CN116507076B - 探测器ct导轨结构及ct扫描设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种探测器CT导轨结构及CT扫描设备，该探测器CT导轨结构包括：导轨、设于所述导轨上的探测器模组和风冷系统；其中，所述风冷系统包括导轨入风管、导轨出风管、导风板、入风风扇和出风风扇；所述导轨入风管和导轨出风管分别位于所述探测器模组的两侧，所述导轨入风管和所述导轨出风管上开设有通风窗口，所述通风窗口与所述探测器模组对应；所述导风板设于所述通风窗口，所述入风风扇与所述导轨入风管连接，所述出风风扇与所述导轨出风管连接。本申请解决了相关技术中探测器的冷却系统对探测器的机械结构要求高，导热效率难以保证，冷却系统控温方式复杂，使用和维护成本高的问题。

Description

探测器CT导轨结构及CT扫描设备

技术领域

本申请涉及CT设备技术领域，具体而言，涉及一种探测器CT导轨结构及CT扫描设备。

背景技术

在已知的CT结构中，探测器导轨用于固定多个探测器模组。单一探测器模组由数据采集芯片，闪烁体，数据传输线缆，电路板，模块支撑架构成。多排探测器采用水冷系统对探测器模组进行温度控制，水冷系统包括：镶嵌在导轨上的水管，水泵、调压阀门、用于测量进水管和出水管的温度传感器、风扇以及加热电阻构成。

但是，采用水冷系统存在以下缺陷：

多排探测器模组空间结构紧凑，且探测器芯片数目较多，单一探测器模组发热量大，采用水冷进行导热对探测器的机械结构要求高，导热效率难以保证；

水冷系统控温方式复杂，受到水管布局方式，进水管及出水管的冷却液流速，风扇转速、加热占空比等多种因素影响；

需要定期对水冷系统的冷却液进行补充，需要定期对水冷系统中的水管、风扇、水泵等一些电器原件和连接结构件进行维护，因此维修成本较高；

水冷系统涉及较多零部件，结构复杂，成本高。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种探测器CT导轨结构及CT扫描设备，以解决相关技术中探测器的冷却系统对探测器的机械结构要求高，导热效率难以保证，冷却系统控温方式复杂，使用和维护成本高的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种探测器CT导轨结构，该探测器CT导轨结构包括：导轨、设于所述导轨上的探测器模组和风冷系统；其中，

所述风冷系统包括导轨入风管、导轨出风管、导风板、入风风扇和出风风扇；

所述导轨入风管和导轨出风管分别位于所述探测器模组的两侧，所述导轨入风管和所述导轨出风管上开设有通风窗口，所述通风窗口与所述探测器模组对应；

所述导风板设于所述通风窗口，所述入风风扇与所述导轨入风管连接，所述出风风扇与所述导轨出风管连接。

进一步的，探测器模组设置为多个并沿所述导轨的长度方向分布；

所述通风窗口设置为多组，每组包括两个并分别设于所述导轨入风管和所述导轨出风管上，每组通风窗口对应一个或多个探测器模组。

进一步的，通风窗口内设置有转向机构，所述转向机构与所述导风板传动连接，用于控制所述导风板的旋转角度。

进一步的，导风板通过转轴与所述通风窗口铰接，所述转轴垂直于所述探测器模组的分布方向，所述转向机构与所述转轴传动连接。

进一步的，导轨入风管的两端设置为开口，所述入风风扇设置为两个并分别位于导轨入风管两端的开口处；

所述导轨出风管的两端设置为开口，所述出风风扇设置为两个并分别位于导轨出风管两端的开口处。

进一步的，探测器模组包括模块支撑架、设于所述模块支撑架上的数据采集芯片、半导体制冷片、闪烁体、数据传输线缆和电路板，所述通风窗口与所述数据采集芯片和半导体制冷片对应；所述模块支撑架的两端搭接固定在所述导轨上。

进一步的，每个所述通风窗口内的所述导风板的角度按照如下公式确定：

；

；

；

；/>；

其中，k为距离出风风扇或入风风扇的第k个通风窗口，为位于导轨同一侧的相邻通风窗口的距离，/>为通风窗口的面积，/>为导轨两内侧壁的间距，/>为通风窗口的高度，/>为导风板的长度，v为导轨入风管道内的风速，/>为管道摩擦系数，L为通风路径，d为管道直径，/>为空气密度，V为通风量。

进一步的，出风风扇和所述入风风扇的功率P按照如下公式确定：

；

其中，n为通风窗口的数量，为出风风扇和入风风扇的工作效率。

进一步的，还包括转向控制模块和温度监测模块，所述转向控制模块与所述转向机构电性连接；

所述温度监测模块用于监测所述探测器模组的温度，所述温度监测模块与所述转向控制模块电性连接。

根据本申请的另一方面，提供一种CT扫描设备，该CT扫描设备包括上述的探测器CT导轨结构。

在本申请实施例中，通过设置导轨、设于导轨上的探测器模组和风冷系统；其中，风冷系统包括导轨入风管、导轨出风管、导风板、入风风扇和出风风扇；导轨入风管和导轨出风管分别位于探测器模组的两侧，导轨入风管和导轨出风管上开设有通风窗口，通风窗口与探测器模组对应；导风板设于通风窗口，入风风扇与导轨入风管连接，出风风扇与导轨出风管连接，达到了入风风扇将外部冷风引入导轨入风管中，由导轨入风管上的通风窗口排出，外部冷风在经过探测器模组后带走探测器模组的热量并由导轨出风管上的窗口进入导轨出风管内，然后在出风风扇的作用将将导轨出风管内的内部热风排出形成循环风冷系统的目的，从而实现了以风冷的方式对探测器模组进行散热，相比水冷系统结构简单，便于维护，降低使用和维护成本的技术效果，进而解决了相关技术中探测器的冷却系统对探测器的机械结构要求高，导热效率难以保证，冷却系统控温方式复杂，使用和维护成本高的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的结构示意图；

图2是根据本申请实施例的俯视结构示意图；

其中，1导轨，2导轨入风管，2导轨出风管，4探测器模组，41数据采集芯片，42半导体制冷片，43模块支撑架，5通风窗口，6导风板，7入风风扇，8出风风扇。

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。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、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申请及其实施例，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。

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申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”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申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

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。

目前多排探测器采用水冷系统对探测器模组进行温度控制，但是，采用水冷系统存在以下缺陷：多排探测器模组空间结构紧凑，且探测器芯片数目较多，单一探测器模组发热量大，采用水冷进行导热对探测器的机械结构要求高，导热效率难以保证；水冷系统控温方式复杂，受到水管布局方式，进水管及出水管的冷却液流速，风扇转速、加热占空比等多种因素影响；需要定期对水冷系统的冷却液进行补充，需要定期对水冷系统中的水管、风扇、水泵等一些电器原件和连接结构件进行维护，因此维修成本较高；水冷系统涉及较多零部件，结构复杂，成本高。

为解决上述问题，如图1至图2所示，本申请实施例提供了一种探测器CT导轨1结构，该探测器CT导轨1结构包括：导轨1、设于导轨1上的探测器模组4和风冷系统；其中，

风冷系统包括导轨入风管2、导轨出风管2、导风板6、入风风扇7和出风风扇8；

导轨入风管2和导轨出风管2分别位于探测器模组4的两侧，导轨入风管2和导轨出风管2上开设有通风窗口5，通风窗口5与探测器模组4对应；

导风板6设于通风窗口5，入风风扇7与导轨入风管2连接，出风风扇8与导轨出风管2连接。

探测器模组4包括模块支撑架43、设于模块支撑架43上的数据采集芯片41、半导体制冷片42、闪烁体、数据传输线缆和电路板，通风窗口5与数据采集芯片41和半导体制冷片42对应；模块支撑架43的两端搭接固定在导轨1上。

在本实施例中，该具有风冷的导轨1结构主要由导轨1、探测器模组4和风冷系统三部分组成。导轨1和探测器模组4为相关技术中的CT结构，导轨1的中部具有安装空腔，探测器模组4安装在该安装空腔内。一个导轨1上可安装多个探测器模组4，多个探测器模组4可沿导轨1的长度方向分布。风冷系统由导轨入风管2、导轨出风管2、导风板6、入风风扇7和出风风扇8组成。导轨入风管2和导轨出风管2分别负责进风和出风，该风冷系统的散热方式为将外部冷风引入并经过探测器模组4换热后排出。因此本实施例中导轨入风管2和导轨出风管2分别作为进风和出风的风道安装在探测器模组4的两侧。由于探测器模组4为多个电子部件的集成结构，因此本实施例中将导轨入风管2和导轨出风管2固定安装在导轨1的两内侧，以避免对探测器模组4本体结构的干涉。

为便于与探测器模组4进行针对性的冷却，导轨入风管2和导轨出风管2上均开设有通风窗口5，通风窗口5的开设位置与探测模组上发热量较大的元件对应，例如与探测器模组4上的数据芯片对应。位于导轨入风管2和导轨出风管2上的通风窗口5对称分布，提高对探测器模组4的散热效率。导轨入风管2和导轨出风管2上分别安装入风风扇7和出风风扇8，在入风风扇7的作用下能够将外部冷风吸入导轨入风管2内，而在出风风扇8的作用下能够更好的将导轨出风管2内的内部热风排出。

由于导轨1上可安装多个探测器模组4，对应的导轨入风管2和导轨出风管2上便可开设多个通风窗口5，由于出风风扇8和入风风扇7的安装位置是固定的，因此在工作是对于不同位置的通风窗口5的风速和通风量是不同的，在靠近风扇位置的通风窗口5的风速和通风量会大于远离风扇位置的通风窗口5，因此为使各个通风窗口5的进风和出风均能够满足对应的探测器模组4散热，本实施例在每个通风窗口5中均安装有导风板6，导风板6可与通风窗口5的竖直面呈一定的角度。位于导轨入风管2上各个通风窗口5中的导风板6的倾斜角度会存在一定的差异，同理位于导轨出风管2上各个通风窗口5中的导风板6的倾斜角度也会在一定的差异，从而满足不同位置探测器模组4的散热要求。各个通风窗口5内导风板6的安装角度可基于通风窗口5的位置、风速、风量、导轨1的间距等等因素进行设计。

本实施例达到了入风风扇7将外部冷风引入导轨入风管2中，由导轨入风管2上的通风窗口5排出，外部冷风在经过探测器模组4后带走探测器模组4的热量并由导轨出风管2上的窗口进入导轨出风管2内，然后在出风风扇8的作用将将导轨出风管2内的内部热风排出形成循环风冷系统的目的，从而实现了以风冷的方式对探测器模组4进行散热，相比水冷系统结构简单，便于维护，降低使用和维护成本的技术效果，进而解决了相关技术中探测器的冷却系统对探测器的机械结构要求高，导热效率难以保证，冷却系统控温方式复杂，使用和维护成本高的问题。

如图2所示，探测器模组4设置为多个并沿导轨1的长度方向分布；通风窗口5设置为多组，每组包括两个并分别设于导轨入风管2和导轨出风管2上，每组通风窗口5对应一个或多个探测器模组4，为提高效率和节省成本，每组通风窗口5对应一个探测器模组4。

为便于调整各个通风窗口5内的导风板6，通风窗口5内设置有转向机构，转向机构与导风板6传动连接，用于控制导风板6的旋转角度。具体的，导风板6通过转轴与通风窗口5铰接，转轴垂直于探测器模组4的分布方向，转向机构与转轴传动连接。

由于导轨1具有一定的长度，因此为使安装在导轨1各处的探测器模组4均可进行有效的散热，本实施例中导轨入风管2的两端设置为开口，入风风扇7设置为两个并分别位于导轨入风管2两端的开口处；两端的入风风扇7在旋转时能够将导轨1两端的外部冷风吸入导轨入风管2内，从而对导轨1两端和中部的探测器模组4均能较好的散热；

同理，为便于导轨出风管2内热风的排出，本实施例在导轨出风管2的两端设置为开口，出风风扇8设置为两个并分别位于导轨出风管2两端的开口处。在本实施例的散热结构中通风路径至少包括两条，其中一条为导轨1左端的外部冷风通过左端的入风风扇7吸入，经过左端的通风窗口5后流入导轨出风管2，并通过导轨出风管2左端的出风风扇8排出。另一条为导轨1右端的外部冷风通过右端的入风风扇7吸入，经过右端的通风窗口5后流入导轨出风管2，并通过导轨出风管2右端的出风风扇8排出。

由于不同位置的通风窗口5内的导风板6倾斜角度不同，因此为使每个位置的探测器模组4均能够实现较好的散热效果，需要对每个导风板6的倾斜角度进行设计。具体的，在本实施例中每个通风窗口5内的导风板6的角度按照如下公式确定：

；

；

；

；/>；

其中，k为距离出风风扇8或入风风扇的第k个通风窗口5，为位于导轨1同一侧的相邻通风窗口5的距离，/>为通风窗口5的面积，/>为导轨1两内侧壁的间距，/>为通风窗口5的高度，l为导风板6的长度，v为导轨入风管2道内的风速，λ为管道摩擦系数，L为通风路径（即外部冷风的流动路径，导轨入风管上与探测器模组最近的开口处-通风窗口-通风窗口-导轨出风管上与探测器模组最近的开口处），d为管道直径，ρ为空气密度，V为通风量。

出风风扇8和入风风扇的功率需要满足该风冷系统的使用要求，在本实施例中出风风扇8和入风风扇的功率P按照如下公式确定：

；

其中，n为通风窗口5的数量，η为出风风扇8和入风风扇的工作效率。

探测器模组4在使用过程中温度会产生变化，因此从散热效率和节省能源上考虑要求风量也随着温度的变化而变化，为此本实施例中还包括转向控制模块和温度监测模块，转向控制模块与转向机构电性连接，转向机构可设置为舵机或伺服电机；温度监测模块用于监测探测器模组4的温度，温度监测模块与转向控制模块电性连接。

根据本申请的另一方面，提供一种CT扫描设备，该CT扫描设备包括上述的探测器CT导轨1结构。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种探测器CT导轨结构，其特征在于，包括：导轨、设于所述导轨上的探测器模组和风冷系统；其中，

所述风冷系统包括导轨入风管、导轨出风管、导风板、入风风扇和出风风扇；

所述导轨入风管和导轨出风管分别位于所述探测器模组的两侧，所述导轨入风管和所述导轨出风管上开设有通风窗口，所述通风窗口与所述探测器模组对应；

所述导风板设于所述通风窗口，所述入风风扇与所述导轨入风管连接，所述出风风扇与所述导轨出风管连接；

所述通风窗口内设置有转向机构，所述转向机构与所述导风板传动连接，用于控制所述导风板的旋转角度；

每个所述通风窗口内的所述导风板的角度θ_k按照如下公式确定：

F_c＝d_c+d_s/d_t；

P_f＝Δp*L；Δp＝(λ/d)*(ν²*ρ*L/2)；

其中，k为距离出风风扇或入风风扇的第k个通风窗口，d_c为位于导轨同一侧的相邻通风窗口的距离，d_s为通风窗口的面积，d_t为导轨两内侧壁的间距，d_h为通风窗口的高度，l为导风板的长度，v为导轨入风管道内的风速，λ为管道摩擦系数，L为通风路径，d为管道直径，ρ为空气密度，V为通风量。

2.根据权利要求1所述的探测器CT导轨结构，其特征在于：所述探测器模组设置为多个并沿所述导轨的长度方向分布；

所述通风窗口设置为多组，每组包括两个并分别设于所述导轨入风管和所述导轨出风管上，每组通风窗口对应一个或多个探测器模组。

3.根据权利要求2所述的探测器CT导轨结构，其特征在于：所述导风板通过转轴与所述通风窗口铰接，所述转轴垂直于所述探测器模组的分布方向，所述转向机构与所述转轴传动连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的探测器CT导轨结构，其特征在于：所述导轨入风管的两端设置为开口，所述入风风扇设置为两个并分别位于导轨入风管两端的开口处；

所述导轨出风管的两端设置为开口，所述出风风扇设置为两个并分别位于导轨出风管两端的开口处。

5.根据权利要求4所述的探测器CT导轨结构，其特征在于：所述探测器模组包括模块支撑架、设于所述模块支撑架上的数据采集芯片、半导体制冷片、闪烁体、数据传输线缆和电路板，所述通风窗口与所述数据采集芯片和半导体制冷片对应；所述模块支撑架的两端搭接固定在所述导轨上。

6.根据权利要求1所述的探测器CT导轨结构，其特征在于：所述出风风扇和所述入风风扇的功率P按照如下公式确定：

P＝n*V*ρ/(3600*η*1000*β)；

其中，n为通风窗口的数量，η为出风风扇和入风风扇的工作效率。

7.根据权利要求2或3所述的探测器CT导轨结构，其特征在于：还包括转向控制模块和温度监测模块，所述转向控制模块与所述转向机构电性连接；

所述温度监测模块用于监测所述探测器模组的温度，所述温度监测模块与所述转向控制模块电性连接。

8.一种CT扫描设备，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的探测器CT导轨结构。