CN101155459B - 计算机断层扫描成像系统的电力传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种计算机断层扫描成像系统的电力传输装置，所述的计算机断层扫描成像系统包括静止部分和旋转部分，该静止部分中设置电源系统和与该电源系统相连的微波发生器，该微波发生器通过与其相连的微波发射天线将电力通过微波的形式进行发射；该旋转部分中设置微波接收天线，用来接收所述的微波并转换成相应的电力以供该旋转部分内的用电部件使用。由于本发明采用了非接触式的微波电力传输，使得计算机断层扫描成像系统不再发生采用现有的碳刷-滑环方式供电而产生的由于碳刷磨损导致的各种问题，因此可以大幅提高计算机断层扫描成像系统的旋转扫描速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算机断层扫描成像系统，特别是涉及一种计算机断层扫描成像系统的电力传输装置。
背景技术
参阅图1，传统的计算机断层扫描成像系统采用的电缆连接的方式进行电力的传输。所述的计算机断层扫描成系统包括静止部分10以及在该静止部分10中进行旋转扫描的旋转分20。该计算机断层扫描成像系统的电源系统30设置在该旋转部分20的外部，并通过电缆32与设置在该旋转部分20内的用电部件，如驱动电机、控制系统等相连来进行电力的传输。然而，这种使用电缆32连接来进行电力的传输的方式使得该旋转部分20的旋转角度范围很小，只能进行小角度的往复运动；而且在每次旋转扫描之前，还必须有启动、加速、稳定、减速、制动等过程。由于连接所述的电源系统30和该旋转部分20的用电部件用的电缆32的长度是有限的，所以在朝一个方向旋转一定的角度后必须停止，然后再朝反方向旋转重复上述的各个步骤。然而，上述的过程会造成该电缆32的绕扭、牵拉或者脱落，因此造成该计算机断层扫描成像系统的扫描的周期长、结构笨重复杂、转速不均匀等问题，限制了旋转扫描的速度的提高。
为解决上述的问题，业界提出现在广泛使用的碳刷-滑环式的电力传输方式。参阅图2，碳刷40设置在静止部分10中，并且与电源系统30相连。滑环42是设置在旋转部分20表面的封闭的铜条制成的同心环，该滑环42的一面与旋转部分20内的用电部件相连，另一面则与所述的碳刷40紧密接触。采用碳刷-滑环电力的传输方式的计算机断层扫描成像系统在旋转扫描时，该滑环42随同该旋转部分20一起高速同步旋转，电力便由该电源系统30通过该碳刷40和该滑环42传输到该旋转部分30内的用电部件。由于采用这种碳刷-滑环电力传输方式的计算机断层扫描成像系统的旋转部分20可以连续旋转，从而可以提高旋转扫描速度。
上述的碳刷-滑环是一种接触式的电力传输方式，其通过碳刷与滑环件的接触和摩擦来传输电力。随着计算机断层扫描成像系统的旋转扫描速度的不断提高，碳刷很容易被磨损，所以需要定期地进行更换，而且磨损产生的碳粉极容易导致计算机断层扫描成像系统产生各种电气故障。同时由于滑环暴露在空气中且相互间的距离非常近，当碳刷和滑环件出现瞬间大电流放电的时候和容易发生打火现象而导致故障。
因此，上述的接触式的电力传输方式已经无法满足进一步提高计算机断层扫描成像系统的旋转扫描速度的要求，逐渐成为计算机断层扫描成像技术发展中的一个瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提出一种计算机断层扫描成像系统的电力传输装置，其采用非接触式的微波电力传输方式来进行供电，满足进一步提高计算机断层扫描成像系统的旋转扫描速度的要求。
为实现上述目的，本发明提出一种计算机断层扫描成像系统的电力传输装置，所述的计算机断层扫描成像系统包括静止部分和旋转部分，该静止部分中设置电源系统以及与该电源系统相连的微波发生器，该微波发生器通过与其相连的微波发射天线将电力通过微波的形式进行发射；该旋转部分中设置微波接收天线，用来接收所述的微波并转换成相应的电力以供该旋转部分内的用电部件使用。
该旋转部分中包括与所述的用电部件相连的微波功率控制电路，该静止部分中包括与所述的微波发生器相连的微波功率反馈电路，该微波功率控制电路用来探测所述的用电部件的用电量并发射相应的无线信号，该微波功率反馈电路用来接收所述的无线信号并调整该微波发生器的功率。
由于本发明计算机断层扫描成像系统的电力传输装置采用了非接触式的微波电力传输，使得计算机断层扫描成像系统不再发生采用现有的碳刷-滑环方式供电而产生的由于碳刷磨损导致的各种问题，因此使得计算机断层扫描成像系统的旋转扫描速度可以被大幅提高。
附图说明
图1是传统的计算机断层扫描成像系统的示意图；
图2是现有的计算机断层扫描成像系统采用的碳刷-滑环式的电力传输方式的示意图；
图3是本发明计算机断层扫描成像系统的电力传输装置的原理示意图；
图4A和4B是本发明计算机断层扫描成像系统的电力传输装置的结构示意图；
图5是本发明计算机断层扫描成像系统的电力传输装置的微波电力传输的示意图；以及
图6是用于图5中的微波电力传输的微波接收天线的示意图。
具体实施方式
参阅图3，计算机断层扫描成像系统包括静止部分10和在该静止部分10中进行旋转扫描的旋转部分20，该静止部分10中设置电源系统30。
该静止部分10中设置与该电源系统30相连的微波发生器50，如图4A、4B及图5中所示，该微波发生器50固定安装在该静止部分10中，其数量和位置可以根据不同的计算机断层扫描成像系统的要求而进行选择和设置，而并不以显示在上述图中的数量和位置为限。在本实施例中，是以在该静止部分10中环绕该旋转部分20的圆周上等角度设置3个所述的微波发生器50为例进行说明。该微波发生器50与该电源系统30相连，并且将由该电源系统30提供的电力转换成相应的微波，在本发明的具体的实施例中，该微波发生器50产生的所述的微波的频率是2.45GHz。该微波发生器50与微波发射天线52相连，通过该微波发射天线52将所述的微波进行发射。
在该旋转部分20中设置微波接收天线54，用来接收所述的微波并转换成相应的电力。参阅图5，为了防止微波在传输的过程中发生泄漏或者损耗，将该微波发射天线52设置在一固定在该静止部分10中的波导腔60中，该波导腔60与所述的微波接收天线54相对。
为了使该微波接收天线54在随该旋转部分20进行旋转扫描的任何位置上都能接收到上述的微波，该微波接收天线54呈闭合的圆环状设置在该旋转部分20与所述的微波发射天线50相对的外表面上。
参阅图6，所述的微波接收天线54是网状的二极管矩阵，该网状的二极管矩阵的输出端542、544与设置在该旋转部分20中的用电部件22，如驱动电机、控制系统等相连，以向所述的用电部件22供电。为有效地接收该微波发射天线52发射的微波信号，采用多层重叠的网状二极管矩阵来形成所述的微波接收天线54。其中，为更有效地接收所述的微波信号，上述的多层重叠的网状二极管矩阵在重叠的时候其网孔呈交错状。除了上述的二极管天线外，所述的微波接收天线54还可以是八木天线(Yagi antenna)或者微带天线(Microstripantenna)等。
进一步地，该微波接收天线54可以与阻抗匹配电路542、滤波电路544和整流电路546依次相连后再与所述的用电部件22相连，使接收到微波信号经过阻抗匹配、滤波和整流后输出直流电源以供所述的用电部件22使用。其中，所述的滤波电路544是低通滤波电路，该整流电路546为桥式全波整流电路。
由于从所述的微波发射天线52到所述的微波接收天线54之间的微波传输是一种单向的传输，所以该微波发生器50无法根据所述的用电部件22的用电部件自适应地调整功率。为了解决这个问题，本发明装置在该旋转部分20中设置与所述的用电部件22相连的微波功率控制电路56，该微波功率控制电路56根据所述的用电部件22的用电情况发出相应的无线信号；在该静止部分10中设置与所述的微波发生器50相连的微波功率反馈电路58，该微波功率反馈电路58用来接收所述的微波功率控制电路56发出的无线信号并调整该微波发生器50的功率，使得通过微波传输的电力能够有效地适应所述的用电部件22的用电需求。
以工作时功率消耗最大值为17千瓦的计算机断层扫描成像系统为例，所述的微波发生器50可以选择为功率大于22千瓦的微波发生器(如德国IBF Electronic GmbH & Co.KG的微波发生器，其提供的微波发生器最大功率可达100千瓦)，该微波发生器50的微波通过所述的微波发射天线52进行发射，并经过所述的波导腔60无泄漏地传输到所述的微波接收天线54。其中，所述的微波发射天线52与所述的微波接收天线54之间的距离为1到2毫米，并且所述的微波接收天线54采用多层重叠的网状二极管矩阵来接收所述的微波信号，为提高接收的效率，所述的多层重叠的网状二极管矩阵不同层的网眼相互交错。以所述的微波接收天线54的接收效率为80％为例，所述的的微波发生器50的功率足以满足所述的计算机断层扫描系统的用电需求。
由于本发明计算机断层扫描成像系统的电力传输装置采用了非接触式的微波电力传输，使得计算机断层扫描成像系统不再发生采用现有的碳刷-滑环方式供电而产生的由于碳刷磨损导致的各种问题，因此使得计算机断层扫描成像系统的旋转扫描速度可以被大幅地提高。
Claims (6)
1.一种计算机断层扫描成像系统的电力传输装置，所述的计算机断层扫描成像系统包括静止部分和旋转部分，该静止部分中设置电源系统，其特征在于：该静止部分中设置与该电源系统相连的微波发生器，该微波发生器通过与其相连的微波发射天线将电力通过微波的形式进行发射；该旋转部分中设置微波接收天线，用来接收所述的微波并转换成相应的电力以供该旋转部分内的用电部件使用。
2.根据权利要求1的计算机断层扫描成像系统的电力传输装置，其特征在于：该旋转部分中包括与所述的用电部件相连的微波功率控制电路，该静止部分中包括与所述的微波发生器相连的微波功率反馈电路，该微波功率控制电路用来探测所述的用电部件的用电量并发射相应的无线信号，该微波功率反馈电路用来接收所述的无线信号并调整该微波发生器的功率。
3.根据权利要求1的计算机断层扫描成像系统的电力传输装置，其特征在于：所述的微波接收天线与阻抗匹配电路、滤波电路和整流电路依次相连后再与所述的用电部件相连。
4.根据权利要求1的计算机断层扫描成像系统的电力传输装置，其特征在于：所述的微波发射天线设置在与所述的微波接收天线相对的波导腔中。
5.根据上述任一权利要求的计算机断层扫描成像系统的电力传输装置，其特征在于：所述的微波接收天线是网状的二极管矩阵。
6.根据权利要求5的计算机断层扫描成像系统的电力传输装置，其特征在于：所述的微波接收天线是多层重叠的网状二极管矩阵。
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