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基于四象限探测器的同步光位置测量系统研制

作　者: 申超波
导　师: 孙葆根
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 核技术及应用
关键词: 同步光位置四象限探测器对数比方法测量系统
分类号: TL81
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 264次
引　用: 4次
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内容摘要

对于同步辐射光源来说,同步光位置测量系统作为束流测量系统的重要组成部分,对要求高品质、高稳定性光源的应用研究有很重要的价值,因此,国内外很多实验室非常重视同步光位置测量系统的研制。本文介绍了光电效应式光位置检测器的工作原理,并对双丝型检测器、刀片型检测器、面型检测器、改良面型检测器和四象限探测器进行了性能分析比较。设计了基于四象限探测器的同步光位置测量系统,对影响四象限探测器测量性能的各个参数进行了深入分析,包括信号处理算法、方向、探测器半径和同步光尺寸等因素对同步光位置测量性能的影响。四象限探测器选用的是InGaAs型光电四象限探测器GD3541T和GD3542T,它们具有非常快的响应速度,是一种用于同步辐射光源的理想的光电探测器。在此基础上,研制了基于四象限探测器的光位置测量电路,采用对数比运算芯片LOG101,制作电路板对同步光电流信号进行处理,包括以ARM7为核心的硬件设计、对嵌入式操作系统uC/OS-II的移植以及人机界面程序的编写。论文分别对直径1mm的探测器GD3541T和直径3mm的探测器GD3542T进行垂直和水平方向的标定,得到标定系数和线性范围。然后应用此基于四象限探测器的光位置测量系统对合肥光源B3A-20出光口引出的同步光的光位置进行实际的在线测量,并与BQ6E的测量结果进行了比较分析。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-17
  1.1 同步光位置测量的背景及意义  8-9
  1.2 合肥光源及现有同步光位置测量系统  9-10
  1.3 国内外同步光位置测量系统现状  10-15
    1.3.1 常见的同步光位置检测器  10-13
    1.3.2 常见的光位置数据采集处理系统  13-15
  1.4 研究目标、内容和创新点  15-17
第2章同步光位置测量技术  17-31
  2.1 光电效应检测器的工作原理  17-19
    2.1.1 光电转换原理  17-18
    2.1.2 同步光位置的计算  18-19
  2.2 各种光位置检测器的性能分析  19-30
    2.2.1 性能参数  19-20
    2.2.2 检测器的性能分析与比较  20-30
  2.3 结论及讨论  30-31
第3章四象限探测器在合肥光源上的应用  31-45
  3.1 基于四象限探测器的同步光位置测量系统  31-32
  3.2 四象限光电探测器的选用  32-35
  3.3 应用在HLS 上的四象限探测器的理论分析  35-44
    3.3.1 差比和法与对数比法比较  36-38
    3.3.2 直径1mm 探测器的水平方向与垂直方向比较  38-40
    3.3.3 直径3mm 探测器的水平方向与垂直方向比较  40-41
    3.3.4 直径分别为1mm 和3mm 的四象限探测器比较  41-42
    3.3.5 不同尺寸同步光的比较  42-44
  3.4 总结与讨论  44-45
第4章光电流信号处理系统的研制  45-57
  4.1 硬件设计  45-52
    4.1.1 对数比运算模块  45-48
    4.1.2 信号调理和和模数转换模块  48-49
    4.1.3 中央处理模块  49-50
    4.1.4 网络接口  50-52
  4.2 软件部分  52-55
    4.2.1 嵌入式系统移植  53
    4.2.2 应用程序  53-55
  4.3 人机界面  55-57
第5章四象限探测器的标定及稳定性测量  57-63
  5.1 直径1MM的四象限探测器的标定  57-60
    5.1.1 垂直方向的标定  57-59
    5.1.3 分析讨论  59-60
  5.2 直径3MM的四象限探测器的标定  60
  5.3 稳定性测量试验  60-63
第6章结论与展望  63-64
  6.1 结论  63
  6.2 展望  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  68

基于四象限探测器的同步光位置测量系统研制

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