基于步进电机的位移促动器设计与实测

以环形太阳望远镜为应用背景,研制了一种基于步进电机的位移促动器,并进行了性能测试实验,获得了位移促动器的性能指标。分析了常见的大行程、高精度位移促动器的结构形式,选择位移缩放式作为位移促动器的基本结构。该位移促动器采用步进电机集成行星减速器作为驱动元件,以具有特殊消间隙结构的螺旋传动作为位移缩放机构,为实现高分辨率、高刚度和高精度的位移促动器设计,开展了位移促动器的性能测试实验,结果表明:该位移促动器轴向位移量程为±2 mm,不同负载下均能实现1 μm的步长分辨率,位移闭环输出精度优于1 μm。研制的位移促动器为环形太阳望远镜的建设提供重要的技术支持,并为其它精密光学镜面支撑系统的工程应用提供参考。     

低温微位移促动器的设计与实验

以极地天文望远镜为应用背景,研制了一种低温微位移促动器,并在室温和低温条件下进行性能测试实验,获得了低温微位移促动器的性能指标。分析了3种常见的大行程高精度微位移促动器的结构形式,选择位移缩放式作为低温微位移促动器的基本结构。微位移促动器采用低温步进电机作为驱动元件,以具有特殊消隙结构的螺旋传动作为位移缩放机构,实现了高刚度、耐低温、结构紧凑、密闭性好的微位移促动器的设计。开展了微位移促动器的性能测试实验,结果表明:所设计的低温微位移促动器在室温条件下的步进精度达到1μm±0.082μm,并且满足负载能力的设计要求;低温条件下步进精度可以达到2μm±0.404μm。研制的微位移促动器将为拼接式极地天文望远镜的建设提供重要的技术支持。     

基于QTT促动器的热误差补偿

即将用于新疆奇台110 m射电望远镜(Qi Tai radio Telescope,QTT)的促动器需在-40～60℃范围内满足±15μm的精度要求.由于在无任何补偿的情况下,热误差可以达到约400μm,因此需要建立热误差模型,以预测促动器位移随温度的变化规律,并在此基础上进行位移主动控制补偿,从而保证促动器在给定温度...     

FAST故障促动器快速拆换机构设计与研究

针对射电望远镜FAST促动器存在长期承受重载拉力、洼地使用、潮湿多雨、数量大、分布广、设计寿命长等维护不利条件,基于接口便于安装、加载安全可靠、拉杆地面调节、拆换销轴爬梯的设计要点,提出了一种故障促动器快速拆换机构方案,并对关键技术进行研究:包括上连杆开口非封闭C型结构强度、刚度及轻量化有限元分析,抗剪键组件运动控制计算。以上工作为后续快速拆换机构物理样机研制提供了设计方案、分析思路及计算方法,也对解决同类重型加载装置的拆换具有借鉴意义。     

高精度镜面位置控制的微位移促动器研究

随着光学天文望远镜口径不断增大,望远镜主镜多采用拼接镜面形式,而微位移促动器作为镜面拼接技术的关键部件,始终是研究的热点之一。以双螺旋滚珠丝杆代替传统机械式微位移促动器中减速器加滚珠丝杆结构,利用差动螺旋原理进行微位移输出,使用伺服电机作为驱动电机,并对负载时电机所需的转矩进行分析。微位移促动器的输出位移精度、行程及负载能力是重要技术指标,本文从这三方面的要求出发,开展性能测试。实验结果表明,该微位移促动器总行程为5 mm,理论最大可承载1 200 N,在200 N的负载下实现200 nm的步长分辨率,开环单向位移精度优于0.65μm,闭环单向位移精度优于0.2μm。验证了所提出的微位移促动器具备高精度、大行程和高负载的要求,为我国未来大口径天文望远镜的设计提供技术储备。     

FAST无线式索力传感器节点的设计制作与测试

为适应FAST项目索网结构索单元应力测量的需求,设计并制作了一种以频率法测索力理论为基础的无线式索力传感器节点。首先阐明了FAST工程中使用无线式索力传感器的必要性和优势;其次给出了频率法测索力的理论依据;重点介绍了基于MMA7260加速度计芯片的无线式索力传感器节点的硬件及软件设计;最后对传感器进行了对照实验。实验结果表明:该无线式传感器能准确拾取钢索振动信号,索内应力与一阶振动频率的一致性较好,为FAST日后施工过程的索力测量积累了经验。     

基于ASCOM标准的天文电动调焦器设计

随着天文技术的不断发展,远程观测和自主观测逐渐成为天文观测的主流趋势,自动调焦技术也越来越受到重视.电动调焦器是天文望远镜不可或缺的附属设备,是实现自动调焦的关键设备.为实现云南天文台丽江观测站10英寸米德望远镜的自动调焦,自行研发了一套天文电动调焦器,设计相关控制电路,制定串口通信协议,并编写了一套开源天文公共对象模...     

基于实测数据的综合脉冲星时研究

介绍了脉冲星计时在几个重要方面的应用,给出了脉冲星时间尺度的简要定义.基于澳大利亚PARKES天文台的毫秒脉冲星实测计时数据,建立了基于4颗毫秒脉冲星的综合脉冲星时,并将其稳定度σz与原子时进行比较,最后分析了影响综合脉冲星时的几个重要因素及其对脉冲星计时精度的影响与应用.     

分光仪PSP0的偏振器设计与实现

本文介绍了光仪ＰＳＰ０的偏振器设计和实验结果。偏振器设计为旋转半滤片加固定偏振片的系统,但在选用偏振器件方面提出了两种方案。对于低价设计的实验结果表明,偏振器可在４３０－７８０ｎｍ滤长范围内工作,能够实现ＰＳＰ０在其最佳工作波长的偏振测量。     

分光仪PSP0的偏振器设计与实验

本文介绍人光仪ＰＳＰ０ 的偏振器设计和实验结果。偏振器设计为旋转半滤片加固定偏振片的系统,但在选用偏振器件方面提出了两种方案。对于低价设计的实验结果表明,偏振器可在４３０７８０ｎｍ 波长范围内工作,能够实现ＰＳＰ０ 在其最佳工作波长的偏振测量。     

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。     

Q波段宽带圆极化器设计与研究

为满足天马望远镜Q波段(35-50 GHz)双波束致冷接收机的需求,介绍了一种Q波段宽带圆极化器的设计。圆极化器采用90°移相器与正交模式转换器组合的方式,其中,90°移相器利用双壁波纹移相结构,仿真结果表明,工作带宽内可以达到90°±3°;正交模式转换器采用十字转门结构,仿真结果表明各端口反射系数好于-25 dB,输出端口隔离度好于-60 dB。文章还给出了对实际加工90°移相器与正交模式转换器具有指导意义的容差分析,并且给出了90°移相器与正交模式转换器组合的仿真结果。组合而成的圆极化器性能满足天马望远镜Q波段致冷接收机的设计指标:端口反射系数好于-20 dB,输出端口隔离度好于-32 dB。     

基于RASCIL的W-projection和W-stacking并行算法实测研究

在射电干涉阵的大视场成像中,W-projection和W-stacking是两类主要成像方法,本文对这两种成像方法进行了并行实测研究。首先分析了两种成像方法的基本原理框架,在此基础上对两种成像方法并行实现的关键因素进行讨论和分析。利用已经校准的射电干涉阵观测数据对两种成像方法基于射电天文模拟、校准和成像库(Radio Astronomy Simulation, Calibration, and Imaging Library, RASCIL)分别进行并行策略研究和并行计算实验。通过对并行计算时间、并行效率和并行资源配置模式的分析,得到了两种成像方法基于RASCIL(https://gitlab.com/ska-telescope/external/rascil)的并行计算性能,结果表明,两种成像方法都适合采用Strong Scaling的并行资源配置模式进行并行计算,基于RASCIL的W-stacking并行计算还有比较大的性能提升空间。     

红外相机OASIS的偏振器设计

介绍为日本冈山天文台１．８８ｍ镜红外相机（ＯＡＳＩＳ）研制的红外偏振器．该偏振器与ＯＡＳＩＳ配备可实现～４．１′视场的近红外成像偏振观测．偏振器包括可旋转的消色差半波片和固定的致冷偏振片,通过旋转半波片对入射光的调制取得线偏振测量．实际观测给出ＪＨＫ波段的偏振效率分别为８６．３％、９７．０％和９７．５％．并给出了ＯＡＳＩＳ偏振观测与前人观测结果的比较     

X射线天文学的实测方法与理论工具

本文评述X射线天文学探测技术与产生X射线的物理依据。文中首先介绍了X射线与物质相互作用的性质以及X射线探测仪器,然后讨论了气球、火箭和卫星在X射线天文观测中的作用,列举了已发射和近几年中将要发射的X射线天文卫星的情况,其中较详细地介绍了乌呼鲁卫星和爱因斯坦天文台的概况。文中还阐述了X射线源的位置及其光度的测定与陈述的方式,介绍了一些重要的X射线源表。最后,简短讨论了天体X射线辐射的机制与产生的条件。     

硬X射线成像仪量能器测试系统的设计与实现

硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager, HXI)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)的3大载荷之一, 其中量能器作为其重要组成部分, 承担着观测30--200keV能段的太阳硬X射线的任务. 在卫星发射之前, 需要开展大量的测试工作, 以确保HXI量能器的各项功能和性能满足设计需求. HXI量能器通道数众多, 内含99个溴化镧探测器, 分别由8块相同的前端电子学板控制. 除了对各个通道的性能进行测试外, 地检系统还需模拟量能器在轨面对不同太阳活动时的运行情况, 对量能器进行全面完备的测试. 此外, 地检系统还需足够稳定, 能满足量能器在单机测试、环境试验、热真空与振动等多个不同测试项目的长时间测试需求. 为此, 设计了地检板与上位机软件, 结合放射源、直流电源、高压模块等组成一套HXI量能器的地检系统, 对8块前端电子学板实现同步配置与管理, 能高效完成指令发送与数据接收, 满足量能器最大数据输出带宽400Mbps的需求. 利用该系统, 在地面完成了HXI量能器的功能、性能验证, 获得了量能器的线性、死时间、能量分辨率等各项性能指标, 为HXI量能器的在轨高性能运行提供了保障.     

1.2m望远镜卫星跟踪定位精度的实测与分析

用1.2m地平式望远镜加装的视频CCD、计算机图象数据采集卡及其运用数据处理软件,对2000年4月17日观测视角速度比较快的激光卫星Topex进行了实测及结果分析.每组资料数据为10帧图象,在当天晚上的跟踪观测过程中取得32组数据,用一个二次多项式进行拟合处理后的结果,再把计时误差引起的定位误差分离出来,余下为1.4″误差视为望远镜的跟踪定位精度.为了提高跟踪定位精度,我们认为主要解决CCD计时误差即可.     

1.2m望远镜卫星跟踪定位精度的实测与分析

用1．2m地平式望远镜加装的视频CCD、计算机图象数据采集卡及其运用数据处理软件，对2000年4月17日观测视角速度比较快的激光卫星Topex进行了实测及结果分析。每组资料数据为10帧图象，在当天晚上的跟踪观测过程中取得32组数据，用一个二次多项式进行拟合处理后的结果，再把计时误差引起的定位误差分离出来，余下为1．4〃误差视为望远镜的跟踪定位精度。为了提高跟踪定位精度，我们认为主要解决CCD计时误差即可。     

基于ROACH的Zoom-PFB设计与实现

简述了基于ROACH和Xilinx System Generator平台的接收机数字后端系统的设计与实现。介绍了Zoom-PFB算法原理,讨论了该算法的核心部分低通滤波和抽取的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)实现。针对谱线观测局部高精度分辨率的需要,给出了将400 MHz带宽分为带宽25 MHz的16个通道,对其中任一通道做通道数为6 k、频率分辨率为4 k Hz的频谱细化系统的具体设计方案。在实验室条件下,对该数字后端的性能进行了分析和测试,并以4.5 m口径X/Y结构天线进行银道面中性氢谱线观测检验其应用效果,验证了方案的可行性。     

C波段卫星信号接收机低噪声放大器的设计

介绍了一个应用于C波段卫星信号接收机的低噪声放大器(LNA)的设计过程。为达到低噪声和高增益的目标,该低噪声放大器是利用低噪声的PHEMT晶体管ATF36077(用在第一级)和噪声性能良好的微波单片放大器MGA86576(用在第二级)级联设计完成的。测试结果表明,该低噪声放大器的性能达到了预定指标:在3.8 GH至4.2 GHz工作带宽内噪声系数NF≤0.7 dB,增益≥36 dB,1 dB带宽约350 MHz。