全日面太阳磁场望远镜精密温控系统研制

双折射滤光器是太阳观测中的重要设备,其中的双折射晶体的折射率对温度变化非常敏感,光学设计要求滤光器温度控制系统的稳定精度达到0.01℃以内,才能保证滤光器精确稳定地工作。太阳望远镜中双折射滤光器构型复杂,使用环境恶劣,其高精度温控一直是国际公认的核心技术。针对全日面太阳望远镜滤光器的温控问题,设计了基于积分分离PI加前馈的复合温控系统,实现了对滤光器的高精度恒温控制。系统使用24位AD实现高精度温度采集,采用数字滤波算法提高测温精确度;积分分离PI结合环境温度作为参数的前馈控制的复合控制方法,输出脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)控制策略,实现对滤光器高精度温控。相比原有的滤光器温控系统,本系统在保持原有温控精度的前提下,大大简化了系统设计。结果表明,当设定温度为42.216℃时,在实验室中,温控精度达到±0.001℃。该温控系统已经在怀柔观测基地投入使用,最大温度波动0.007 5℃,控制效果准确稳定,获得大量高质量科学数据。     

可调Lyot双折射滤光器的积分透过率守恒及调试方法

本文用计算方法,找出了可调Lyot双拆射滤光器的积分透过率是守恒的:由最原始级确定的滤光器周期中,不管各级的调节波长装置如何移动,即不管各级的透过带位置如何放置,其滤光器的积分透过率守恒,恒等于主带(最厚级透过带宽)的半宽.据此特征以及太阳方和斐线线心光度极小的特征,本文提出一种方法,只需用光电倍增管和普通微安表,直接利用装有双拆射滤光器的太阳望远镜,就能方便地调到所用谱线中心. 对几个选定的波带位置,从理论上计算和实际上观测滤光器的总透光量,并进行比较,推算了太阳磁场用窄带双折射滤光器的总附加散射光量,这种散射光是由光学元件不完善等所引起的。无论太阳磁场测量或太阳单色光度测量都迫切需要了解这种附加总散射光量.     

多通道双折射滤光器——Ⅲ.多通道头及多通道望远镜

本文讨论多通道滤光器的第三种型式——带多通道头的滤光器。在多通道头中设置较初级的滤光级次,分出各所需要的通道,使指定的工作谱线分别通过各通道,然后分别在各通道之后配置高级次的滤光级,构成整个多通道滤光器。这一结构:1)不需要将最热敏的最厚级置于滤光器最前部,避免了温敏引起的波带位置不稳定;2)各通道可根据工作需要各自选择带宽;3)有利于在其后配置众多的Fabry-Perot和Daystar等各种单通道滤光器;4)可将天文台中现存的所有滤光器,经过多通道头组合在一起,在一个镜筒中实现同时的多通道观测。 本文还讨论了与多通道滤光器相配合的多通道太阳望远镜的一些结构特点和设计方法。     

中国出口双折射滤光器

中国科学院南京天文仪器研制中心在20世纪80年代研制35cm太阳磁场望远镜滤光器取得巨大的成功，其在双折射滤光器领域内的水平，已被国际太阳物理界公认。1989年以来，已向日本和韩国出口了11台复杂而昂贵的Lyot滤光器，并已在有关国立天文台和天文馆投入常规观测。最近，还为国外客户修复3台Lyot滤光器，它们都是德国和法国在30年前生产的。     

云南天文台进口钙色球太阳滤光器原理和损坏元件分析及其修复

云南天文台进口钙色球太阳滤光器除1.2A外,0.3A和0.6A主要工作带宽均无出射光线,损坏严重。本文对其原理及其内部结构进行了较详细的分析,列出了损坏元件的几种可能性。依此分析修复了该滤光器。     

日冕单色仪的一种设计方案

本文介绍了日全食观测用日冕单色仪的一种设计方案.该仪器可用来拍摄5303A和6374A的日冕单色像和测量日冕的线偏振。仪器采用双折射滤光器为单色器.在5303A和6374A处的透过带半宽分别为4A和3A。在滤光器设计中考虑了使用KDP晶体的可能t性.文章还估计了拍摄不同太阳半径上日冕所需的曝光时间.     

抚仙湖一米红外太阳望远镜Hα窄带滤光器扫描轮廓的检测与修正

抚仙湖1 m红外太阳望远镜的重要终端之一是多通道高分辨成像系统,主要由两路宽带和一路窄带成像系统组成。目前窄带成像系统的工作谱线为Hα。主要介绍了窄带成像系统扫描轮廓的检测和修正。主要检测内容包括扫描轮廓的中心波长位置、扫描轮廓对称性、前置滤光片对扫描轮廓的影响、滤光器工作温度稳定性等问题。检测结果显示:扫描轮廓在656.281-0.15 nm到656.281+0.4 nm的范围内与理论轮廓较好地吻合,而在656.281-0.15 nm到656.281-0.4 nm的范围内明显衰减。同时轮廓中心波长位置(即强度最低点的波长位置)相对于滤光器显示的"0 nm"偏带点蓝移了0.013 nm。针对上述检测结果,将滤光器的工作温度提高了约0.3℃。在温度调整之后,扫描轮廓的整体特征不变,轮廓中心波长位置与"0 nm"偏带点偏差小于0.004 nm,同时红蓝翼对称偏带点的强度差异小于10%(对应1.8 km/s的多普勒速度测量误差)。目前可以明确,扫描轮廓的蓝翼衰减是由前置滤光片造成,对于常用工作范围(656.281±0.1 nm),可以忽略前置滤光片的影响。滤光器工作温度比较稳定,1个月内温度变化幅度的标准方差约0.001 7℃。目前,该滤光器仍存在的问题是扫描轮廓在"0 nm"偏带点略有突起,幅度在6%~8%。建议在以后的使用过程中,需要定期定量地对滤光器的扫描轮廓以及前置滤光片的透过率曲线进行检测。     

可调Lyot双折射滤光器积分透过率守恒的严格证明及一种主带外总光量的测定方法

本文求出了Lyot滤光器透过率函数的原函数,进而导出了计算Lyot滤光器积分透过率的公式,求出了当滤光器的级数趋向于无穷时主带积分透过率占全带积分透过率比的极限值,并对胡岳风、艾国祥发现的可调Lyot双折射滤光器积分透过率守恒,给出了分析证明。最后,本文还提出了一种滤光器主带外总光量的测定方法。     

双折射滤光器及其在天文学中的应用

本文综述了双折射滤光器的发展简史,它的各种类型、特点及应用价值。介绍了它的最新进展——偏振实体Michelson干涉滤光器和多通道双折射滤光器,特别强调了视频光谱仪系统所具有的发展潜力。     

FeIλ5324.19在太阳磁场中的形成和太阳磁场望远镜的理论定标

本文用Unno-Beckers方程和变步长Runge-Kutta法,计算了太阳光球、黑子半影和本影中FeI λ5324,19谱线在磁场中的形成,并结合半宽0.15专用双折射滤光器,计算了磁场及视向速度场的各种理论定标参数。纵场和速度场定标参数,具有良好的线性和稳定性、适中的灵敏度,很适合研究太阳活动区。横场观测时,滤光器宜置于距线心0.10—0.11处。考虑磁光效应时,横场定标比较复杂。该线温敏效应不严重。     

利用GNSS测量射电望远镜参考点的仿真分析

高精度测量射电望远镜参考点和轴线偏差等参数,对建立天线指向模型和本地连接参数、提高测站坐标精度等具有重要意义。为完成新建射电望远镜参考点初始参考值的快速测定,根据望远镜的旋转模型,结合常规静态归心测量方法和随机动态测量方法,提出了一种利用GNSS天线代替测量靶标实现望远镜参考点测量的方法。通过仿真分析验证了该方法的合理性和有效性,并分析了数据点个数和数据点测量精度对天线参考点和轴线偏差解算精度的影响。     

非合作目标激光测距预报的实时修正方法研究

非合作目标的激光测距预报一般是基于双行根数(TLE)外推出来的,往往有较大偏差,对激光测距的成功率有较大影响。结合空间目标的轨道理论和实测的数据分析,预报的偏差主要是预测模型外推的空间目标在运行轨道上的平近点角与实际平近点角存在偏差。根据非合作目标在望远镜跟踪视场中的脱靶量,利用相关算法可以找到一个最佳的时间根数偏差量修正空间目标的平近点角。经过修正,空间目标的视位置偏差得到改善,距离偏差能够从几百米减小到几十米,提升了预期回波到达时刻的准确度,可以给单光子探测器提供更高精度的距离门控,提高测距成功率。     

南山26米射电望远镜轨道高差测量及其对指向精度的影响

轮轨式天线的轨道作为承载整个天线重量的基础,其精度直接影响天线在方位方向运转的平稳性,引起天线轴系偏差从而影响天线的指向精度。介绍改造后的乌鲁木齐南山26 m射电望远镜(Nanshan Radio Telescope, NSRT)轨道结构以及轨道高差测量,并建立天线在不同方位、俯仰角下轨道高差引起天线指向偏差的数学模型。利用"十字扫描"法实测多颗标准源在相应位置的指向数据,并通过高斯拟合得到指向偏差。通过分析可知,轨道高差引起的指向偏差经过修正可以提高天线的指向精度。     

嫦娥四号低频射电频谱仪降低背景噪声方法的研究

嫦娥四号着陆器将搭载低频射电频谱仪在月球背面进行低频射电天文观测,低频射电频谱仪的观测波段为0.1~40 MHz。根据着陆器在中国空间技术研究院的微波暗室进行的电磁兼容性试验结果,着陆器平台在该频段内自身存在非常强的噪声,其强度甚至淹没大部分来自太阳爆发的信号,难以探测有效信号,实现预期的科学目标。通过模拟仿真分析谱减法、维纳滤波及自适应滤波3种方法对着陆器噪声消除的效果,从而选择更为有效的噪声消除方法,为低频射电频谱仪在轨探测任务的数据处理提供依据。     

新疆天文台天文观测数据传输日志系统设计与实现

新疆天文台望远镜产生的观测数据通过数据专线传输到新疆天文台本部数据中心进行长期存储。采用rsync进行数据传输,传输过程中没有详细的日志记录信息,无法对传输情况进行统计分析。通过调研新疆天文台数据传输的需求,设计并开发了新疆天文台观测数据传输日志系统。系统以新疆天文台南山站、奇台站的数据存储服务器和新疆天文台本部长期存储为基础,设计了日志系统的整体架构,实现了数据传输过程的日志记录。系统基于shell多线程技术及Qt框架,开发了后台服务程序及日志系统软件界面,实现了日志分析、统计备份与数据传输的可视化页面。     

行星大样本演化的研究进展

随着系外行星观测样本的大量积累,大样本演化方法作为天体物理的重要方法,继在恒星物理中广泛应用后,在行星统计特征的研究中开始变得更加重要。行星大样本演化方法就是通过简化的行星形成演化模型,对大量初始条件(原行星盘参数)和边界条件(星周环境)同时进行模拟,给出行星的各种统计性质,并直接与观测上的行星样本统计特征做比较。该方法对于限制行星形成和演化的理论模型具有重要意义。对行星大样本演化模型进行概述,简要介绍了行星大样本演化的主要统计结果和最新进展,并对其未来发展作出了展望。     

丽江2.4米望远镜的圆顶侧窗自动化控制系统

丽江2.4 m望远镜的圆顶采用方位随动和滑动式天窗的超半球结构,起初为改善因圆顶和望远镜终端电子设备引起的内外大气湍流,设计了大面积的多组机械式侧窗。但由于高平台手动操作危险、缓慢、不精确且易损坏,为实现侧窗稳定的多组自动控制,开发了基于STM32板的嵌入式圆顶侧窗自动控制系统,利用WiFi模块、串口模块和手柄实现侧窗的远程和多通道控制。同时结合气象数据、圆顶位置信息等使系统能根据气象阈值进行预警、自动开合,并尽量减小风对望远镜振动的影响。侧窗控制系统的设计可满足上层系统集成的需要。该系统稳定可靠,能满足侧窗的自主运行与人为控制。     

2～18 GHz超宽带低噪声放大器芯片研制

低噪声放大器在射电天文望远镜接收机中是一个重要的前端组件,其性能对接收机的灵敏度和噪声有至关重要的影响。采用OMMIC公司70 nm GaAs mHEMT工艺研究和设计了一款工作频率为2~18 GHz的超宽带单片微波集成低噪声放大器芯片,芯片面积为2 mm×1 mm。放大器电路采用三级级联放大、双电源供电拓扑结构,常温在片测试结果显示,全频带增益大于28 dB,噪声温度平均值为93 K,直流功耗150 mW,无条件稳定。该放大器芯片覆盖了射电天文S,C,X,Ku 4个传统观测波段,适用于厘米波段超宽带接收前端和毫米波段超宽带中频放大模块。     

利用费米卫星大面积望远镜对脉冲星的观测研究

费米γ射线空间望远镜(Fermi)自2008年8月观测任务开始以来,以其优越的观测性能开启了γ射线天文学研究的新纪元。其搭载的大面积望远镜(LAT)在脉冲星探测和研究方面取得了巨大的成功。除了探测到已知脉冲星的γ射线脉冲辐射信号外,LAT还能够利用γ射线数据的盲寻技术独立发现脉冲星,此外还提供了大量γ射线源进行射电脉冲搜寻。Fermi-LAT的观测带来了γ射线脉冲星数量的显著增长,确立了脉冲星是银河系内主要的γ射线源,并且探测到了毫秒脉冲星的γ射线辐射。一般来说,在长时标下脉冲星的γ射线辐射流量稳定且脉冲形状多呈现双峰结构,能谱可由具有指数截断的幂律谱描述。综述了利用Fermi-LAT数据寻找脉冲辐射信号的方法和研究γ射线脉冲星所得到的主要结果,并简要介绍了近年来在脉冲星研究方面取得的新成果。     

天文CMOS相机测试平台及控制系统的实现

CMOS相机是一种重要的固体成像设备?随着科研级CMOS相机的性能不断提高,现已广泛应用于科研领域?新真空太阳望远镜的成像设备也使用CMOS相机?因此建立一个天文CMOS相机测试系统?对于新购CMOS相机的验收以及现有CMOS相机的定期检测和维护有十分重要的意义。介绍了CMOS相机测试平台的硬件组成,并针对实际测试中对设备控制的需求,以及利用控制器对相应的设备直接控制,提出了基于TCP/IP协议以及串口通信的设计方案?利用C#编程语言设计了一套多线程并行的控制系统软件?实现各设备在局域网内的远程并行控制。通过对设备的运行测试,结果表明,系统能良好地控制各设备的正常运行?满足测试系统集成控制的需求.