PSD法测量大型射电望远镜副面位姿

指向精度是大型射电望远镜天线具有挑战性的关键技术指标.在望远镜运行中,方位俯仰角的变化、重力以及日照等对副面撑杆的综合影响会引起望远镜的副面位姿改变从而引起指向误差的增加和天线效率的降低.基于天马65 m射电望远镜,使用位置传感器装置(PSD)法构建了副面位置偏移量测定系统,可以实时采集副面的3维位移数据,构建重力模型,将测试结果与射电法构建的现有副面模型进行对比,有较好的一致性.此外,该系统可以分析日照(引起撑腿局部温度效应)引起的副面位移情况,也可以监视风载和瞬时启停对副面位姿的影响.     

TM65 m射电望远镜指向模型的建立

介绍了建立上海天文台天马65 m射电望远镜(简称TM65 m)指向模型的过程.采用"十字扫描"的方法对单点数据进行采集,采用带有高斯项和非线性项的曲线模型进行偏差拟合,并对单点扫描过程中源角径导致的波束展宽量进行了仿真分析,通过使用射电源预报来提高建立模型的效率.用最小二乘法对全天区数据进行拟合,得出了8个天线参数的指向模型,并在实际中验证,最后建立了TM65 m望远镜X波段指向模型.盲指误差达到12.36角秒,满足了X波段及以下波段的指向要求.     

TM65 m射电望远镜低频段系统噪声温度测试和分析

首先介绍了天马65 m射电望远镜(简称TM65 m)接收系统,包括L、S、C、X 4个频段各部分的噪声指标.然后对系统噪声温度的几种测试方法进行了讨论;对影响系统噪声温度测量的若干关键因素进行了分析,包括非线性误差、馈源网络插入损耗和失配误差等.采用Y因子法对试验室的噪声源定标值进行了校核,校核后偏差达到0.2 K左右.最后给出了TM65 m 4个低频段系统噪声温度的实测结果,并进行了分析.     

40m射电望远镜天线副面和馈源偏移误差分析

建立40m口径天线结构的有限元分析模型,依据有限元分析结果,对副面和馈源偏离理想位置的偏移量和偏移误差进行分析与计算;从误差补偿角度,运用最佳指向技术对副面横偏误差进行补偿分析计算。误差补偿后的计算结果表明,副面横偏误差得到了大幅度的减小。分析计算结果为40m天线的实际工程提供了参考。     

TM65m射电望远镜L、S、C、X频段天线性能测量

报告了上海天马65 m射电望远镜(简称TM65m)4个低频(L、S、C、X)段的天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的性能测试情况.首先介绍了射电天文接收系统的关键指标,接着对测试方法进行了论述,并对误差进行了评估.最后给出了TM65m上4个低频段的天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的测试情况,测试结果表明:在C和X波段,副面位置固定时,在高低俯仰角上效率和灵敏度下降剧烈,当启动副面(随动)模型后,在全仰角范围内,效率可以控制到60%以上.系统噪声温度与副面模型无关,在4个波段中C波段的灵敏度和系统噪声温度最佳.     

TM65 m射电望远镜Ku、K、Ka和Q频段天线性能测量

讨论了TM65m射电望远镜Ku、K、Ka和Q4个高频段天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的性能测量工作.首先介绍了TM65m接收系统4个高频段的关键指标,接着对测量工作中需要注意的方面进行了论述,主要包括望远镜指向和副面位姿模型的构建、噪声源的定标以及大气的影响.最后给出了TM65m在这4个频段的天线效率、灵敏度以及系统噪声温度的实测结果.测量结果表明:在最佳俯仰角45°-65°范围内,Ku、K、Ka和Q4个波段天线效率均可以达到约50%,而在较高和较低的俯仰角上,由于主面变形的缘故,效率有明显的下降现象.当俯仰角为50°左右时,4个波段的灵敏度分別为38 Jy、120 Jy、200 Jy和110 Jy.     

上海天马65m射电望远镜归心测量

对新近落成的上海天马65 m射电望远镜进行了归心测量,通过观测资料解析获得了天线参考点毫米级精度(形式误差)的地心三维坐标,并表明了轴线偏差在3 mm水平上不显著。具体地,参考点在ITRF2008系统中的坐标为:[X Y Z]=[-2 826 708.604 54 679 237.054 23 274 667.531 4]m±[420.450.43]mm,参考历元为2013年6月29日UTC0h。轴线偏差为ˉf=(2.95±3.26)mm。这为后续的天线指向模型建立、天线定向引导、VLBI互相关条纹搜寻和观测资料科学应用解析等提供了重要参考,也为监测天线地基沉降与水平位移、天线轨道和结构变形等提供了历元资料记录。     

上海65 m口径射电望远镜方位轨道力学分析

对上海65 m口径射电望远镜方位轨道进行了静态力学分析。用温克尔弹性地基梁模型对轨道承载弯矩及地基受力作了估算,用赫兹接触理论对滚轮与轨道接触面的接触应力作了分析计算,为合理选择轨道材料和制定轨道焊接工艺方案提供了设计理论依据。     

65 m射电望远镜背架结构日照温度效应实验研究

借助精密工程测量手段,对65 m天线背架的日照温度效应进行了实验研究.在天线背架设计坐标系下分析实验数据,建立了日照温度变形模型,得出背架结构沿X方向变形系数为Kx=1.30×10-5,沿Z方向变形系数为Kz=-0.44×10-5,沿Y方向变形偏向太阳照射一侧.根据实验数据建立的背架变形模型,模拟分析了65 m天线背架日照温度变形对面形精度的影响,得出环境温度变化1℃带来的面形精度(均方根值rms)影响分量约为0.09 mm.实验结果为65 m天线主动面调节提供了很有价值的参考数据.     

基于惯性测量的天线副面位姿测量系统的设计

以新疆天文台奇台110 m大型射电望远镜建设项目为背景,研发了一套基于惯性测量原理应用于大型射电望远镜的副面位姿精确测量系统。系统基于惯性测量和嵌入式技术,分别设计了信号采集终端和上位机处理软件,解决了超大型射电天线工作中副面位置摆动较大而无法确定精确位置,进而无法基于副面上六杆并联机器人对副面进行精确调节以提高观测效率的问题。该测量系统是射电望远镜副反射面控制系统构建成为闭环控制系统的关键模块。副反射面控制系统构建成为闭环控制链路以后,可以极大地提高射电望远镜的整体观测效率。     

基于单目视觉的天线副面并联调整机构相对位姿测量方法

为测量天线副面并联调整机构的相对位姿,研究了一种基于单目视觉的位姿测量系统.采用光源照射固定于动平台上的合作目标,结合滤光片等控制手段,利用单目相机采集非共面特征点的图像,获得高对比度的准理想图像.经过图像处理和平方加权质心法,提取出特征点的图像坐标,使用EPnP (Efficient Perspective-n-Point)算法进行位姿解算,最终可以得到并联调整机构的相对位姿测量方法.最后通过实验进行了精度验证,结果表明平移精度为0.1 mm,旋转精度为0.05°,满足了实验要求,为并联机构的位姿检测提供了可行性思路.     

40m口径射电望远镜

介绍了40m望远镜的结构和性能,以及在中国VLBI网中的试观测情况和其他应用情况。     

40m口径射电望远镜

介绍了40m望远镜的结构和性能,以及在中国VLBI网中的试观测情况和其他应用情况.     

TM65m望远镜谱线观测系统的频率校准

频率校准是进行谱线天文观测前必做的准备工作,对上海天文台TM65m射电望远镜的谱线终端DIBAS(Digital Backend System)进行了频率校准及测试工作,发现它有良好的性能.首先,进行了PCAL信号注入测试,对DIBAS终端的频率分辨率、频率漂移、谱之间间隔的稳定性进行了测试.1 h内,单个尖峰频率漂移的最大变化幅度为0.03通道,尖峰之间间隔的最大起伏为0.05通道.然后,通过对大质量恒星形成区的H_2CO脉泽与吸收线的观测,以及与GBT(Robert C.Byrd Green Bank Telescope)观测结果的比较,发现频率校准的结果是正确的.最后,对W3(OH)进行了1个多小时的羟基脉泽观测和5个多小时的甲醇脉泽观测,发现谱线的谱型保持一致,观测噪声与理论噪声一致,说明频率校准程序是稳定可靠的.     

TM65m天天线悬挂式俯仰驱动结构健健康监测

介绍了天线悬挂式俯仰驱动的结构形式、特点及受力情况。建立了结构健康监测系统,包括结构测量系统、电流监测系统、温度监测系统和声音识别系统,并对俯仰驱动结构进行了全面的健康分析,由测量的齿轮的径跳和端跳、电机的电流、轴承的温度及识别的声音等参数,参照评估标准,认为结构目前处于健康状态。     

基于应变的变形副反射面位姿形貌快速重构方法

随着双反射面天线口径的增大、工作频段的升高,天线对副反射面的精度要求也越来越高.当天线受到自重以及风荷、温度等外界因素的影响时,为了更好地保证满足天线的高指向精度等电性能要求,基于应变传感器和模态叠加原理,分别利用天线变形后副反射面支撑腿与副反射面自身结构的应变值来快速重构副反射面的位姿、形貌,便于副反射面调整机构对其进行实时修正,以实现更加精准的主副反射面位置匹配,降低因天线结构变形造成的波束指向误差和增益损失.     

乌鲁木齐25m射电望远镜脉冲星观测研究

乌鲁木齐天文站自1999年以来陆续研制完成脉冲星1.5GHz频段消色散接收系统，0.327GHz,0.61GHz,2.3GHz,4.8Hz和8.4GHz等5个频段上的单通道的脉冲星接收系统和2组双频（2.3GHz和8.4GHz及0.327GHz和0.61GHz)同时观测的接收系统，上述设备均已投入观测，并取得一批诸如脉冲星周期参数，周期跃变，逢行速率，脉冲轮廓模式变化，星际闪和谱特性等观测成果。     

25m射电望远镜驱动柜实时监视系统

射电望远镜驱动柜监视软件调用MSComm控件对实现25m射电望远镜天线系统上位机与下位机之间的串行通讯;调用WinSock控件实现远程网络监控的功能;同时加入驱动柜历史工作状态记录、浏览、报警等功能.软件自动挂接Excel作为文件处理系统,可以对驱动柜历史工作状态记录进行附条件筛选、查找和图表生成.时钟消息确保监视的多台电机参数同步显示.经实际测试达到了对射电望远镜驱动柜工作状态监视的要求.     

10m口径射电望远镜天线计算机远程控制系统

本文从当前天文观测所受自然环境的影响入手,提出远程控制观测是解决目前观测所遇到的困扰的好方法,并介绍了中科院云南天文台太阳射电组原１０m口径持面天线的计算机远程 控制系统。本文着重讨论了远程控制的实施方案,包括天线当前的性能测试、如何安全地做到远程通信、前端控制（即现场控制）等问题,把ＴＣＰ／ＩＰ协议族原理和Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖ     

10m口径射电望远镜天线计算机远程控制系统

本文从当前天文观测所受自然环境的影响入手 ,提出远程控制观测是解决目前观测所遇到的困扰的好方法 ,并介绍了中科院云南天文台太阳射电组的 1 0m口径抛物面天线的计算机远程控制系统。本文着重讨论了远程控制的实施方案 ,包括天线当前的性能测试、如何安全地做到远程通信、前端控制 (即现场控制 )等问题 ,把TCP/IP协议族原理和Client/Server原理与模糊逻辑控制思想相结合 ,对 1 0m口径天线实施自动控制 ,并开发了用于现场控制、远程控制的网络控制软件。