CN117308827B - 一种使用ct旋转角度检测系统的检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，该系统包括沿旋转机架的周向方向布置的至少两个第一耦合件；沿静止机架的周向方向布置的至少两个第二耦合件；信号处理单元用于接收第一耦合件与第二耦合件的耦合信号，并根据耦合信号确定旋转机架的旋转角度；方法包括：获取旋转机架旋转一圈时，信号处理单元接收的参考耦合信号，并获取对应的参考波形图；根据获得的参考波形图，设定旋转机架上的第一耦合件旋转预设角度时的计数阈值；基于计数阈值，根据计数累积程序计算设置在旋转机架上的第k个第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k；根据累计计数m_k计算旋转机架的旋转角度θ。本申请的检测精度高，系统制造难度低。

Description

一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法。

背景技术

CT(Computed Tomography)系统，即电子计算机断层扫描系统，是一种提供高分辨率的人体断面影像的设备，利用精确准直的X线束、γ射线、超声波等，与灵敏度极高的探测器一同围绕人体的某一部位作一个接一个的断面扫描，具有扫描时间快，图像清晰等特点，可用于多种疾病的检查，根据所采用的射线不同可分为X射线CT(X-CT)以及γ射线CT(γ-CT)等。

CT图像重建是通过将从不同角度获取的X射线数据组合起来来生成三维的横断面图像。重建算法使用滤波反投影技术，将每个角度上的X射线数据进行滤波处理，然后将这些滤波后的数据反投影到一个二维平面上，最终通过组合所有角度上的反投影结果生成三维图像。

即，在CT扫描中，X射线束围绕患者进行旋转，并在每个角度上记录通过患者身体的X射线强度，通过在记录的不同角度下对应的X射线强度数据，获得三维的断层图像。由于CT的旋转角度信息是重建CT图像所必需的，因此，需要通过某种手段获取CT旋转的角度信息。

传统的CT角度信息获取，通常通过在旋转机架上设置一整圈密集的编码结构，然后通过一个读出装置获取CT旋转时的角度信息。然而，由于CT设备本身的体积较大，若在旋转机架上设置一整圈的密集的编码结构，其制作难度较大，且编码信息的一致性精度也不高。

此外，应用在工业领域的CT设备，有时甚至要求其具有数米直径的CT孔径，导致在CT设备的旋转机架上设置编码结构的难度和精度问题更加凸显。

因此，需要设计出一种制作容易，性能更可控的CT旋转角度检测系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，以解决现有技术中CT旋转角度检测精度低、测量结构制作难度大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，所述CT旋转角度检测系统设置在CT扫描架上，所述CT扫描架包括旋转机架和静止机架，所述CT旋转角度检测系统包括：

第一耦合单元，设置在所述旋转机架上，所述第一耦合单元包括沿所述旋转机架的周向方向依次布置的至少两个第一耦合件；

第二耦合单元，设置在所述静止机架上，所述第二耦合单元包括沿所述静止机架的周向方向依次布置的至少两个第二耦合件，所述第二耦合单元被配置为在所述旋转机架旋转时，可与至少一个所述第一耦合件之间耦合并生成耦合信号，所述耦合信号为周期性变化的信号；

以及信号处理单元，设置在所述CT扫描架上，用于接收所述耦合信号，并根据所述耦合信号的信号特征确定所述旋转机架的旋转角度；

所述检测方法包括以下步骤：

步骤一：获取所述旋转机架旋转一圈时，所述信号处理单元接收的参考耦合信号，并获取所述参考耦合信号对应的参考波形图；

步骤二：根据获得的所述参考波形图，设定所述旋转机架上的第一耦合件旋转预设角度时的计数阈值，所述计数阈值为所述参考波形图上的特征点；

步骤三：在每次CT扫描过程中，基于所述计数阈值，根据计数累积程序计算设置在所述旋转机架上的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k；

步骤四：根据所述累计计数m_k计算所述旋转机架的旋转角度θ，

θ＝∑(θ_k0+m_k×γ)×t_k；

其中，k为所述第一耦合件的实际排列序号，k＝1，2，3…n，n为第一耦合件的总个数，且k的排列方向与所述旋转机架的旋转方向相反；

t_k为第k个所述第一耦合件的角度加权系数，t_k的取值为0或1，同一时刻，有且仅有一个t_k取值为1；

γ为所述第二耦合件以所述旋转机架的中心为圆心，于所述旋转机架的旋转方向上对应的所述旋转机架的旋进角度；

θ_k0为第k个所述第一耦合件的初始角度值。

进一步地，所述检测方法还包括在进行步骤一前，对所述θ_k0进行校正，具体步骤如下：

步骤1：启动所述旋转机架，使其旋转；

步骤2：停止所述旋转机架，使第k个所述第一耦合件处于t_k＝1的状态，记录此时m_k的值；

步骤3：使用角度测量仪测量所述旋转机架旋转后的角度位置θ’；

步骤4：根据测得的旋转机架旋转后的角度位置θ’和记录的m_k的值，通过公式θ_k0＝θ’-m_k×γ，计算出第k个所述第一耦合件校正后的θ_k0值。

进一步地，所述信号处理单元包括：

信号预处理模块，用于对所述耦合信号进行预处理，并根据所述耦合信号生成角度切换信号I，所述预处理包括滤波、放大、整形中的任意一种或几种的组合；

模数转换模块，与所述信号预处理模块信号连接，用于对所述角度切换信号I进行模数转换；

以及数据处理模块，与所述模数转换模块信号连接，用于根据转换后的所述角度切换信号I，获得设置在所述旋转机架上的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，进而计算所述旋转机架的旋转角度θ。

进一步地，所述第一耦合件、所述第二耦合件之间耦合的方式为光电耦合，所述第一耦合件包括至少一个光电传感组件，所述第二耦合件包括至少一个反光区，所述反光区包括沿所述静止机架的周向方向上依次布置的暗面和明面，所述明面的反射率大于所述暗面的反射率，所述信号处理单元分别与至少两个所述第一耦合件信号连接。

进一步地，所述参考波形图包括进入水平段、若干暗明交替上升段、若干明暗交替下降段和分离水平段，若干所述暗明交替上升段和若干所述明暗交替下降段交替分布；

所述进入水平段为第k个所述第一耦合件未与所述第二耦合单元靠近时对应的波形图；

所述暗明交替上升段为第k个所述第一耦合件依次跨越第i个所述暗面、第i个所述明面时对应的波形图，其中，i为所述反光区的排列序号，i≥1；

所述明暗交替下降段为第k个所述第一耦合件依次跨越所述第i个明面、第i+1个所述暗面时对应的波形图；

所述分离水平段为第k个所述第一耦合件远离所述第二耦合单元时对应的波形图；

所述计数阈值包括第一阈值I_r、第二阈值I_f、第三阈值I₀、第四阈值M_d；

所述第一阈值I_r为所述角度切换信号I，于所述暗明交替上升段上第i个所述暗面和第i个所述明面交界处对应的幅度阈值；

所述第二阈值I_f为所述角度切换信号I，于所述暗明交替上升段上第i个所述暗面和第i+1个所述明面交界处对应的幅度阈值；

所述第三阈值I₀为所述角度切换信号I，于所述进入水平段对应的幅度阈值；

所述第四阈值M_d为所述角度切换信号I，于所述分离水平段对应的指数阈值。

进一步地，步骤三中，基于所述计数阈值，获得设置在所述旋转机架上的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，具体步骤如下：

步骤三十一：计数累计程序初始化，设定m_k＝0；

设定一个D区的状态计时器Ds并初始化为0，同时关闭D区状态计时器Ds；

设定一个B区的状态标识Bs并初始化为0；

设定一个C区的状态标识Cs并初始化为0；

其中，所述D区为所述参考波形图的分离水平段；所述B区为所述第一阈值I_r；所述C区为所述第二阈值I_f；

步骤三十二：通过所述信号处理单元接收当前耦合信号，所述信号处理单元对所述当前耦合信号进行预处理后，获取对应的当前角度切换信号I’，并对所述当前角度切换信号I’进行模数转换；

步骤三十三：计算转换后的所述当前角度切换信号I’的特征参数，所述特征参数包括幅度参数EI’和方向参数DI’；

存储若干所述当前角度切换信号I’值以形成I’值集合，将所述I’值集合里的所有I’值取平均值以获得所述幅度参数EI’；

在所述I’值集合内，根据公式ΔI′＝I′_g+1-I′_g，计算所述I’值集合里的任意相邻两个I’值间的差值以形成ΔI′值集合，其中g为所述I’值的排列序号，g≥1，将所述ΔI′值集合里的所有ΔI′值取平均值以获得所述方向参数DI’；

步骤三十四：判断第g个所述I’值所处的区域；

若EI’<I₀，且Ds＝0，m_k＝0，则判断第g个所述I’值处于A区，同时回到步骤三十二，其中，所述A区为所述参考波形图的进入水平段；

若EI’>I_r，且DI’>0，Bs＝0，则判断第g个所述I’值处于所述B区，同时设定Bs＝1，Cs＝0；

若EI’<I_f，且DI’<0，Cs＝0，则判断第g个所述I’值处于所述C区，同时设置Cs＝1，Bs＝0；

若EI’<I₀，且m_k＞0，则启动定时器Ds工作；

若Ds>M_d，则判断第g个所述I’值处于所述D区；

步骤三十五：根据步骤三十四的判断结果计算所述累计计数m_k值；

若判断第g个所述I’值处于所述B区或所述C区，则m_k进行一次自累加，同时关闭D状态计时器Ds，并回到步骤三十二；

若判断第g个所述I’值处于所述D区，则重置m_k、Ds为0，所述计数累计程序结束；

步骤三十六：循环步骤三十一至步骤三十五，以完成对每个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k值的计算。

进一步地，所述第一耦合件、所述第二耦合件之间耦合的方式为电磁感应耦合，所述第一耦合件为磁性件，所述第二耦合件为电磁感应装置，所述信号处理单元分别与至少两个所述第二耦合件信号连接。

进一步地，所述参考波形图包括若干感应电动势上升段和若干感应电动势下降段，若干所述感应电动势上升段和若干所述感应电动势下降段交替分布；

所述感应电动势上升段为第f个所述第二耦合件从开始切割第k个所述第一耦合件的磁感线以产生感应电动势，至所述感应电动势达到最大值时对应的波形图，其中，f为所述第二耦合件的排列序号，f≥1；

所述感应电动势下降段为第f个所述第二耦合件切割第k个所述第一耦合件的磁感线以产生最大值的感应电动势，至第f个所述第二耦合件移动至不再切割第k个所述第一耦合件的磁感线时对应的波形图；

所述计数阈值包括第五阈值Ip和第六阈值Iq；

所述第五阈值Ip为所述角度切换信号I，于所述感应电动势上升段上的中点处的幅度阈值；

所述第六阈值Iq为所述角度切换信号I，于所述感应电动势下降段上的中点处的幅度阈值。

进一步地，步骤三中，基于所述计数阈值，获得设置在所述旋转机架上的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，具体步骤如下：

步骤31：设定第二耦合件耦合触发次数的累计计数m’_j，设定m_k＝0，m’_j＝0，其中，j为所述第一耦合件在中间累计计数过程中的虚拟排列序号，1≤j≤n；

步骤32：启动所述旋转机架，使其匀速旋转；

步骤33：使用m’₁记录至少两个所述第二耦合件与第一个所述第一耦合件初次发生耦合的次数，从第一个所述第二耦合件初次发生耦合开始，依次检测至第f₁个所述第二耦合件初次发生耦合，使m’₁累加计数，其中，f₁≥1；

使用m’₂记录至少两个所述第二耦合件与第二个所述第一耦合件再次发生耦合的次数，从第一个所述第二耦合件再次发生耦合开始，依次检测至第f₂个所述第二耦合件再次发生耦合，使m’₂累加计数，其中，f₂≥1；

步骤34：检测m’₁、m’₂的变化，当m’₁不再累加计数，同时m’₂发生累加计数时，记录此时m’₁的值为最大值m’_1m，所述最大值m’_1m为在所述旋转机架旋转一圈后，所述第二耦合单元与第一个所述第一耦合件发生初次耦合的最大次数，然后设置m’₁＝0；

步骤35：重复步骤33至步骤34，按顺序计算每个所述第一耦合件在所述旋转机架旋转一圈后，与所述第二耦合单元发生初次耦合的次数m’_j，并记录m’_j的最大值m’_jm，所述顺序为n个所述第一耦合件的循环顺序：1，2，3…j…n，1…；

步骤36：通过所述信号处理单元接收的f个所述第二耦合件与第j个所述第一耦合件耦合的当前耦合信号，计算出第j个所述第一耦合件旋转的预设角度的虚拟累计计数m_j，进而获得实际的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k；

将第j个所述第一耦合件对应的f个所述当前耦合信号，转换为Z个当前角度切换信号I”，判断每个当前角度切换信号I”值于所述参考波形图上的位置，若所述当前角度切换信号I”值处于所述第五阈值Ip或所述第六阈值Iq，则m_j进行自累加；

当至少两个所述第一耦合件之间等间距布置时，将获得的第j个所述第一耦合件旋转的预设角度的虚拟累计计数m_j值，直接赋值给同一排列序号的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，即m_j＝m_k；

当至少两个所述第一耦合件之间不等距布置时，对所述第一耦合件的排列次序进行匹配，设m_km为第k个所述第一耦合件在所述旋转机架旋转一圈后，可初次耦合的所述第二耦合件的最大耦合次数，m_km值为相邻两个所述第一耦合件之间的角度差与旋进角γ比值的绝对值的向下取整值，

其中，θ_(k+1)0为第k+1个所述第一耦合件的初始角度值，θ_n0为第n个所述第一耦合件的初始角度值，θ₀₀为参考位置的初始角度值；

所述信号处理单元获得所有m’_jm值后，遍历所述第一耦合件的总数n以内的整数，设存在一个整数常数C，0≤C≤n，循环比较m_km与m’_jm的差异，使j取值为1，2...n中的一个，当k表示为时，m_km与m’_jm满足|m_km-m′_jm|＜d_m，则完成从j至k的次序匹配，其中，d_m为预设的匹配误差范围；

将获得的第j个所述第一耦合件旋转的预设角度的虚拟累计计数m_j值，赋值给次序匹配后的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k。

进一步地，所述信号处理单元包括：

信号预处理模块，用于对所述耦合信号进行预处理，并根据所述耦合信号生成角度切换信号I，所述预处理包括滤波、放大、整形中的任意一种或几种的组合；

电压调整模块，用于根据所述计数阈值设定参考电压信号的电压值；

电压比较模块，分别与所述信号预处理模块、所述电压调整模块信号连接，所述电压比较模块用于比较所述角度切换信号I与所述参考电压信号的电压值高低，所述电压调整模块根据所述电压比较模块的比较结果，控制所述电压比较模块输出相应的电平信号；以及

信号处理模块，与所述电压比较模块信号连接，用于根据所述电平信号，获得设置在所述旋转机架上的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，进而计算所述旋转机架的旋转角度θ。

由于上述技术方案的运用，本申请与现有技术相比的有益效果在于：

本申请提供的检测方法使用的CT旋转角度检测系统，通过在CT扫描架的旋转机架和静止机架上分别安装至少两个第一耦合件和至少两个第二耦合件，在扫描时，通过旋转机架带动第一耦合件旋转，以与至少两个第二耦合件耦合产生周期性变化的耦合信号，并通过信号处理单元接收该耦合信号，并根据接收到的耦合信号的信号特征，实现对旋转机架旋转角度的高精度检测，与现有技术中的CT旋转角度检测结构相比，无需在旋转机架上设置一整圈密集的编码结构与读出装置配合，即可实现对CT旋转角度的精确检测，简化了CT设备的整体结构，降低了制作难度，并降低制作成本。

同时，每个第一耦合件可分别与第二耦合件之间发生耦合，对于不同角度的测量的一致性高，且彼此之间不会相互影响，检测精度高，检测范围广。

此外，本申请提供的检测方法通过使用该CT旋转角度检测系统，实现对旋转机架的旋转角度检测，检测精度高，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中CT旋转角度检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1中第一耦合件与第二耦合件配合的放大结构示意图；

图3为本发明实施例1中第二耦合件与旋进角的对应关系示意图；

图4为本发明实施例1中信号处理单元的结构示意图；

图5为本发明实施例1中的参考波形图；

图6为本发明实施例1中检测方法中步骤三的流程示意图；

图7为本发明实施例1中每个第一耦合件的两个光电传感组件与第二耦合件配合的放大结构示意图；

图8为本发明实施例1中每个第一耦合件设置有两个光电传感组件对应的角度切换信号I的波形图；

图9为本发明实施例2中CT旋转角度检测系统的结构示意图；

图10为本发明实施例2中第一耦合件与第二耦合件的放大结构示意图；

图11为本发明实施例2中的参考波形图。

附图标记说明：

1-旋转机架；2-静止机架；3-第一耦合件；31-检测电路；4-第二耦合件；41-暗面；42-明面；5-信号处理单元；51-信号预处理模块；52-模数转换模块；53-数据处理模块；61-暗明交替上升段；62-明暗交替下降段；63-进入水平段；64-分离水平段；71-感应电动势上升段；72-感应电动势下降段。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

在本申请实施例的描述中，“多个”代表至少两个。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

由于CT的旋转角度信息是重建CT图像所必需的，因此，需要通过某种手段获取CT旋转的角度信息。传统的CT角度信息获取，通常通过在旋转机架上设置一整圈密集的编码结构，然后通过一个读出装置获取CT旋转时的角度信息。然而，由于CT设备本身的体积较大，若在旋转机架上设置一整圈的密集的编码结构，其制作难度较大，且编码信息的一致性精度也不高。此外，应用在工业领域的CT设备，有时甚至要求其具有数米直径的CT孔径，导致在CT设备的旋转机架上设置编码结构的难度和精度问题更加凸显。

本发明提供一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，以解决现有技术中CT旋转角度检测结构的制作难度大、成本高且精度低的问题，本发明的CT旋转角度检测系统设置在CT扫描架上，CT扫描架包括旋转机架和静止机架，为常规结构，在此不做赘述。

CT旋转角度检测系统包括设置在旋转机架上的第一耦合单元、设置在静止机架上的第二耦合单元和设置在CT扫描架上信号处理单元。

具体的，第一耦合单元包括沿旋转机架的周向方向依次布置的至少两个第一耦合件。第二耦合单元包括沿静止机架的周向方向依次布置的至少两个第二耦合件，第二耦合单元被配置为在旋转机架旋转时，可与至少一个第一耦合件之间耦合并生成耦合信号，且该耦合信号为周期性变化的信号。信号处理单元用于接收耦合信号，并根据耦合信号的信号特征确定旋转机架的旋转角度。

需要说明的是，信号处理单元可以根据任意一个第一耦合件或者第二耦合件获取的耦合信号的信号特征确定旋转机架的旋转角度，也可以提取多个第一耦合件或者多个第二耦合件获取的耦合信号的信特征确定旋转机架的旋转角度。

第一耦合件与第二耦合件间的耦合方式可以为光耦合、光电耦合、磁场耦合、电场耦合、电容耦合、超声波耦合、机械波耦合中的任意一种，该信号特征可以为耦合信号的强度、相位、信号持续时间、频率中的任意一种或几种。本申请对此不作具体限定。

上述的检测方法包括以下步骤：

步骤一：获取旋转机架旋转一圈时，信号处理单元接收的参考耦合信号，并获取参考耦合信号对应的参考波形图；

步骤二：根据获得的参考波形图，设定旋转机架上的第一耦合件旋转预设角度时的计数阈值，计数阈值为参考波形图上的特征点；

步骤三：在每次CT扫描过程中，基于计数阈值，根据计数累积程序计算设置在旋转机架上的第k个第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k；

步骤四：根据累计计数m_k计算旋转机架的旋转角度θ，

θ＝∑(θ_k0+m_k×γ)×t_k；

其中，k为第一耦合件的实际排列序号，k＝1，2，3…n，n为第一耦合件的总个数，且k的排列方向与旋转机架的旋转方向相反。

t_k为第k个第一耦合件的角度加权系数，t_k的取值为0或1，同一时刻，有且仅有一个t_k取值为1。具体的，t_k的赋值规则为：若m_k＝1，则t_k＝1；若m_k+1＝1，则t_k＝0(k＜n)；若m₁＝1，则t_k＝0(k＝n)；其他情况下，t_k的取值保持不变。

γ为第二耦合件以旋转机架的中心为圆心，于旋转机架的旋转方向上对应的旋转机架的旋进角度。

θ_k0为第k个第一耦合件的初始角度值。需要说明的是，该初始角度值定义为：第k个第一耦合件在旋转机架旋转一圈后，重新开始接近第二耦合单元，且开始检测到产生旋进角γ时，旋转机架对应旋转的角度值。θ_k0间的差异取决于至少两个第一耦合件在旋转机架上的布置位置，可结合设计需求进行调整，本申请对此不作具体限定。

值得注意的是，根据步骤四中的公式θ＝∑(θ_k0+m_k×γ)×t_k可知，旋转机架在旋转过程中，其旋转角度由θ_k0和m_k决定，为了提高检测精度，需要对θ_k0的值进行校正。

具体的，该检测方法还包括在进行步骤一前，对θ_k0进行校正，具体步骤如下：

步骤1：启动旋转机架，使其旋转；

步骤2：停止旋转机架，使第k个第一耦合件处于t_k＝1的状态，记录此时m_k的值；

步骤3：使用角度测量仪测量旋转机架旋转后的角度位置θ’；

步骤4：根据测得的旋转机架旋转后的角度位置θ’和记录的m_k的值，通过公式θ_k0＝θ’-m_k×γ，计算出第k个第一耦合件校正后的θ_k0值。诚然，该校正步骤也可在CT扫描架更换零件或维修后进行。

在一可选的实施方案中，信号处理单元包括信号预处理模块、模数转换模块和数据处理模块。

具体的，信号预处理模块用于对耦合信号进行预处理，并根据耦合信号生成角度切换信号I，预处理包括滤波、放大、整形中的任意一种或几种的组合。模数转换模块与信号预处理模块信号连接，用于对角度切换信号I进行模数转换。数据处理模块与模数转换模块信号连接，用于根据转换后的角度切换信号I，获得设置在旋转机架上的第k个第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，进而计算旋转机架的旋转角度θ。

在另一可选的实施方案中，信号处理单元包括信号预处理模块、电压调整模块、电压比较模块和信号处理模块。

具体的电压调整模块用于根据计数阈值设定参考电压信号的电压值。电压比较模块分别与信号预处理模块、电压调整模块信号连接，电压比较模块用于比较角度切换信号I与参考电压信号的电压值高低，电压调整模块根据电压比较模块的比较结果，控制电压比较模块产生信号翻转，以输出相应的电平信号，该电平信号为高电平或者低电平。信号处理模块与电压比较模块信号连接，用于根据电平信号的翻转次数，获得设置在旋转机架上的第k个第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，进而计算旋转机架的旋转角度θ。

值得注意的是，上述两个实施方案中的角度切换信号I的波形图即为参考波形图。

实施例1

请参见图1和图2，本实施例提供的CT旋转角度检测系统的第一耦合件3、第二耦合件4之间耦合的方式为光电耦合。第一耦合件3包括至少一个光电传感组件，第二耦合件4包括至少一个反光区，反光区包括沿静止机架2的周向方向上依次布置的暗面41和明面42，明面42的反射率大于暗面41的反射率，信号处理单元5分别与至少两个第一耦合件3信号连接。本实施例中，以每个第一耦合件3具有一个光电传感组件，每个第二耦合件4具有一个反光区为例进行说明。需要说明的是，静止机架2的周向方向如图1中箭头a所示，旋转机架1的旋转方向如图1中箭头b所示。

如图4所示，本实施例中，信号处理单元5包括信号预处理模块51、模数转换模块52和数据处理模块53，信号处理单元5与第一耦合单元信号连接，以根据第k个第一耦合件3获取的耦合信号的信号特征确定旋转机架1的旋转角度。

光电传感组件是利用把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的，如，光电传感组件由发送器(未图示)、接收器(未图示)和检测电路31三部分构成(如图2)。在光电传感组件工作时，发送器对准目标发射光信号，发射的光信号一般来源于半导体光源、发光二极管(LED)、激光二极管或红外发射二极管。光信号不间断地发射，或者改变脉冲宽度。接收器由光电二极管、光电三极管和光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜(未图示)和光圈(未图示)等。在接收器的后面是检测电路31，检测电路31能滤出有效信号并应用该信号。光电传感组件的各部分结构及原理均为本领域人员所熟知的，故在此不进行详细展开。

在检测过程中，发送器对准反光区发射光信号，反光区将该光信号反射至接收器上，并通过检测电路将光信号转换为电信号发送至信号处理单元5，由于明面42的反射率大于暗面41的反射率，分别由明面42和暗面41反射的光信号的信号强度不同，由于明面42与暗面41为交替布置，接收器接受到的光信号的强度也呈周期性变化，发送至信号处理单元5的电信号强度对应呈周期性变化。

本实施例中，上述的检测方法包括：

步骤一：获取旋转机架旋转一圈时，信号处理单元接收的参考耦合信号，并获取参考耦合信号对应的参考波形图。

具体的，请参见图5，根据信号处理单元5接收的参考耦合信号获取的参考波形图包括进入水平段63、若干暗明交替上升段61、若干明暗交替下降段62和分离水平段64，若干暗明交替上升段61和若干明暗交替下降段62交替分布。

详细的，进入水平段63为第k个第一耦合件3未与第二耦合单元靠近时对应的波形图。此时，角度切换信号I的波形较为恒定，本实施例中，进入水平段63对应的信号为低电平信号，在其他实施例中，也可以是高电平信号，可结合需求进行调整，本申请对此不作具体限定。

暗明交替上升段61为第k个第一耦合件3依次跨越第i个暗面41、第i个明面42时对应的波形图，其中，i为反光区的排列序号，i≥1。暗交替下降段为第k个第一耦合件3依次跨越第i个明面42、第i+1个暗面41时对应的波形图。角度切换信号在上升或下降至预设的计数阈值时，数据处理模块53对应判断旋转机架1旋转了预设角度。

分离水平段64为第k个第一耦合件3远离第二耦合单元时对应的波形图。此时，角度切换信号I的波形再次表现为较为恒定的低电平信号，诚然，在其他实施例中，也可以是高电平信号，可结合需求进行调整，本申请对此不作具体限定。

步骤二：根据获得的参考波形图，设定旋转机架上的第一耦合件旋转预设角度时的计数阈值，计数阈值为参考波形图上的特征点。

具体的，计数阈值包括第一阈值I_r、第二阈值I_f、第三阈值I₀、第四阈值M_d。第一阈值I_r为角度切换信号I，于暗明交替上升段61上第i个暗面41和第i个明面42交界处对应的幅度阈值。第二阈值I_f为角度切换信号I，于暗明交替上升段61上第i个暗面41和第i+1个明面42交界处对应的幅度阈值。第三阈值I₀为角度切换信号I，于进入水平段63对应的幅度阈值。第四阈值M_d为角度切换信号I，于分离水平段64对应的指数阈值。

步骤三：在每次CT扫描过程中，基于计数阈值，根据计数累积程序计算设置在旋转机架上的第k个第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k。

具体的，请结合图6，上述步骤三的具体步骤如下：

步骤三十一：计数累计程序初始化，设定m_k＝0；

设定一个D区的状态计时器Ds并初始化为0，同时关闭D区状态计时器Ds；

设定一个B区的状态标识Bs并初始化为0；

设定一个C区的状态标识Cs并初始化为0；

其中，D区为参考波形图的分离水平段；B区为第一阈值Ir；C区为第二阈值I_f；

步骤三十二：通过信号处理单元接收当前耦合信号，信号处理单元对当前耦合信号进行预处理后，获取对应的当前角度切换信号I’，并对当前角度切换信号I’进行模数转换；

步骤三十三：计算转换后的当前角度切换信号I’的特征参数，特征参数包括幅度参数EI’和方向参数DI’；

存储若干当前角度切换信号I’值以形成I’值集合，将I’值集合里的所有I’值取平均值以获得幅度参数EI’；

在I’值集合内，根据公式ΔI′＝I′_g+1-I′_g，计算I’值集合里的任意相邻两个I’值间的差值以形成ΔI′值集合，其中g为I’值的排列序号，g≥1，将ΔI′值集合里的所有ΔI′值取平均值以获得方向参数DI’；

步骤三十四：判断第g个I’值所处的区域；

若EI’<I₀，且Ds＝0，m_k＝0，则判断第g个I’值处于A区，同时回到步骤三十二，其中，A区为参考波形图的进入水平段；

若EI’>I_r，且DI’>0，Bs＝0，则判断第g个I’值处于B区，同时设定Bs＝1，Cs＝0；

若EI’<I_f，且DI’<0，Cs＝0，则判断第g个I’值处于C区，同时设置Cs＝1，Bs＝0；

若EI’<I₀，且m_k＞0，则启动定时器Ds工作；

若Ds>M_d，则判断第g个I’值处于D区；

步骤三十五：根据步骤三十四的判断结果计算累计计数m_k值；

若判断第g个I’值处于B区或C区，则m_k进行一次自累加，同时关闭D状态计时器Ds，并回到步骤三十二；

若判断第g个I’值处于D区，则重置m_k、Ds为0，计数累计程序结束；

步骤三十六：循环步骤三十一至步骤三十五，以完成对每个第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k值的计算。

步骤四：根据累计计数m_k计算旋转机架的旋转角度θ，

θ＝∑(θ_k0+m_k×γ)×t_k。

请结合图3，值得注意的是，旋进角γ通常为2π的数百到数千分之一，对应明面42、暗面41在旋转机架1的旋转方向上的宽度约为亚毫米到数毫米之间。为了便于获取旋进角γ的参数值，本实施例中，可以将明面42、暗面41的表面设计为弧长为d的弧形，弧形的圆弧圆心与旋转机架1的旋转中心重合，且弧形半径为R，则旋进角γ和d之间的关系可表示为

为了提高检测效率，在另一可选的实施例中，上述步骤三十二中，可以使用高速模数转换模块，以一次获得多个当前角度切换信号I’，且可对所获取的I’值进行数字滤波后做统计处理。如，中值数字滤波后取平均数或去中值数，采用中值数字滤波可以较好的滤除I’值获取过程中由于各种信号干扰造成的毛刺信号。为常规技术手段，在此不作赘述。

值得注意的是，第一阈值I_r、第二阈值I_f、第三阈值I₀及第四阈值M_d为计数累计程序初始化所提供的一组参数，为了提高检测精度，需要对第一阈值I_r、第二阈值I_f、第三阈值I₀的值进行校正。

本实施例中，该检测方法还包括在进行步骤一前，对第一阈值I_r、第二阈值I_f、第三阈值I₀进行校正，具体步骤如下：

S10：启动旋转机架，使其保持均速旋转；

S20：使旋转机架旋转至少一圈，同时，信号处理单元连续获取旋转机架旋转过程中对应的角度切换信号I的数据CID；

S30：通过信号处理单元对获得的CID进行滤波预处理；

S40：通过信号处理单元对滤波后的CID进行数据特征计算，提取CID的最大值CID_max和最小值CID_min；

S50：分别设置第一阈值I_r、第二阈值I_f、第三阈值I₀为：

值得注意的是，第一阈值I_r、第二阈值I_f、第三阈值I₀的取值原则为：第一阈值I_r、第二阈值I_f取值均靠近CID_max和CID_min相加和的一半，第三阈值I₀取值略大于CID_min值。

在长时间使用后，第二耦合件4上灰尘堆积，易导致信号处理单元5接收的角度切换信号I的波形图的每个周期内的第一阈值I_r和第二阈值I_f的幅度不一致，影响检测精度。为了避免灰尘堆积对检测精度的影响，本实施例中，可以对每个第二耦合件4对应的第一阈值I_r和第二阈值I_f进行单独设置，并在周期性的时间内更新每个第一阈值I_r和第二阈值I_f，以避免不一致性的影响。

具体的，设第二耦合单元包含P个第一阈值I_r和Q个第二阈值I_f，以I_rX和I_fY分别代表第X个第一阈值I_r的幅度阈值和第Y个第二阈值I_f的幅度阈值，X＝1，2...P，Y＝1，2...Q，以校正I_rX为例进行说明，具体步骤如下：

步骤1：根据上述的校正方法对P个第一阈值I_r进行校正，并按照公式设置I_rX值；

步骤2：使旋转机架旋转至少一圈，同时，信号处理单元连续获取旋转机架旋转过程中对应的角度切换信号I的数据CID；

步骤3：通过信号处理单元对获得的CID进行滤波预处理；

步骤4：通过上述累计计数m_k的计数方法，对滤波后的CID进行检测，并对每个判断区域点的数据以及区域点之间的数据进行标记；

步骤5：取第一个B’区前的A区内的若干个幅度阈值，若干个幅度阈值的采样时间在首次检测到第一个B’区之前，进而获得所选若干个幅度阈值中的最小值I_rL1，其中，B’区为角度切换信号I对应波形图中的暗明交替上升段；

获取第一个B’区和第一个C’区之间幅度阈值的最大值I_rH1，其中，C’区为角度切换信号I对应波形图中的明暗交替下降段；

根据公式计算第一个B’区对应的第一阈值I_r1＝(I_rL1+I_rH1)/2；

获取第一个C’区和第二个B’区之间的幅度阈值的最小值I_rL2，以及第二个B’区和第三个C’区之间幅度阈值的最大值I_rH2；

根据公式计算第二个B’区对应的第一阈值I_r2＝(I_rL2+I_rH2)/2；/>

循环上述步骤，以获取所有B’区的第一阈值I_rX。

值得注意的是，I_fY的校正步骤与I_rX的校正步骤相同，具体可参见前述校正步骤，在此不做赘述。

当然，为了提高检测精度，也可使每个第一耦合件3具有两个、三个…V个光电传感组件。

具体的，请参见图7，当每个第一耦合件3具有两个光电传感组件时，通过设定两个光电传感组件的距离，使其中一个光电传感组件接收到的反光区反射的光信号强度最强或者最弱，如，该光电传感组件位于明面42的中间区域或位于暗面41的中间区域；同时，使另一个光电传感组件位于反射的光信号强度较为中间的区域，如，该光电传感组件位于明面42与暗面41的交界区域。

通过上述的布置结构，使得两个光电传感组件接收到的耦合信号会呈现90°的相位差，使得原本单个第一耦合件3的耦合信号，在一个第二耦合件4的耦合周期内变化一次，而组合后可以在一个耦合周期内变化两次，提高对角度检测的精度，以适用于更高检测精度要求的场合。

请结合图8，图8中的实线为第k个第一耦合件3的两个光电传感组件中，第一个光电传感组件的角度切换信号I的波形图，虚线为第二个光电传感组件的角度切换信号I的波形图。从图中可以看出，第二个光电传感组件的角度切换信号I的波形图对应的B’区和C’区的角度位置，位于第一个光电传感组件的角度切换信号I的波形图的B’区和C’区之间，呈现交错的B’区分布和C’区分布。

在图中标识的角度坐标θ范围内，单独的第一个光电传感组件或第二光电传感组件分别包含了5组B’区和C’区，B 11-B 15，C11-C 15，B21-B25，C21-C25，即具有5个第一阈值I_r和5个第二阈值I_f，共10个计数阈值点，对应的θ范围内，CT旋转角度检测系统可以将θ拆分10次角度变化输出，每次变化代表旋转机架1旋转了约θ/10的角度。

而通过布置两个光电传感组件，可以将两个光电传感组件上的10个计数阈值点进行累计，即在θ范围内，CT旋转角度检测系统可以将θ拆分20次角度变化输出，每次变化代表旋转机架1旋转了约θ/20的角度，进而提高CT旋转角度检测系统的测量精度。

当每个第一耦合件3具有V个光电传感组件时，使V个光电传感组件沿旋转机架1的旋转方向布置，为了获得较为均匀的角度测量信息，每个反光区的明面42和暗面41以旋转机架1的旋转中心为圆心等角度布置，设该角度为T，α_W为第W个反光区所处的角度，当α_W(W＞2)满足公式时，可以在每隔T/4(W-1)角度内获取一次反光区反射的光信号的变化，即获得一次角度测量结果，其中，M＝1,2,3…W，K为≥0的整数。

值得注意的是，通过K的选值可以增加相邻反光区间的间隔角度，以便于实际安装的便捷性，同时可保证每个反光区反射的光信号之间角度差的均匀性，以保证角度测量的一致性。

此外，在获取旋转机架1的旋转角度信息后，还可以根据CT旋转角度检测系统的设置规格，进一步获取旋转机架1的旋转速度等。

实施例2

请参见图9和图10，本实施例提供的CT旋转角度检测系统的第一耦合件3、第二耦合件4之间耦合的方式为电磁感应耦合。第一耦合件3为磁性件，第二耦合件4为电磁感应装置，信号处理单元5分别与至少两个第二耦合件4信号连接。该磁性件可以为电磁体或者永磁体。本实施例中，以第一耦合件3的数量为八个，每个第一耦合件3具有一个磁性件，第二耦合件4的数量为六个，每个第二耦合件4具有一个电磁感应装置为例进行说明。

本实施例中，信号处理单元5包括信号预处理模块、模数转换模块和数据处理模块，与实施例1中信号处理单元5的结构相同，区别在于，信号处理单元5与第二耦合单元信号连接，以根据至少两个第二耦合件4获取的耦合信号的信号特征确定旋转机架1的旋转角度。

电磁感应装置是一种利用电磁感应现象来实现能量转换或者信号检测的装置。根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。本实施例中，第二耦合件4为环形导线。

在检测过程中，当第一耦合件3随旋转机架1旋转，依次经过至少两个第二耦合件4。由于环形导线可以构成一个完整回路，当每个第二耦合件4与第一耦合件3相对运动时做相对切割磁感线运动，以在环形导线内产生感应电动势，且该电动势随第一耦合件3与第二耦合件4之间的距离相关，即与旋转机架1的旋转角度相关，随着每个第一耦合件3按顺序依次跨越至少两个第二耦合件4，每个第二耦合件4产生的感应电动势的强度也呈周期性变化，发送至信号处理单元5的电信号强度也对应呈周期性变化。

本实施例中，上述的检测方法包括：

步骤一：获取旋转机架旋转一圈时，信号处理单元接收的参考耦合信号，并获取参考耦合信号对应的参考波形图。

具体的，请参见图11，根据信号处理单元5接收的参考耦合信号获取的参考波形图包括若干感应电动势上升段71和若干感应电动势下降段72，若干感应电动势上升段71和若干感应电动势下降段72交替分布。从图中可以看出，第k个第一耦合件3随着旋转机架1转转依次经过6个第二耦合件4时，代表旋转机架1旋转到了不同角度位置，对应的第二耦合件4依次产生耦合触发，信号处理单元5对接收到的耦合信号进行处理以输出对应的角度位置信息。

详细的，感应电动势上升段71为第f个第二耦合件4从开始切割第k个第一耦合件3的磁感线以产生感应电动势，至感应电动势达到最大值时对应的波形图，其中，f为第二耦合件4的排列序号，f≥1。感应电动势下降段为第f个第二耦合件4切割第k个第一耦合件3的磁感线以产生最大值的感应电动势，至第f个第二耦合件4移动至不再切割第k个第一耦合件3的磁感线时对应的波形图。

步骤二：根据获得的参考波形图，设定旋转机架上的第一耦合件旋转预设角度时的计数阈值，计数阈值为参考波形图上的特征点。

具体的，计数阈值包括第五阈值Ip和第六阈值Iq。第五阈值Ip为角度切换信号I，于感应电动势上升段71上的中点处的幅度阈值。第六阈值Iq为角度切换信号I，于感应电动势下降段72上的中点处的幅度阈值。

步骤三：在每次CT扫描过程中，基于计数阈值，根据计数累积程序计算设置在旋转机架上的第k个第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k。

值得注意的是，由于信号处理单元5接收的耦合信号为第二耦合件4提供，即信号处理单元5仅能获取每个第二耦合件4的耦合信号变化情况，但无法获取与至少两个第二耦合件4对应耦合的第一耦合件3的排列序号，因此，需要在计算累计计数m_k之前，对信号处理单元5接收的耦合信号对应的第一耦合件3的实际排列序号进行次序匹配，以确认旋转机架1的实际旋转角度。

为了获取旋转机架1的实际旋转角度，上述步骤三中，在进行累计计数前，先对信号处理单元5接收的耦合信号对应的第一耦合件3的实际排列序号进行次序匹配，具体步骤如下：

步骤31：设定第二耦合件耦合触发次数的累计计数m’_j，设定m_k＝0，m’_j＝0，其中，j为第一耦合件在中间累计计数过程中的虚拟排列序号，1≤j≤n；

步骤32：启动旋转机架，使其匀速旋转；

步骤33：使用m’₁记录至少两个第二耦合件与第一个第一耦合件初次发生耦合的次数，从第一个第二耦合件初次发生耦合开始，依次检测至第f₁个第二耦合件初次发生耦合，使m’₁累加计数，其中，f₁≥1；

使用m’₂记录至少两个第二耦合件与第二个第一耦合件再次发生耦合的次数，从第一个第二耦合件再次发生耦合开始，依次检测至第f₂个第二耦合件再次发生耦合，使m’₂累加计数，其中，f₂≥1；

步骤34：检测m’₁、m’₂的变化，当m’₁不再累加计数，同时m’₂发生累加计数时，记录此时m’₁的值为最大值m’_1m，最大值m’_1m为在旋转机架旋转一圈后，第二耦合单元与第一个第一耦合件发生初次耦合的最大次数，然后设置m’₁＝0；

步骤35：重复步骤33至步骤34，按顺序计算每个第一耦合件在旋转机架旋转一圈后，与第二耦合单元发生初次耦合的次数m’_j，并记录m’_j的最大值m’_jm，顺序为n个第一耦合件的循环顺序：1，2，3…j…n，1…；

步骤36：通过信号处理单元接收的f个第二耦合件与第j个第一耦合件耦合的当前耦合信号，计算出第j个第一耦合件旋转的预设角度的虚拟累计计数m_j，进而获得实际的第k个第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k；

将第j个第一耦合件对应的f个当前耦合信号，转换为Z个当前角度切换信号I”，判断每个当前角度切换信号I”值于参考波形图上的位置，若当前角度切换信号I”值处于第五阈值Ip或第六阈值Iq，则m_j进行自累加；

当至少两个第一耦合件之间等间距布置时，将获得的第j个第一耦合件旋转的预设角度的虚拟累计计数m_j值，直接赋值给同一排列序号的第k个第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，即m_j＝m_k；

当至少两个第一耦合件之间不等距布置时，对第一耦合件的排列次序进行匹配，设m_km为第k个第一耦合件在旋转机架旋转一圈后，可初次耦合的第二耦合件的最大耦合次数，m_km值为相邻两个第一耦合件之间的角度差与旋进角γ比值的绝对值的向下取整值，

/>

其中，θ_(k+1)0为第k+1个第一耦合件的初始角度值，θ_n0为第n个第一耦合件的初始角度值，θ₀₀为参考位置的初始角度值；

信号处理单元获得所有m’_jm值后，遍历第一耦合件的总数n以内的整数，设存在一个整数常数C，0≤C≤n，循环比较m_km与m’_jm的差异，使j取值为1，2...n中的一个，当k表示为时，m_km与m’_jm满足|m_km-m′_jm|＜d_m，则完成从j至k的次序匹配，其中，d_m为预设的匹配误差范围；

将获得的第j个第一耦合件旋转的预设角度的虚拟累计计数m_j值，赋值给次序匹配后的第k个第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k。

值得注意的是，d_m取值范围通常在10以内，m_km为根据至少两个第一耦合件3排列布置相隔的角度决定，可结合设计需求进行调整。本申请对此不做具体限定。

步骤四：根据累计计数m_k计算旋转机架的旋转角度θ，

θ＝∑(θ_k0+m_k×γ)×t_k。

值得注意的是，第五阈值Ip和第六阈值Iq为计数累计程序初始化所提供的一组参数，为了提高检测精度，需要对第五阈值Ip和第六阈值Iq值进行校正。该校正方法与实施例1中对对第一阈值I_r、第二阈值I_f、第三阈值I₀进行校正的方法相同，具体可参见前述实施例1，在此不做赘述。

由于上述技术方案的运用，本申请与现有技术相比的有益效果在于：

本申请提供的检测方法使用的CT旋转角度检测系统，通过在CT扫描架的旋转机架和静止机架上分别安装至少两个第一耦合件和至少两个第二耦合件，在扫描时，通过旋转机架带动第一耦合件旋转，以与至少两个第二耦合件耦合产生周期性变化的耦合信号，并通过信号处理单元接收该耦合信号，并根据接收到的耦合信号的信号特征，实现对旋转机架旋转角度的高精度检测，与现有技术中的CT旋转角度检测结构相比，无需在旋转机架上设置一整圈密集的编码结构与读出装置配合，即可实现对CT旋转角度的精确检测，简化了CT设备的整体结构，降低了制作难度，并降低制作成本。

同时，每个第一耦合件可分别与第二耦合件之间发生耦合，对于不同角度的测量的一致性高，且彼此之间不会相互影响，检测精度高，检测范围广。

此外，本申请提供的检测方法通过使用该CT旋转角度检测系统，实现对旋转机架的旋转角度检测，检测精度高，适用范围广。

值得注意的是，上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。

最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，其特征在于，所述CT旋转角度检测系统设置在CT扫描架上，所述CT扫描架包括旋转机架和静止机架，所述CT旋转角度检测系统包括：

第一耦合单元，设置在所述旋转机架上，所述第一耦合单元包括沿所述旋转机架的周向方向依次布置的至少两个第一耦合件；

第二耦合单元，设置在所述静止机架上，所述第二耦合单元包括沿所述静止机架的周向方向依次布置的至少两个第二耦合件，所述第二耦合单元被配置为在所述旋转机架旋转时，可与至少一个所述第一耦合件之间耦合并生成耦合信号，所述耦合信号为周期性变化的信号；

以及信号处理单元，设置在所述CT扫描架上，用于接收所述耦合信号，并根据所述耦合信号的信号特征确定所述旋转机架的旋转角度，所述信号处理单元包括信号预处理模块、模数转换模块和数据处理模块；

所述检测方法包括以下步骤：

步骤一：获取所述旋转机架旋转一圈时，所述信号处理单元接收的参考耦合信号，并获取所述参考耦合信号对应的参考波形图；

步骤二：根据获得的所述参考波形图，设定所述旋转机架上的第一耦合件旋转预设角度时的计数阈值，所述计数阈值为所述参考波形图上的特征点；

步骤三：在每次CT扫描过程中，基于所述计数阈值，根据计数累积程序计算设置在所述旋转机架上的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k；

步骤四：根据所述累计计数m_k计算所述旋转机架的旋转角度θ，θ＝Σ(θ_k0+m_k×γ)×t_k；

其中，k为所述第一耦合件的实际排列序号，k＝1，2，3…n，n为第一耦合件的总个数，且k的排列方向与所述旋转机架的旋转方向相反；

t_k为第k个所述第一耦合件的角度加权系数，t_k的取值为0或1，同一时刻，有且仅有一个t_k取值为1；

γ为所述第二耦合件以所述旋转机架的中心为圆心，于所述旋转机架的旋转方向上对应的所述旋转机架的旋进角度；

θ_k0为第k个所述第一耦合件的初始角度值。

2.如权利要求1所述的一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括在进行步骤一前，对所述θ_k0进行校正，具体步骤如下：

步骤1：启动所述旋转机架，使其旋转；

步骤2：停止所述旋转机架，使第k个所述第一耦合件处于t_k＝1的状态，记录此时m_k的值；

步骤3：使用角度测量仪测量所述旋转机架旋转后的角度位置θ’；

步骤4：根据测得的旋转机架旋转后的角度位置θ’和记录的m_k的值，通过公式θ_k0＝θ’-m_k×γ，计算出第k个所述第一耦合件校正后的θ_k0值。

3.如权利要求2所述的一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，其特征在于，所述信号处理单元包括：

信号预处理模块，用于对所述耦合信号进行预处理，并根据所述耦合信号生成角度切换信号I，所述预处理包括滤波、放大、整形中的任意一种或几种的组合；

模数转换模块，与所述信号预处理模块信号连接，用于对所述角度切换信号I进行模数转换；

以及数据处理模块，与所述模数转换模块信号连接，用于根据转换后的所述角度切换信号I，获得设置在所述旋转机架上的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，进而计算所述旋转机架的旋转角度θ。

4.如权利要求3所述的一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，其特征在于，所述第一耦合件、所述第二耦合件之间耦合的方式为光电耦合，所述第一耦合件包括至少一个光电传感组件，所述第二耦合件包括至少一个反光区，所述反光区包括沿所述静止机架的周向方向上依次布置的暗面和明面，所述明面的反射率大于所述暗面的反射率，所述信号处理单元分别与至少两个所述第一耦合件信号连接。

5.如权利要求4所述的一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，其特征在于，所述参考波形图包括进入水平段、若干暗明交替上升段、若干明暗交替下降段和分离水平段，若干所述暗明交替上升段和若干所述明暗交替下降段交替分布；

所述进入水平段为第k个所述第一耦合件未与所述第二耦合单元靠近时对应的波形图；

所述暗明交替上升段为第k个所述第一耦合件依次跨越第i个所述暗面、第i个所述明面时对应的波形图，其中，i为所述反光区的排列序号，i≥1；

所述明暗交替下降段为第k个所述第一耦合件依次跨越所述第i个明面、第i+1个所述暗面时对应的波形图；

所述分离水平段为第k个所述第一耦合件远离所述第二耦合单元时对应的波形图；

所述计数阈值包括第一阈值I_r、第二阈值I_f、第三阈值I₀、第四阈值M_d；

所述第一阈值I_r为所述角度切换信号I，于所述暗明交替上升段上第i个所述暗面和第i个所述明面交界处对应的幅度阈值；

所述第二阈值I_f为所述角度切换信号I，于所述暗明交替上升段上第i个所述暗面和第i+1个所述明面交界处对应的幅度阈值；

所述第三阈值I₀为所述角度切换信号I，于所述进入水平段对应的幅度阈值；

所述第四阈值M_d为所述角度切换信号I，于所述分离水平段对应的指数阈值。

6.如权利要求5所述的一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，其特征在于，步骤三中，基于所述计数阈值，获得设置在所述旋转机架上的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，具体步骤如下：

步骤三十一：计数累计程序初始化，设定m_k＝0；

设定一个D区的状态计时器Ds并初始化为0，同时关闭D区状态计时器Ds；

设定一个B区的状态标识Bs并初始化为0；

设定一个C区的状态标识Cs并初始化为0；

其中，所述D区为所述参考波形图的分离水平段；所述B区为所述第一阈值I_r；所述C区为所述第二阈值I_f；

步骤三十二：通过所述信号处理单元接收当前耦合信号，所述信号处理单元对所述当前耦合信号进行预处理后，获取对应的当前角度切换信号I’，并对所述当前角度切换信号I’进行模数转换；

步骤三十三：计算转换后的所述当前角度切换信号I’的特征参数，所述特征参数包括幅度参数EI’和方向参数DI’；

存储若干所述当前角度切换信号I’值以形成I’值集合，将所述I’值集合里的所有I’值取平均值以获得所述幅度参数EI’；

在所述I’值集合内，根据公式ΔI′＝I′_g+1-I′_g，计算所述I’值集合里的任意相邻两个I’值间的差值以形成ΔI′值集合，其中g为所述I’值的排列序号，g≥1，将所述ΔI′值集合里的所有ΔI′值取平均值以获得所述方向参数DI’；

步骤三十四：判断第g个所述I’值所处的区域；

若EI’＜I₀，且Ds＝0，m_k＝0，则判断第g个所述I’值处于A区，同时回到步骤三十二，其中，所述A区为所述参考波形图的进入水平段；

若EI’>I_r，且DI’>0，Bs＝0，则判断第g个所述I’值处于所述B区，同时设定Bs＝1，Cs＝0；

若EI’＜I_f，且DI’＜0，Cs＝0，则判断第g个所述I’值处于所述C区，同时设置Cs＝1，Bs＝0；

若EI’＜I₀，且m_k>0，则启动定时器Ds工作；

若Ds>M_d，则判断第g个所述I’值处于所述D区；

步骤三十五：根据步骤三十四的判断结果计算所述累计计数m_k值；

若判断第g个所述I’值处于所述B区或所述C区，则m_k进行一次自累加，同时关闭D状态计时器Ds，并回到步骤三十二；

若判断第g个所述I’值处于所述D区，则重置m_k、Ds为0，所述计数累计程序结束；

步骤三十六：循环步骤三十一至步骤三十五，以完成对每个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k值的计算。

7.如权利要求3所述的一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，其特征在于，所述第一耦合件、所述第二耦合件之间耦合的方式为电磁感应耦合，所述第一耦合件为磁性件，所述第二耦合件为电磁感应装置，所述信号处理单元分别与至少两个所述第二耦合件信号连接。

8.如权利要求7所述的一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，其特征在于，所述参考波形图包括若干感应电动势上升段和若干感应电动势下降段，若干所述感应电动势上升段和若干所述感应电动势下降段交替分布；

所述感应电动势上升段为第f个所述第二耦合件从开始切割第k个所述第一耦合件的磁感线以产生感应电动势，至所述感应电动势达到最大值时对应的波形图，其中，f为所述第二耦合件的排列序号，f≥1；

所述感应电动势下降段为第f个所述第二耦合件切割第k个所述第一耦合件的磁感线以产生最大值的感应电动势，至第f个所述第二耦合件移动至不再切割第k个所述第一耦合件的磁感线时对应的波形图；

所述计数阈值包括第五阈值Ip和第六阈值Iq；

所述第五阈值Ip为所述角度切换信号I，于所述感应电动势上升段上的中点处的幅度阈值；

所述第六阈值Iq为所述角度切换信号I，于所述感应电动势下降段上的中点处的幅度阈值。

9.如权利要求8所述的一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，其特征在于，步骤三中，基于所述计数阈值，获得设置在所述旋转机架上的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，具体步骤如下：

步骤31：设定第二耦合件耦合触发次数的累计计数m’_j，设定m_k＝0，m’_j＝0，其中，j为所述第一耦合件在中间累计计数过程中的虚拟排列序号，1≤j≤n；

步骤32：启动所述旋转机架，使其匀速旋转；

步骤33：使用m’₁记录至少两个所述第二耦合件与第一个所述第一耦合件初次发生耦合的次数，从第一个所述第二耦合件初次发生耦合开始，依次检测至第f₁个所述第二耦合件初次发生耦合，使m’₁累加计数，其中，f₁≥1；

使用m’₂记录至少两个所述第二耦合件与第二个所述第一耦合件再次发生耦合的次数，从第一个所述第二耦合件再次发生耦合开始，依次检测至第f₂个所述第二耦合件再次发生耦合，使m’₂累加计数，其中，f₂≥1；

步骤34：检测m’₁、m’₂的变化，当m’₁不再累加计数，同时m’₂发生累加计数时，记录此时m’₁的值为最大值m’_1m，所述最大值m’_1m为在所述旋转机架旋转一圈后，所述第二耦合单元与第一个所述第一耦合件发生初次耦合的最大次数，然后设置m’₁＝0；

步骤35：重复步骤33至步骤34，按顺序计算每个所述第一耦合件在所述旋转机架旋转一圈后，与所述第二耦合单元发生初次耦合的次数m’_j，并记录m’_j的最大值m’_jm，所述顺序为n个所述第一耦合件的循环顺序：1，2，3…j…n，1…；

步骤36：通过所述信号处理单元接收的f个所述第二耦合件与第j个所述第一耦合件耦合的当前耦合信号，计算出第j个所述第一耦合件旋转的预设角度的虚拟累计计数m_j，进而获得实际的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k；

将第j个所述第一耦合件对应的f个所述当前耦合信号，转换为Z个当前角度切换信号I”，判断每个当前角度切换信号I”值于所述参考波形图上的位置，若所述当前角度切换信号I”值处于所述第五阈值Ip或所述第六阈值Iq，则m_j进行自累加；

当至少两个所述第一耦合件之间等间距布置时，将获得的第j个所述第一耦合件旋转的预设角度的虚拟累计计数m_j值，直接赋值给同一排列序号的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，即m_j＝m_k；

当至少两个所述第一耦合件之间不等距布置时，对所述第一耦合件的排列次序进行匹配，设m_km为第k个所述第一耦合件在所述旋转机架旋转一圈后，可初次耦合的所述第二耦合件的最大耦合次数，m_km值为相邻两个所述第一耦合件之间的角度差与旋进角γ比值的绝对值的向下取整值，

其中，θ_(k+1)0为第k+1个所述第一耦合件的初始角度值，θ_n0为第n个所述第一耦合件的初始角度值，θ₀₀为参考位置的初始角度值；

所述信号处理单元获得所有m’_jm值后，遍历所述第一耦合件的总数n以内的整数，设存在一个整数常数C，0≤C≤n，循环比较m_km与m’_jm的差异，使j取值为1，2...n中的一个，当k表示为时，m_km与m’_jm满足|m_km-m′_jm|＜d_m，则完成从j至k的次序匹配，其中，d_m为预设的匹配误差范围；

将获得的第j个所述第一耦合件旋转的预设角度的虚拟累计计数m_j值，赋值给次序匹配后的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k。

10.如权利要求2所述的一种使用CT旋转角度检测系统的检测方法，其特征在于，所述信号处理单元包括：

信号预处理模块，用于对所述耦合信号进行预处理，并根据所述耦合信号生成角度切换信号I，所述预处理包括滤波、放大、整形中的任意一种或几种的组合；

电压调整模块，用于根据所述计数阈值设定参考电压信号的电压值；

电压比较模块，分别与所述信号预处理模块、所述电压调整模块信号连接，所述电压比较模块用于比较所述角度切换信号I与所述参考电压信号的电压值高低，所述电压调整模块根据所述电压比较模块的比较结果，控制所述电压比较模块输出相应的电平信号；

以及信号处理模块，与所述电压比较模块信号连接，用于根据所述电平信号，获得设置在所述旋转机架上的第k个所述第一耦合件旋转的预设角度的累计计数m_k，进而计算所述旋转机架的旋转角度θ。