AIMS太阳望远镜中像旋对稳像精度的影响分析
发布时间：2021-04-06 16:25
针对用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统（Accurate Infrared Magnetic field measurements of the Sun, AIMS）太阳望远镜地平式机架在跟踪目标时像场旋转的现象,研究了像场旋转对稳像系统校正精度的影响。首先理论分析了互相关因子算法和绝对差分算法在不同湍流强度及不同探测窗口大小时由像场旋转引起的计算误差。随后在光学分析软件ASAP（Advanced Systems Analysis Program）中建立了包含装配误差的望远镜系统动态光学模型,统计了折轴系统装配误差在望远镜实时跟踪太阳运动时引起的像场平移及旋转。其中,图像在半小时内的最大平移约为0.3 mm,最大像旋约为200″。结果表明,在现有的误差分配情况下,装配误差引起的像旋对稳像精度的影响很小,而为了获得较高的稳像精度,互相关因子算法是首选的稳像算法,且在硬件处理速度允许的情况下,应该选择128×128像素的探测窗口。
【文章来源】：天文研究与技术. 2020,17(03)CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同大气湍流情况下的太阳米粒组织成像结果。
对于地平式望远镜,像场旋转主要由折轴系统跟踪目标引起,为了研究折轴系统误差对稳像精度的影响,在对AIMS望远镜及稳像系统的集成建模时,对建模工具提出了以下要求:(1)建立准确的光学系统模型并实现光线追迹成像;(2)方便修改光学元件的参数,如平移、旋转等,实现对望远镜机架实时运动的模拟。综合考虑以上要求,选用BRO(Brault Research Organizaition)公司开发的光学分析软件ASAP作为集成建模的主体软件。它能够快速进行光线追迹,实现对折射、衍射、干涉的高精度仿真分析。除此之外,通过ASAP脚本语言不仅可以方便地搭建光学系统并修改任意光学元件参数,也能通过调用外部可执行程序对数据进行交互处理。图3为通过ASAP软件建立的望远镜系统的示意图。系统主要分为5部分:离轴格里高利系统(M1～M2)、折轴系统(M3～M6)、消旋镜(MR1～MR5)、准直折轴系统(M7～M8)及稳像系统(M9、探测CCD、计算与控制单元)。在折轴系统中,M4到M5的主光线与高度旋转轴重合,M6反射的主光线与方位旋转轴重合。稳像系统中,摆镜采用PI公司的S-340压电偏摆台,最大偏转角为±1 mrad,稳像光路总焦距为125 mm,因此,摆镜能校正的成像面最大平移为
其中,?为观测地的纬度;δ和H分别为天体的赤纬和时角;A和E分别为天体的方位角和高度角。在图3的太阳望远镜系统中,M1～M4的位置相对固定并随着高度轴和方位轴旋转,M5～M6的位置相对固定并随着方位轴旋转,而M7所在的准直折轴系统与地面固定,仅起到提供准直光束的作用。在望远镜跟踪目标天体时,随着高度轴的转动,M4与M5之间产生相对旋转,方位轴转动时M6与M7之间产生相对旋转,因此,像方视场的旋转角为两轴转动角度之和,成像目标最终的旋转角为[12]
【参考文献】：
期刊论文
[1]差分像运动视宁度优化监测法[J]. 王子跃,任德清. 天文研究与技术. 2019(01)
[2]1米太阳望远镜光谱仪像旋转及消旋控制[J]. 柳光乾,付玉,程向明. 天文研究与技术. 2012(01)
[3]地平式望远镜轴系误差对指向精度和跟踪精度的影响[J]. 马锦,顾伯忠. 天文研究与技术. 2011(02)
[4]不同像素尺度下太阳表面米粒结构相关跟踪算法的有效性分析[J]. 郑建华,饶长辉. 大气与环境光学学报. 2010(05)
[5]1.2m地平式望远镜视场旋转角的理论计算[J]. 鞠青华,李语强,熊耀恒. 天文研究与技术. 2009(01)
[6]云南红外太阳塔选址及其结果[J]. 楼柯,刘忠,吴铭蟾,卢汝为,钱苹,张瑞龙. 云南天文台台刊. 2002(04)
[7]低对比度扩展目标跟踪算法[J]. 饶长辉,姜文汉,凌宁,Jacques M.Beckers. 天文学报. 2001(03)
本文编号：3121745
【文章来源】：天文研究与技术. 2020,17(03)CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同大气湍流情况下的太阳米粒组织成像结果。
对于地平式望远镜,像场旋转主要由折轴系统跟踪目标引起,为了研究折轴系统误差对稳像精度的影响,在对AIMS望远镜及稳像系统的集成建模时,对建模工具提出了以下要求:(1)建立准确的光学系统模型并实现光线追迹成像;(2)方便修改光学元件的参数,如平移、旋转等,实现对望远镜机架实时运动的模拟。综合考虑以上要求,选用BRO(Brault Research Organizaition)公司开发的光学分析软件ASAP作为集成建模的主体软件。它能够快速进行光线追迹,实现对折射、衍射、干涉的高精度仿真分析。除此之外,通过ASAP脚本语言不仅可以方便地搭建光学系统并修改任意光学元件参数,也能通过调用外部可执行程序对数据进行交互处理。图3为通过ASAP软件建立的望远镜系统的示意图。系统主要分为5部分:离轴格里高利系统(M1～M2)、折轴系统(M3～M6)、消旋镜(MR1～MR5)、准直折轴系统(M7～M8)及稳像系统(M9、探测CCD、计算与控制单元)。在折轴系统中,M4到M5的主光线与高度旋转轴重合,M6反射的主光线与方位旋转轴重合。稳像系统中,摆镜采用PI公司的S-340压电偏摆台,最大偏转角为±1 mrad,稳像光路总焦距为125 mm,因此,摆镜能校正的成像面最大平移为
其中,?为观测地的纬度;δ和H分别为天体的赤纬和时角;A和E分别为天体的方位角和高度角。在图3的太阳望远镜系统中,M1～M4的位置相对固定并随着高度轴和方位轴旋转,M5～M6的位置相对固定并随着方位轴旋转,而M7所在的准直折轴系统与地面固定,仅起到提供准直光束的作用。在望远镜跟踪目标天体时,随着高度轴的转动,M4与M5之间产生相对旋转,方位轴转动时M6与M7之间产生相对旋转,因此,像方视场的旋转角为两轴转动角度之和,成像目标最终的旋转角为[12]
【参考文献】：
期刊论文
[1]差分像运动视宁度优化监测法[J]. 王子跃,任德清. 天文研究与技术. 2019(01)
[2]1米太阳望远镜光谱仪像旋转及消旋控制[J]. 柳光乾,付玉,程向明. 天文研究与技术. 2012(01)
[3]地平式望远镜轴系误差对指向精度和跟踪精度的影响[J]. 马锦,顾伯忠. 天文研究与技术. 2011(02)
[4]不同像素尺度下太阳表面米粒结构相关跟踪算法的有效性分析[J]. 郑建华,饶长辉. 大气与环境光学学报. 2010(05)
[5]1.2m地平式望远镜视场旋转角的理论计算[J]. 鞠青华,李语强,熊耀恒. 天文研究与技术. 2009(01)
[6]云南红外太阳塔选址及其结果[J]. 楼柯,刘忠,吴铭蟾,卢汝为,钱苹,张瑞龙. 云南天文台台刊. 2002(04)
[7]低对比度扩展目标跟踪算法[J]. 饶长辉,姜文汉,凌宁,Jacques M.Beckers. 天文学报. 2001(03)
本文编号：3121745
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