双波段光谱望远镜的设计方案

本文叙述了40厘米双波段光谱望远镜的设计方案。研制这台仪器的目的是:为设计和制造我国大型太阳塔进行中间试验;对初步确定的候选台址进行定点观测;作为S~2HG专用设备进行常规观测及第22周太阳活动峰年观测用的新的手段。望远镜拟采用格里高里反射成像系统,摄谱仪具有H_α及HK两个光谱窗口,它们装在同一个真空镜筒内,还备有H_α狭缝监视器,可同时进行色球和光谱的照相。望远镜将露天地置于15～20米高的钢架上。这台仪器将由于价格较低,空间分辨力较高而具有较大的吸引力。     

NVST垂直双光谱切换扫描系统

1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope, NVST)的科学目标之一是对太阳活动区域进行二维光谱扫描观测。基于1 m新真空太阳望远镜多波段光谱仪(Multi-Band Spectrometer, MBS)和大色散光谱仪(High Dispersion Spectrometer, HDS)提出了垂直双光谱切换扫描系统,可实现相互垂直的两个光谱仪的光谱扫描观测任务,并实现两个光谱仪之间的切换。分析了光谱扫描观测的原理和过程,结合终端仪器系统的具体构造,完成了扫描系统的光机结构设计和装调分析,并对扫描系统进行了性能测试,包括系统稳定性、扫描直线度以及扫描步幅精度。测试结果满足预期功能需求和精度要求,为后续1 m新真空太阳望远镜进行常规光谱扫描观测提供了支持。     

太阳活动周的半球耦合研究进展

太阳活动周的半球耦合现象早在20世纪中叶就被发现,是太阳长期时空演化中最常见的现象之一,但其观测特征和形成机制仍未彻底理清。由这一现象驱动的太阳发电机理论模型,有助于研究太阳活动周随着时间和空间演化的基本信息,也对太阳活动和空间天气的中短期预报有重要价值。首先回顾了太阳活动周半球耦合现象的发现和观测历史;接着综述了不同时空尺度磁活动半球耦合现象的基本观测统计结果,以及国内外对半球耦合理论的研究成果;最后讨论了这一重要领域尚未解决的重要问题和发展趋势。     

400毫米水平式太阳望远镜和多波段摄谱仪

为配合1968—1969年太阳活动峰年观测,研究耀斑光谱在太阳活动强烈时期的变化过程,中国科学院南京天文仪器厂和紫金山天文台于1967—1968年遵照毛主席关于“独立自主、自力更生”的教导,为云南天文台研制了水平式太阳望远镜和10波段自动摄谱仪.为紫金山天文台研制了9波段自动摄谱仪.     

基于日球物理学事件知识库的太阳活动识别

太阳图像中包含明显的太阳活动区域,以及无现象的太阳宁静区。从太阳图像中识别有效的太阳活动区域,是图像处理技术在天文研究中的典型应用。得益于美国太阳动力学天文台的日球物理学事件知识库提供的实时太阳观测数据,提出了一种基于日球物理学事件知识库的太阳活动识别方法。此方法获取6种太阳活动的信息(发生时间、位置、区域面积),建立对应时间的全日面图像的尺度变换模型。结合位置与区域面积信息,对不同太阳活动进行梯度阈值分割,边界识别方法被用来定位和识别太阳活动的区域。然后,对太阳图像特征参数相关性的研究,得到每种太阳活动的最佳特征参数组合。方法实现了对太阳活动的精确定位和有效识别,为后续工作的开展提供了便利。此外,对不同太阳活动区域提取特定组合的特征,可以为基于内容的图像检索系统建立精简的图像特征集提供一种可行办法。     

基于直方图规定化的太阳图像增强方法

太阳图像中包含了各种不同尺度、不同结构以及不同亮度的活动现象,它们都是实测太阳物理的研究目标。这些活动现象经常使图像显示的跨度过大,导致图像暗弱细节结构被隐藏。对于地基望远镜,由于地球大气对观测数据的影响,也造成图像整体对比度下降。这些都不利于人们直观地从图像中发现感兴趣的太阳活动现象或结构特征。针对这些问题,运用直方图规定化的方法对实测太阳物理中常遇到的几类观测目标图像(太阳极紫外像,太阳光球黑子像,色球活动区像以及色球日珥像)进行处理,通过瑞利分布、双高斯分布以及三重瑞利混合分布等直方图形式,实现对这几类图像的显示对比度增强。通过对空间望远镜太阳动力天文台(Solar Dynamic Observatory,SDO)的极紫外太阳像和1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)的色球和光球像的处理展示了该方法的处理效果。结果表明,方法可以有效提高各类太阳活动现象的显示度,便于人们在研究初期发现感兴趣的活动现象。     

基于Lyot滤光器的NVST磁像仪光学系统设计

我国1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope, NVST)能够实现优于0.2″的高分辨成像观测,但还不具备高分辨磁场的常规观测能力。很多磁结构和太阳活动都存在于较小的尺度,需要进行高分辨磁场测量。1 m新真空太阳望远镜的台址具备优良的视宁度,若磁像仪具备快速调制能力,并配合高分辨统计重建技术,有望实现亚角秒分辨率的太阳磁场测量。1 m新真空太阳望远镜测量磁场面临的主要问题包括折轴光路带来的时变偏振、望远镜姿态变化和风载带来的光轴偏移以及湍流的影响等多种问题。针对太阳磁场高分辨观测的需求及1 m新真空太阳望远镜面临的太阳磁场测量问题,详细分析了1 m新真空太阳望远镜太阳光球磁场的测量需求,制定了磁像仪的基本参数,提出了偏振分析器需求,设计了光球磁场的高分辨观测方案。最后利用ZEMAX光学设计软件为磁像仪设计了光路,结果显示光学设计能够满足高分辨成像的需求。     

云南天文台太阳光学研究进展

总结和综述了云南天文台２０年来在太阳光学仪器研制和改造，太阳活动现象观测研究，太阳活动预报和国际交流合作方面的成果和进展。     

云南天文台太阳光学研究进展

总结和综述了云南天文台２０年来在太阳光学仪器研制和改造，太阳活动现象观测研究，太阳活动预报和国际交换合作方面的成果和进展。     

1m红外太阳望远镜光电导行系统的反馈控制分析

我国正在研制中的1m红外太阳望远镜是目前国内唯一的地平式真空太阳塔,主要用于活动区磁场的精细光谱分析和太阳活动区磁场的时空精细结构研究.要求望远镜必须长时间高精度跟踪太阳(0.3"/30s、1"/10min)才能实现它的科学目标.光电导行是实现望远镜高精度跟踪观测目标的关键控制技术,通过检测观测目标像在图像传感器上的移动量作为反馈控制信号对望远镜实行闭环控制.首先建立了光电导行系统的控制系统模型,然后分析了系统的稳定性能、暂态性能、时域特性、频域特性及跟踪性能,并采用PID控制器对系统进行优化设计,以提高光电导行反馈控制系统的稳定性和跟踪精度.通过计算机仿真设计,采用PID控制算法能实现1m红外太阳望远镜的跟踪要求.     

云南天文台26厘米高分辨真空太阳光球色球望远镜

云南天文台26cm高分辨真空太阳光球色球望远镜于1986年建成安装,1989年3月通过技术鉴定正式投入观测使用。该望远镜有光球和色球两个镜筒,物镜口径均为26cm,可同时观测太阳视面上同一活动区光球和色球两层次中的细节。光球太阳象直径300mm,画幅24×36mm,视场为2′.6×3′.8,最佳分辨为0″.7。色球太阳象直径85mm,画幅16×22mm,视场为3′.6×7′.3,最佳分辨为1.″2。色球观测所用滤光器的透射带中心波长6562.8,带宽0.46和0.24互换使用,谱线可位移±1.5。 本文简述提出研制该望远镜的学术依据、研制简史,描述它的总体性能指标、光学系统以及提高分辨本领所采用的主要技术措施。文章简介该望远镜的安装调试和试观测期内发生的各种问题及其技术处理。最后提及正在进行中的望远镜性能完善和改进工作,展望在第22周太阳活动峰年期内在国内和国际联合观测研究中能发挥的作用。 选刊若干照片作为该望远镜取得的光球和色球现象的观测示例。     

太阳物理前沿的新进展

本文就近年来太阳物理前沿课题中以下5个方面的主要进展作一简要的综述;(1)太阳观测仪器;(2)耀斑物理研究;(3)太阳磁场的观测和研究;(4)太阳上各种振荡的观测和研究;(5)太阳活动周期的研究。此外,对今后的发展趋势和展望也进行了讨论。     

一米新真空太阳望远镜光谱扫描观测系统设计

1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)是国内用于对太阳进行观测和研究的大型科研设备,针对太阳活动区光谱观测的需求,在现有的大色散光谱仪及多波段光谱仪基础上,设计了光谱扫描设备,并基于C#设计了一套观测控制系统软件,实现扫描设备的运动控制和观测数据的采集。进行光谱扫描观测时,计算机控制扫描设备步进运动,并利用图像采集卡通过Camera Link总线采集CCD/CMOS相机的探测数据,基于多线程技术采集观测数据,将采集的图像数据存储成FITS(Flexible Image Transport System)文件,并将光谱图像数据处理成灰度图像用于软件界面监视。此套软件已用于1 m太阳望远镜光谱扫描观测,测试结果满足预期功能需求,为后续观测系统功能升级提供了良好的扩展性。     

怀柔太阳观测基地三通道太阳望远镜局域网内远程观测终端系统设计

利用怀柔三通道太阳磁场望远镜对太阳进行多层次同步观测可以同时获得日面不同层次的活动图像,这对于更好的理解太阳物理有着重要意义.本文基于怀柔三通道太阳磁场望远镜开发了在局域网内能够对三通道CCD进行同步观测的远程终端观测系统,并通过此系统实现了怀柔基地三通道望远镜和小磁场望远镜的协同观测.系统设计采用vc.net集成开发环境,使用TCP/IP协议,通过套接字网络编程,对三通道太阳望远镜的三个CCD进行同步远程控制,目前系统已经在局域网内实现了图像数据和相机控制命令的传输等远程观测功能,大大降低了观测成本,并取得了初步的观测结果.     

云南天文台的太阳光学观测设备(英文)

云南天文台是参加日地系统整体行为研究计划的单位之一,有四套太阳光学观测设备参加日地大事件的联合观测。它们是:13cm折射望远镜、18cm耀斑巡视望远镜、26cm高分辨太阳光球色球望远镜和多波段太阳光谱仪。13cm折射望远望和18cm耀斑巡视镜分别进行黑子描绘、照相和耀斑巡视的常规观测。它们所得的资料供云南天文台《太阳活动月报》、《中国太阳物理资料》发表。耀斑资料还供SGD发表。黑子和耀斑的常规观测为太阳活动预报提供及时的信息和基础。 26cm高分辨真空太阳光球色球望远镜用于太阳活动区现象特别是耀斑现象的精细结构研究。在耀斑观测中常使用H_a的±0.5A,±1.0A对人观测,所得的耀斑偏带照片清楚显示耀斑的亮点和亮块相对于黑子的位置,在耀斑研究中十分有用。 多波段太阳光谱仪的供光定天镜口径40cm,成像镜30cm,太阳象有152.2mm和418.5mm两个交替使用,色散1A/mm,10个波段分别为H_a、D_(1,2,3),H_δ、HeⅡ、H_β、H_γ、H,K、H_(9-13)和H_(13-∞)。利用计算机控制45°转象镜精确地快速扫描太阳象并控制10个波段的同时照相,这样可以快速地记录活动区中每一点的多波段光谱轮廓,进而测定各种物理量、为研究活动区物理场的时空演化提供重要手段。     

对研制中国太阳塔的看法

目前,我国太阳物理学家使用的仪器,在口径、成像质量,附属设备等方面大致相当于国外五十年代水平。研制中的太阳磁场望远镜和精细结构望远镜具有较高的设计指标,若它们能研制成功,则可在某些方面将观测提高到七十年代水平。但是,它们的空间分辨力——现代太阳仪器最重要的指标,还很难赶上世界水平。我国拥有若干巡视仪     

基于FPGA的多轴步进电机控制系统

观测技术及仪器的进步推动了太阳物理的研究,步进电机是各类观测仪器精密结构调整部件中经常采用的驱动源,步进电机控制系统的性能直接影响太阳望远镜的数据精度和时间分辨率。介绍了一套怀柔太阳观测基地自主研制的多轴步进电机控制系统。该系统以现场可编程门阵列为核心控制器,利用中断处理机制及输入/输出寄存器产生多路晶体管-晶体管逻辑电平(TTL)方波信号,结合驱动器实现多轴步进电机控制;通过周期信号化简处理算法缩短电机调整时间;以霍尔器件作为位置传感器实现系统闭环控制,通过对霍尔信号的软、硬件滤波处理,提高信号识别的准确率;设计了板载存储电路,实时保存系统关键参数,大幅提高系统整体的可靠性。同时,该系统设计了丰富的输入/输出接口、通讯接口,提高系统的可集成性。目前该系统已在多台太阳望远镜中投入使用。     

26厘米高分辨真空太阳光球色球望远镜

２６厘米高分辨真空太阳光球色球望远镜华家骏２６厘米高分辨真空太阳光球色球望远镜，又称太阳精细结构望远镜，由南京天文仪器研制中心和云南天文台联合研制（紫金山天文台参加协作）。１９８５年底，第一台在云南天文台安装，并交付试观测；中国科学院组织厂科学技术成...     

云南天文台Hα全日面观测数据服务系统

云南天文台Hα全日面望远镜是云南天文台太阳观测的主要仪器之一。经过十几年的运行,望远镜积累了大量的观测数据,并且这些数据还在以每天1～2Gbyte的速度增长。为了保存这些数据,便于进行数据共享,建立了Hα全日面观测数据服务系统。硬件方面,采用DAS+NAS的存储方案;软件方面采用PHP+MySQL的方案。本系统的基本功能包括数据存储、数据备份、数据查询和数据下载,并已经正常运行了半年左右。介绍了这一系统的设计方案和基本结构。由于这一系统更多的是为澄江1m红外太阳塔的有关系统的设计提供经验和参照,因此在文中相关部分初步讨论了某些针对澄江1m红外太阳塔有关系统的考虑。     

摆镜图像稳定控制系统在NVST中的应用研究

由于1 m太阳望远镜采用圆顶移开并远离望远镜的敞开式观测模式,使得望远镜跟踪系统受风的影响较大,表现为观测时图像随风出现较大幅度的低频抖动。为解决这一问题,首先根据望远镜现有的光学系统和风载影响下焦面图像抖动的特点,在氧化钛高分辨率成像通道中设计了基于二维摆镜的图像稳定系统。然后根据二维摆镜系统的实测特性,建立系统的传递函数,设计控制器。深入的数值模拟分析和实验表明,在五到六级风作用的情况下,摆镜图像稳定系统工作在25 Hz就能将1 m太阳望远镜焦面图像抖动的均方根值控制在0.5″以内,表明二维摆镜的图像稳定系统可以稳定望远镜由随机风载引起的图像抖动。