[发明专利]微型旋转传感器/换能器的脉冲信号非接触传输装置

说明书

技术领域

本发明属于微型旋转传感器/换能器的脉冲信号非接触传输装置领域，尤其是涉及在狭小空间里微型旋转传感器/换能器的脉冲信号非接触传输装置结构设计。

背景技术

许多工业管道需要微型传感器进行环向扫描检测，对内壁进行探伤。很多人体器官需要微型超声换能器进行环向扫描早期检测诊断病变。一般接入微型旋转传感或换能器件的脉冲信号使用电刷传输，会发生接触不稳定，降低信噪比，信号丢失等问题。

对于目前使用的超声电子内窥镜设备（如日本富士能和奥林巴斯公司）中的超声换能器和电机之间由一根长约1.5米的细软钢丝柔性连接。电机留在体外带动软钢丝旋转，进而驱动另一端的超声换能器旋转，实现人体内腔断层的扫描成像，不将电机置于探头内部的主要原因是电机体积较大，无法由内窥镜的活检钳道进入体内，并且电磁电机对超声信号有较强的电磁干扰。软钢丝承受较大的扭矩，使用寿命不到50小时，而软钢丝的损坏直接导致了超声换能器探头的报废，因此大大增加了超声电子内窥镜设备成本。

本申请人研究的一种超声电子内窥镜设备，将超声微电机，高频脉冲超声换能器都集成在窥镜探头内。超声换能器由电机轴驱动旋转，这样换能器的信号线也随换能器一起转动，无法直接连接到脉冲信号源。前期采用电刷的方式进行了实验尝试，由于电刷尺寸很小，测试发现电刷的导通效果很差，不能满足脉冲信号传输使用。

微型旋转传感器/换能器是指与微型旋转驱动器（如微型电磁电机和微型超声电机）集成、以旋转运动方式工作的微型传感器/换能器。微型传感器主要包括温度、压力、速度、加速度和磁场强度等测量传感器，涡流传感器和光电传感器等。微型换能器主要指微型超声检测换能器，包括压电换能器、静电换能器和电磁声换能器等。受微型旋转驱动器和微型传感器/换能器集成的探测器系统尺寸限制，对微型旋转驱动器和微型传感器/换能器、和信号传输系统的设计都提出了很高要求。

发明内容

本发明的目的是为克服微型电刷接触不稳定对脉冲信号传输的影响和电刷的摩擦力对旋转驱动的阻力等弊端，提出一种微型旋转传感器/或换能器的脉冲信号非接触传输装置，本发明利用电磁场理论，利用电感线圈的耦合作用，对脉冲信号进行非接触传输，且体积小，成本低，制作容易，对微型旋转传感或换能器件的寿命没有影响，适合其产业化发展的需要。

本发明提出一种微型旋转传感器/换能器件的脉冲信号非接触传输装置，其特征在于，该装置包括至少两个同轴相套的内外电感线圈，电感线圈的引出线、导线，固定支架和一根磁棒；磁棒设置在一个内电感线圈内，两者一起固结到传感器或换能器的驱动器旋转轴上一起同步旋转；内电感线圈通过导线与连接微型传感器或换能器；一个外电感线圈与同轴相套的内电感线圈之间保持微小间隙,并与固定支座固定在一起，通过外电感线圈引出线连接脉冲信号源和信号接收器。

本发明提出第二种微型旋转传感器/换能器的脉冲信号非接触传输装置，其特征在于，该装置包括至少两个同轴上下设置的电感线圈，电感线圈的引出线、导线，固定支架和一根磁棒；磁棒下部设置在一个下电感线圈内，两者一起固结到传感器或换能器的驱动器旋转轴上一起同步旋转；下电感线圈通过导线与连接微型传感器或换能器；一个上电感线圈同轴套在磁棒上部外面，与磁棒及下电感线圈均保持微小间隙，并与固定支座固定在一起，通过其引出线连接脉冲信号源和信号接收器。

本发明提出第三种微型旋转传感器/换能器的脉冲信号非接触传输装置，其特征在于，该装置包括至少两个同轴相套的内外电感线圈，电感线圈的引出线、导线，固定支架和一根磁棒；磁棒设置在一个内电感线圈内，两者一起固结到固定支架；内电感线圈通过其引出线连接脉冲信号源和信号接收器；一个外电感线圈同轴套在内电感线圈外面与其保持微小间隙,并固结到微型传感器或换能器的驱动器旋转轴上一起同步旋转，外电感线通过导线与连接微型传感器或换能器。

本发明提出第四种微型旋转传感器/换能器的脉冲信号非接触传输装置，其特征在于，该装置包括至少两个同轴上下设置的电感线圈，电感线圈的引出线、导线，固定支架和一根磁棒；磁棒上部设置在一个上电感线圈内，两者一起与固定支架固定，上电感线圈通过其引出线连接脉冲信号源和信号接收器；下电感线圈同轴套在磁棒下部外面，并与磁棒及上电感线圈保持微小间隙，下电感线圈通过导线与连接微型传感器或换能器，并固接到传感器或换能器的驱动器旋转轴上一起同步旋转。

本发明的特点及有益效果：