单光场时栅位移传感器散射角误差分析及优化

光场式时栅传感器采用光强调制的方式解决光栅对制造工艺的依赖,但提高了对光源出光特性的要求。通过对测量原理的分析,建立了单光源散射二维误差模型,分析了光源散射对电行波信号幅值和相位的影响,并通过仿真分析得出光源散射对测量的影响主要为一次和二次谐波误差成分,与未优化光源测量的主要谐波误差成分相吻合。提出一种光线空间约束的优化方法,采用切面迭代法设计准直透镜减小光源发散角,仿真结果表明所设计的光源发光半角从±60°降低到±10°。搭建实验平台进行验证,结果表明:在栅距0.2 mm的单周期测量范围内,与未优化光源对比,添加准直透镜的测量误差从±5.6μm减少到±1μm,其中一次、二次谐波误差成分得到明显抑制,100 mm范围内的长周期测量误差为±8μm。实验结果验证了散射角误差模型的正确性和准直透镜抑制效果的可行性。

康普顿成像系统角分辨影响因素的理论及模拟研究

为了对康普顿成像系统的结构设计提供参考,本文提出了一种理论与模拟计算相结合的对双层位置灵敏CZT晶体组成的康普顿成像系统散射角误差进行估算的方法,并利用该方法对康普顿成像系统散射角误差进行了研究。结果表明,对662 keV、1.33 MeV和2 MeV的入射光子,该成像系统的康普顿散射角误差分别为5.54°、4.82°和4.52°,散射角误差主要来自于探测系统位置分辨本领和能量分辨本领,探测材料多普勒效应引起的角误差相对较小。合理地限制康普顿散射角范围可有效改善成像系统角分辨能力,优化成像效果。