在天文觀測(cè)中,需要望遠(yuǎn)鏡能快速、準(zhǔn)確地指向目標(biāo)天體,并進(jìn)行穩(wěn)定跟蹤。針對(duì)懷柔太陽(yáng)觀測(cè)基地（Huairou Solar Observing Station, HSOS）的全日面磁場(chǎng)與活動(dòng)監(jiān)測(cè)望遠(yuǎn)鏡（The Solar Magnetism and Activity Telescope, SMAT）進(jìn)行軸系升級(jí),使用伺服電機(jī)軸上23位高精度絕對(duì)式編碼器替代光柵鋼帶碼盤,通過(guò)VSOP87行星理論實(shí)時(shí)計(jì)算日面中心位置,使用基于大面陣CCD的高精度導(dǎo)行系統(tǒng)不間斷跟蹤并記錄太陽(yáng)位置,利用最小二乘法分段擬合太陽(yáng)實(shí)時(shí)位置與絕對(duì)式編碼器數(shù)值,建立指向算法并實(shí)現(xiàn)日面中心指向。經(jīng)實(shí)測(cè),赤經(jīng)方向的指向誤差約為36.69″,赤緯方向的指向誤差約為21.49″,滿足全日面太陽(yáng)磁場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡的指向要求,該方法成本低,兼容性高,對(duì)于其他赤道式望遠(yuǎn)鏡的升級(jí)改造具有借鑒意義。 

【文章來(lái)源】：天文研究與技術(shù). 2020,17(04)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

8個(gè)時(shí)刻指向后的Hα太陽(yáng)像

全日面太陽(yáng)磁場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡是赤道式望遠(yuǎn)鏡,部分設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。設(shè)計(jì)之初安裝了光柵鋼帶碼盤作為位置檢測(cè)元件,基于此元件構(gòu)建了相應(yīng)的位置閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)[3]。2012年,碼盤發(fā)生故障,無(wú)法進(jìn)行望遠(yuǎn)鏡的跟蹤導(dǎo)行。望遠(yuǎn)鏡無(wú)自動(dòng)指向功能,需要觀測(cè)員憑經(jīng)驗(yàn)通過(guò)手柄控制望遠(yuǎn)鏡指向太陽(yáng),指向精度不高且效率低。本文針對(duì)全日面太陽(yáng)磁場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了軸系升級(jí),將高精度的軸上編碼器替代光柵鋼帶碼盤,以更低成本和代價(jià)實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡位置檢測(cè)。使用軸上編碼器作為反饋機(jī)構(gòu),利用高精度的導(dǎo)行系統(tǒng)跟蹤太陽(yáng)并記錄太陽(yáng)實(shí)時(shí)位置和編碼器數(shù)值,建立望遠(yuǎn)鏡的坐標(biāo)體系,實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的指向功能,可在正常觀測(cè)時(shí)段指向日面中心,提高望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)效率。表1 全日面太陽(yáng)磁場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡部分設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)Table 1 Key design parameters of SMAT telescope Full disk vector magnetic field telescope Full disk Hα observations telescope Entrance pupil diameter 100 mm 200 mm Center wavelength 532.40 nm 656.28 nm True field 33′ × 33′ 34′ × 34′ Half width 0.012 5 nm 0.025 nm Spatial resolution ≤5″ ≤2″ Size of CCD 1 k × 1 k 2 k × 2 k Tracking accuracy 1″/30 min (rms) 1 ″/30 min (rms) Sensitivity of magnetic field longitudinal component ≤5 Gauss, transverse component is about 100 Gauss /

指向控制系統(tǒng)是望遠(yuǎn)鏡軸系運(yùn)動(dòng)控制的重要子系統(tǒng),功能是自動(dòng)將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng),無(wú)需觀測(cè)人員手動(dòng)調(diào)整。如圖2,首先,建立太陽(yáng)實(shí)時(shí)位置和望遠(yuǎn)鏡實(shí)時(shí)位置模型,依據(jù)位置模型,計(jì)算望遠(yuǎn)鏡位置和太陽(yáng)位置之間的差值。然后,根據(jù)位置差換算成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的脈沖量,將脈沖量發(fā)送到軸系控制系統(tǒng),由軸系控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡指向太陽(yáng)。指向控制系統(tǒng)要求望遠(yuǎn)鏡能快速、準(zhǔn)確地指向觀測(cè)目標(biāo),全日面太陽(yáng)磁場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡指向精度的設(shè)計(jì)指標(biāo)為1′。1.1 計(jì)算日面中心坐標(biāo)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3528980