發(fā)布時間：2018-08-26 15:14

【摘要】：望遠鏡是天文觀測中最重要的儀器。隨著對空間觀測的不斷發(fā)展，望遠鏡建造口徑越來越大。而為了更好的觀測條件，望遠鏡臺址一般選擇在高海拔地區(qū)。這兩方面因素在提高望遠鏡觀測性能的同時，也為望遠鏡帶來了很多跟蹤觀測誤差，其中一個很重要的誤差源是施加在望遠鏡上的環(huán)境風載。風載會引起望遠鏡的振動，造成望遠鏡觀測系統(tǒng)接收到光束波前整體傾斜。本文重點分析風載對大口徑光電望遠鏡跟蹤誤差的影響。 本文首先理論分析了望遠鏡跟蹤誤差的兩個重要來源：風載和大氣湍流擾動。根據(jù)工程光學和望遠鏡裝配理論，分析了望遠鏡主次鏡相對位移造成的像差，得出了得出了風載引起的望遠鏡跟蹤誤差主要是由于風載引起的次鏡偏心和傾斜造成的。并結(jié)合振動力學和大氣湍流的時空特性分析了動態(tài)風載下的次鏡振動模型和大氣湍流擾動模型。結(jié)果表明，風載引起的望遠鏡跟蹤誤差和大氣湍流擾動引起波前整體傾斜均可以采用2階AR模型擬合。 其次，在現(xiàn)代功率譜估計算法的基礎(chǔ)上提出了一種基于2階AR模型的搜索迭代算法，通過不斷搜索迭代，減小湍流功率譜估計誤差，，可以有效地將實驗數(shù)據(jù)中風載引起的望遠鏡跟蹤誤差功率譜和大氣湍流擾動引起波前整體傾斜功率譜分離開，實現(xiàn)風載引起的望遠鏡跟蹤誤差的分析。 最后在1.8m望遠鏡平臺上，利用風速風向儀實時測量環(huán)境風載，采集了三種典型模式下望遠鏡的跟蹤誤差。并且應(yīng)用基于2階AR模型的搜索迭代算法分析實驗數(shù)據(jù)，得到了風載對望遠鏡跟蹤誤差功率譜。驗證了望遠鏡的跟蹤誤差與風載的風向和風速直接相關(guān)，風載對望遠鏡的作用點是在桁架系統(tǒng)而不是望遠鏡鏡筒。 本文的理論分析和實驗結(jié)果，可以幫助我們更加精確的認識和分析風載對望遠鏡跟蹤誤差的影響，為未來望遠鏡的抗風載結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。
[Abstract]:The telescope is the most important instrument in astronomical observation. With the development of space observation, the construction aperture of the telescope is becoming larger and larger. For better observation conditions, the telescope site is generally chosen in high altitude areas. One of the most important error sources is the ambient wind load applied to the telescope. Wind load will cause the vibration of the telescope and cause the whole tilt of the beam front received by the telescope observation system.
In this paper, two important sources of Telescope Tracking error, wind load and atmospheric turbulence disturbance, are analyzed theoretically. According to the theory of Engineering Optics and telescope assembly, the aberration caused by the relative displacement of the primary and secondary telescope is analyzed. It is concluded that the tracking error of the telescope caused by wind load is mainly due to the offset sum of the secondary mirror caused by wind load. The secondary mirror vibration model and turbulent turbulence model under dynamic wind load are analyzed in combination with vibration mechanics and atmospheric turbulence time-space characteristics. The results show that the tracking error of the telescope caused by wind load and the integral tilt of the wavefront caused by atmospheric turbulence can be fitted by the second-order AR model.
Secondly, on the basis of modern power spectrum estimation algorithm, a search iteration algorithm based on 2nd-order AR model is proposed. Through continuous search iteration, the error of turbulent power spectrum estimation can be reduced. The power spectrum of telescope tracking error caused by wind load and the integral tilted power spectrum caused by atmospheric turbulence can be effectively divided into two parts. The tracking error of the telescope caused by wind load is analyzed.
Finally, on the 1.8m telescope platform, the tracking errors of the telescope under three typical modes are collected by real-time measurement of ambient wind loads with wind speed anemometer, and the tracking error power spectrum of the telescope under wind load is obtained by using the search iteration algorithm based on the second-order AR model. Wind direction is directly related to wind speed, and wind load acts on the telescope in the truss system rather than the telescope tube.
The theoretical analysis and experimental results in this paper can help us to understand and analyze the influence of wind load on the tracking error of telescope more accurately, and provide a reference for the design of wind-resistant structure of future telescope.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（光電技術(shù)研究所）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH751

【參考文獻】

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本文編號：2205274