模转换器8的输入端，数模转换器8将输入的数字信号转换为模拟信号，数模转换器8的输出端接控制驱动单元多路选择开关6，控制驱动单元多路选择开关6对输入的信号进行选择，判断对哪个驱动元件进行使能驱动，控制驱动单元多路选择开关6的输出端接功率放大器4，功率放大器4将信号放大后传输给驱动器2，从而控制驱动器工作；所述信号传输单元C包括第一光发射器12，第一光接收器15，第二光发射器16，第二光接收器13，其中第一光发射器12、第二光接收器13位于旋转装置的旋转固定支架18上，第一光接收器15、第二光发射器16位于旋转装置的基座固定支架19上，第一光发射器12的输入端为信号传输单元C的第一输入端a，第一光接收器15的输出端为信号传输单元C的第一输出端b，第二光发射器16的输入端为信号传输单元C的第二输入端d，第二光接收器13的输出端为信号传输单元C的第二输出端c；第一光发射器12的输入端接信号采集单元A的输出端，第一光发射器12接收到信号采集单元A的信号后发光，将信号采集单元A输出的电信号转化为光信号，第一光发射器12发出的光被第一光接收器15接收，第一光接收器15的输出端接数据处理单元D的输入端，把接收到的光信号转化为电信号后传给数据处理单元D，从而实现对采集信号的传输；数据处理单元D的输出端接第二光发射器16的输入端，第二光发射器16接收到数据处理单元D输出的控制信号后发光，将数据处理单元D输出的电信号转化为光信号，第二光发射器16发出的光被第二光接收器13接收，第二光接收器13的输出端接控制驱动单元B的输入端，把接收到的光信号转化为电信号后传给控制驱动单元B，从而实现控制信号的传输。
图2为光电传输装置示意图，固定座23固定整个旋转装置，外壳21安装在固定座23上，基座固定支架19设置在外壳21内侧，第二光发射器16和第一光接收器15位于基座固定支架19上，旋转轴17将非接触旋转装置光电耦合传输系统的旋转侧和基座侧连接在一起，旋转固定支架18设置在旋转轴17上，第一光发射器12和第二光接收器13位于旋转固定支架18上，磁罐对22的内侧对固定在旋转轴17上，磁罐对22的外侧对固定在外壳21上，电磁耦合器E设置在磁罐对22内，其中电磁耦合器副边11位于磁罐对22的内侧对内，电磁耦合器原边14位于磁罐对22的外侧对内，引线槽20是在旋转轴17内为方便导线布置所开的槽，其中与旋转轴17一起转动的有信号采集单元A、控制驱动单元B、电磁耦合器副边11、第一光发射器12、第二光接收器13，不随旋转轴转动的有电磁耦合器原边14、第一光接收器15、第二光发射器16、数据处理单元D。
本发明的系统利用位于旋转装置旋转侧的压电传感器对旋转侧的工作状态(如应力、应变、振动)进行采样，用位于旋转装置旋转侧的驱动器来抵消振动信号，他们的作用正好相反。本发明选用压电陶瓷作为传感器和驱动器，因为压电陶瓷具备正逆压电效应，易于在复合材料中布置及相容性好等诸多优点。在旋转装置中，把分布式压电传感器和压电驱动器粘贴在同一部位的两侧表面，构成模态传感/驱动器。利用这种组合元件，对结构的振动实现同位控制，避免控制溢出。
因为压电传感器在表面受力后会在元件表面产生一定量的电荷，由于电荷量很小，所以需要利用信号放大器对电荷进行放大，使之转化为电压信号，提供给后续电路进行处理。
有害振动的消除是通过压电驱动器来实现的，当在压电驱动器两个电极上施加一定电压后，由于逆压电效应，压电片会在一定方向上产生形变，实验证明在一定驱动电压下，形变与驱动电压之间具有很好的线性度。控制器输出的电压一般在-10V～+10V范围内，这样的电压很难使压电驱动器产生大范围的形变，所以需要高压功率放大器对控制信号进行放大，使驱动器产生大范围的形变来抵消振动。本发明采用非接触电磁耦合线圈给旋转装置旋转侧提供电源。
信号采集单元编码器采用脉冲编码调制(PCM，pulse code modulation)方式。为了在一个物理通道上进行多路信号的传输，采用时分多路复用技术(TDM，Time DivisionMultiplexing)。即将多路信号的PCM编码按一定顺序分时传送，在接收端再按相同顺序分离编码信号，组合成原编码序列，最后进行译码，得到多路模拟输出。
LD激光二极管具有高亮度，高输出，高响应速度，高可靠性，线性度好，体积小，重量轻，耗电低等优点，适合作为本发明光电耦合通道的发光元件。图3(a)为LD激光二极管平面示意图，光发射能量集中在0°～30°范围内，发射球的外壳为有机玻璃，LD发出的光经有机玻璃折射后以一定角度的空间立体角成圆锥行射出。为了保证传输的可靠性，在光发射器中本发明采用两个激光发光二极管并联同时传输信号的方式，当有信号输入时两个LD激光二极同时发射光信号。第一光发射器12为两个LD激光发光二极管并联组成，两个LD激光发光二极管对称分布在旋转装置旋转固定支架18上。第二光发射器16也为两个LD激光发光二极管并联组成，两个LD激光发光二极管对称分布在旋转装置基座固定支架19上。由于激光发光二极管的开启电流比较大，所以经过PCM编码的信号需要通过驱动电路来驱动激光二极管发光。LD激光二极驱动电路如图4所示，负载电流的确定与稳压二极管Dz、第一电阻R1、滑动变阻器R2、第三电阻Rf有关，LD激光发射二极管驱动电流ILD与放大器参数无关、与输出端的激光二极管的参数无关，所以使之成为恒流源，而简单地调节滑动变阻器R2就可以调节恒流大小。同时这又是一个电流并联负反馈电路，故当第一电阻R1变化时，LD激光发射二极管驱动电流ILD可自行稳定。另外，第三电阻Rf需要选择大功率电阻。
光接收器如图3(b)所示，它是由PIN型光电二极管组成的环状光电接收器。PIN型光电二极暗电流小，响应速度快，灵敏度高。接收器设计为环状可以保证无论在高速还是低速的旋转场合，数据都可以有效传输与接收，这样数据传输速度与旋转件的转速没有任何关系，实现了数据高速传输。第一光接收器15与第二光接收器13分别为PIN型光电二极管组成的环状光电接收器，每个光电接收器上的PIN光电二极管相互并联，只要其中一个光电二极管接收到信号就认为信号有效。光电二极管受到光照会产生光电流，这个电流很小，需要将其转换并且放大。其转换放大电路如图5所示，当有光照射到光电二极管上时，会产生光电流，先将其输入由第一运算放大器U1A、第一电容C1、第二电容C2、第四电阻R4、第十电阻R10组成的电流-电压(I-V)转换电路把电流信号转化为电压信号，由于这个信号的幅值很小，所以要将此信号输入由第二运算放大器U2A、第三运算放大器U3A、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第三电容C3组成的双运放器放大电路放大，双运放差动输入放大电路优于单运放前置放大电路，并且通过对反馈电阻的扩展，减小了电阻所带来的热噪声电流。双运放器放大电路输入端采用的双通道差分式输入，使得输入信号中的不稳定误差信号通过差值抵消掉，增强了系统的稳定性。这样经过放大后的信号才可以送入解码器解码，解码好的信号可以用来对旋转机械的工作状况进行监测，同时对该信号进行处理再将处理后的信号经光电耦合通道上传，可实现对旋转机械的控制。
Claims (2)
1、一种非接触旋转装置光电耦合传输系统，包括信号采集单元(A)，控制驱动单元(B)，信号传输单元(C)，数据处理单元(D)，电磁耦合器(E)，其中信号采集单元(A)，控制驱动单元(B)位于旋转装置的旋转侧上，数据处理单元(D)位于旋转装置的基座侧上；信号采集单元(A)的输出端接信号传输单元(C)的第一输入端(a)，信号传输单元(C)的第一输出端(b)接数据处理单元(D)的输入端，数据处理单元(D)的输出端接信号传输单元(C)的第二输入端(d)，信号传输单元(C)的第二输出端(c)接控制驱动单元(B)的输入端；电磁耦合器的原边(14)和电磁耦合器的副边(11)相耦合，为信号采集单元(A)和控制驱动单元(B)提供电源，其中电磁耦合器的副边(11)位于旋转装置的旋转侧上，电磁耦合器的原边(14)位于旋转装置的基座侧上；所述信号采集单元(A)包括压电传感器(1)，信号放大器(3)，信号采集单元多路选择开关(5)，模数转换器(7)，信号采集单元编码器和多路复用器(9)；压电传感器(1)的输出端接信号放大器(3)的输入端，信号放大器(3)的输出端接信号采集单元多路选择开关(5)，信号采集单元多路选择开关(5)的输出端接模数转换器(7)，模数转换器(7)的输出端接信号采集单元编码器和多路复用器(9)，信号采集单元编码器和多路复用器(9)的输出端为信号采集单元(A)的输出端；所述数据处理单元(D)包括编码器和多路复用器、解码器及分路器、微机；控制驱动单元(B)包括控制驱动单元解码器及分路器(10)，数模转换器(8)，控制驱动单元多路选择开关(6)，功率放大器(4)，驱动器(2)；控制驱动单元解码器及分路器(10)的输入端为控制驱动单元(B)的输入端，控制驱动单元解码器及分路器(10)的输出端接数模转换器(8)的输入端，数模转换器(8)的输出端接控制驱动单元多路选择开关(6)，控制驱动单元多路选择开关(6)的输出端接功率放大器(4)，功率放大器(4)的输出端接驱动器(2)；其特征在于，所述信号传输单元(C)包括第一光发射器(12)，第一光接收器(15)，第二光发射器(16)，第二光接收器(13)，第一光发射器(12)的输入端为信号传输单元(C)的第一输入端(a)，此输入端(a)与信号采集单元(A)的输出端相连，第一光发射器(12)发出的光被第一光接收器(15)接收，第一光接收器(15)的输出端为信号传输单元(C)的第一输出端(b)，此输出端(b)与数据处理单元(D)的输入端相连接，第二光发射器(16)的输入端为信号传输单元(C)的第二输入端(d)，此输入端(d)与数据处理单元(D)的输出端相连，第二光发射器(16)发出的光被第二光接收器(13)接收，第二光接收器(13)的输出端为信号传输单元(C)的第二输出端(c)，此输出端(c)与控制驱动单元(B)的输入端相连接。
2、一种基于权利要求1所述的非接触旋转装置光电耦合传输系统的旋转装置，包括固定座(23)，磁罐对(22)，外壳(21)，旋转轴(17)；外壳(21)安装在固定座(23)上，旋转轴(17)将非接触旋转装置光电耦合传输系统的旋转侧和基座侧连接在一起，磁罐对(22)的内侧对固定在旋转轴(17)上，磁罐对(22)的外侧对固定在外壳(21)上，电磁耦合器(E)设置在磁罐对(22)内，其中电磁耦合器副边(11)位于磁罐对(22)的内侧对内，电磁耦合器原边(14)位于磁罐对(22)的外侧对内，其特征在于：外壳(21)内固定有基座固定支架(19)，该基座固定支架(19)设有内环和外环，内环内设置第二光发射器(16)、外环内设置第一光接收器(15)，旋转轴(17)上固定有旋转固定支架(18)，该旋转固定支架(18)设有外环和内环，外环内设置第一光发射器(12)、内环内设置第二光接收器(13)，所述第一光接收器(15)与所述第二光接收器(13)分别为PIN型光电二极管组成的环状光电接收器，每个光电接收器上的PIN光电二极管相互并联，所述第一光发射器(12)为两个LD激光发光二极管并联组成，两个LD激光发光二极管对称分布在旋转装置旋转固定支架(18)外环上，所述第二光发射器(16)为两个LD激光发光二极管并联组成，两个LD激光发光二极管对称分布在旋转装置基座固定支架(19)内环上。
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