CN101794504B - 一种旋转体与固定体之间的光纤数据传输系统 - Google Patents

Abstract

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、若干个光纤准直镜、齿轮环、同步带、若干个光纤耦合镜以及设置在固定体上的光纤旋转连接器。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或医用CT中大数据量高速传输的要求。

Description

一种旋转体与固定体之间的光纤数据传输系统

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，该柔性传动机构的一部分设置在旋转体上，与该部分配合的另一部分设置在固定体上；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CT系统的图像处理装置中。

附图说明

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的同步带的长度是旋转体周长的1.5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。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和光纤旋转连接器220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140一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。

光纤准直镜等间距地固定在旋转体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。带轮160固定在旋转体110的外径上，同步带170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周长的1.5倍，在同步带170上等间距固定安装3个光纤耦合镜180A，180B和180C，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所在的位置处顺时针旋转，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，与此同时，光纤耦合镜180C也向光纤耦合镜180A所在的位置处逆时针旋转。当光纤准直镜150A顺时针旋转到光纤准直镜150B所在的位置处时，光纤准直镜150B也旋转到光纤准直镜150A所在的位置处，此时，光纤耦合镜180A也旋转到光纤耦合镜180B所在的位置处，并且光纤耦合镜180C旋转到光纤耦合镜180A所在的位置处，光纤耦合镜180B旋转到光纤耦合镜180C所在的位置处，从而可以像上述过程一样保持持续的光通信。

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，从而再传输到CT系统的图像处理装置中，当光纤耦合镜180在旋转时，光纤旋转连接器的旋转端也在随之旋转。

在本发明中，光纤准直镜150的个数优选为2个，光纤耦合镜180的个数优选为3个，但可以根据实际的需要设置任意个数的光纤准直镜150和光纤耦合镜180。

Claims (4)

1.一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，该柔性传动机构的一部分设置在旋转体上，与该部分配合的另一部分设置在固定体上；

数据采集装置，其设置在旋转体上，具有将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；

若干个光纤准直镜，其设置在旋转体上，将光纤中的光准直成平行光向空间发射；

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，将空间的平行光聚焦到光纤中；

光纤旋转连接器，其设置在该固定体上，将旋转的光纤中的光传输到固定的光纤中；

在旋转体旋转时，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。

2.如权利要求1中所述的高速数据传输系统，其中的光纤准直镜等间距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，其中的光纤耦合镜等间距地设置在柔性传动机构的该另一部分上，该柔性传动机构的该另一部分的长度是该柔性传动机构的该一部分长度的1.5倍。

3.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位于柔性传动机构的该另一部分所围成形状的中间。

4.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180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180度。