同步辐射丝扫描光束位置探测系统研制

发布时间：2020-09-19 18:57

　　 丝扫描探测器是上海光源同步辐射光束线上一种重要的光束位置探测设备,可以给出光束中心位置与光斑大小等关键信息。目前,丝扫描探测器采用马达每转动一步停下来采集一次样本的工作模式,空间分辨率约为100μm;采集的信号信噪比差,毛刺干扰严重,拟合误差较大;采用人工识别光信号的方式截选拟合区间,人为误差大,处理过程耗时多。针对以上问题,本文主要贡献如下:(1)设计了扫描丝匀速运动、电子学高速连续采样的新工作模式及其配套的电子学软硬件系统。该系统可以提高探测器扫描速度上限,增加单位距离内的采样数量,提高探测器的分辨能力,经过在上海光源BL09B线站的测试,丝扫描光束位置探测系统在该工作模式下,光束中心位置测量分辨率可达48.34μm,光斑大小测量分辨率可达38.46μm,平均数据处理时间约160ms。(2)设计丝扫描信号处理方法,提出了基于长短时平均法与赤池准则的光信号自动拾取方法。分析了丝扫描信号及其噪声的特征,设计了包含FIR低通滤波器、平均法降采样、中值滤波的降噪方法,该方法可以有效滤除信号噪声,消除毛刺,加快数据处理速度与降低拟合误差。采用Allen函数对信号幅度变化特征进行放大,提出基于长短时平均法与赤池准则的光信号自动拾取方法,自动截取高斯拟合信号,取代人工拾取方式。设计能量变化率法对信号拟合参数初值进行估测,减少拟合算法迭代用时。(3)得到了丝扫描分辨率随其影响因素的变化规律,为探测器的设计与使用提供参考。对扫描丝的相关设计参数进行计算与分析,为扫描丝的选择和使用提供依据。通过实验探究,得到了丝扫描分辨率随其影响因素的变化规律:丝扫描分辨率随着采样频率升高而变好;分辨率随着扫描速度的增加而变坏;直径小的扫描丝可以获得更好的分辨率,同时也掌握了探测器分辨率与各影响因素间的数值对应关系,给丝扫描探测器的设计和使用提供参考和便利。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TL81

【参考文献】

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本文编号：2822875