[发明专利]光纤旋转信号传输对准装置

说明书

技术领域

本发明涉及旋转连接的系统部件之间光信号的传输技术，尤其是涉及一种能在高转速下（3000~25000转/分）系统部件之间信号传输的光纤旋转信号传输对准装置。

背景技术

在航空航天，武器，船舶，潜水器，能源，声纳探测设备，医疗和机器人等行业中，经常需要在两个不同转速的系统部件间或从固定部件到旋转部件间传输大容量的数据，视频信号，测试信号，实现这些信号的稳定可靠传输可丰富现代检测理论和技术，提高对旋转部件动态性能的认识，关系到国民经济的发展，国防安全，国防建设。

目前在两个不同转速系统部件间或固定件到旋转部件间传输信号的技术主要有电汇流环（电力汇流环），光纤滑环（光纤汇流环，光纤旋转接头）。对于光纤滑环，主要有两种技术手段：1)在一个细管中实现两根光纤的四个自由度的约束，实现两光栅的对准，一根光纤随旋转部件旋转，一根静止，光信号从其中一根光纤的断面中穿出，进入另一光纤，缺点是两根光纤在细管中与管壁相互摩擦，这限制了其转速，其长期运行转动速率低于2000转/分；2)通过一个C型透镜将光纤内折线前进的光转换为直线前进的光，通过另一C型透镜将光耦合进光纤内，两透镜间通过五维微调架实现光轴的对准。这种技术所需设备体积较大，五维微调架无法实现各自由度上的固定，在需要空间运动的设备上（如飞行器）无法使用。

对电汇流环，其主要技术手段是通过导电摩擦材料如石墨紧贴旋转导电环上——导电环随旋转部件一起旋转——实现电信号的传输，其主要缺点是接触式传输电信号，高速旋转所带来的高线速度使其旋转——接触部分产生大量电噪音淹没了信号，另一方面，系统本身的动力电也会产生大量电噪声进入信号传输系统，降低信号的品质。

在航空航天，武器，船舶等行业里设备的旋转速度往往高达万转以上，在这种情况下信号、数据的传播是一个迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种光纤旋转信号传输对准装置，其体积小，能够在极高的转速范围内，存在振动的环境下稳定的传输信号。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：光纤旋转信号传输对准装置，其特征在于包括有旋转轴、固定轴、前光纤准直器、后光纤准直器和轴承壳，旋转轴的外侧套设有轴承壳，且其中央通过径向调整螺栓安设有后光纤准直器，调整完毕后通过固定胶与旋转轴固接，固定轴通过过盈配合与轴承壳连接，固定轴的中心通过径向调整螺栓安设有前光纤准直器，调整完毕后通过固定胶与固定轴固接。

按上述方案，所述的旋转轴的两端通过设置在轴承壳内侧的滚动轴承支承，两滚动轴承的轴向位移通过轴承压盖固定。

本发明相对于现有技术具有以下的主要优点：

1. 高转速下不接触传输信号：采用滚动轴承支承，既能保证高转速下的稳定性，提高稳定传输信号转速的极限，又能满足稳定传输信号的要求；

2. 操作方便：通过径向调节螺母控制光纤准直器径向偏移位移及偏移角度，使两个准直器相互间的传输功率最大；

3. 结构简单，易于装配，成本低。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；    

图中：1.前光纤准直器；2.调整螺栓；3.固定轴；4.轴承壳；5.轴承压盖；6.旋转轴； 7.轴承；8.后光纤准直器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

本发明提供的光纤旋转信号传输对准装置，包括旋转轴6、固定轴3、前光纤准直器1、后光纤准直器8和轴承壳4，旋转轴6与固定轴3通过轴承壳组相连，固定轴3通过过盈配合与轴承壳4连接，其中，所述的轴承壳组由轴承壳4、滚动轴承7和轴承压盖5组成，旋转轴6的两端采用滚动轴承7支撑并套设有轴承壳4，两滚动轴承的轴向位移通过轴承压盖5固定，旋转轴6的中央通过径向调整螺栓2安设有后光纤准直器8，调整完毕后通过固定胶与旋转轴6固接，固定轴3的中心通过径向调整螺栓2安设有前光纤准直器1，调整完毕通过固定胶与固定轴3固接。

本发明提供的光纤无线传输的工作过程是：光信号通过光纤接入固定轴3的前光纤准直器1，前光纤准直器1将光纤内折射前进的光变为平行光，平行光经空气进入旋转轴的后光纤准直器8，光纤准直器8将平行光聚焦于光纤，使光可以在光纤内传输，由于两光纤准直器间没有接触，且滚动轴承的可承受转速为30000转/分，当采用高精度轴承且采取适当的工艺时，可以保证两个光纤准直器在高转速下的对准，故本光纤无线传书装置可在3000～25000转/分钟的转速下稳定传输光信号。

本发明可广泛应用于航空航天，武器，船舶，潜水器，能源，声纳探测设备，医疗，机器人等行业中所有旋转部件——固定部件间光信号的传输。