大型望远镜环境温湿度监测系统设计

环境温湿度对大型望远镜的成像质量有非常大的影响。主要论述了大型望远镜温湿度监测系统的设计与实现,该系统采用SI7006-20A作为温湿度传感器,以STM32F103单片机作为处理器,通过CAN总线与上位机组网,实现环境温湿度的测量与显示。系统设计完成后,进行试验验证,结果表明,该系统能够对环境温湿度进行准确监测,可以为主动光学系统中的温湿度补偿与控制提供依据。     

PENTAX潘太克斯:清晰“视界”的开创者

正PENTAX潘太克斯成立于1919年,前身是Asahi Optical Co.,Ltd.,最初只是一家制造眼镜镜片和电影镜头的工厂,后来通过给德国和日本企业生产相机镜头,开始将业务内容拓展到望远镜以及各式镜头。1952年,第一代单反相机AsahiflexⅠ问世,这也让全世界开始注意到单反相机。1954年,里程碑式的创新Asahiflex II B作为世界第一台可瞬间复位式反光镜单反相机傲然登场,这使得其他相机公司迅速意识到单反相机的巨大前景。从Pentax潘太克斯K系列镜头到最新的Q系列镜头,都保持着光学性能的不断提高和技术创新。从1971年起,Pentax潘太克斯创造性地将镜头多层镀膜技术推向世界,给相机的发     

大型望远镜主镜位姿解算与监测系统设计

准确解算与监控大望远镜主镜位姿是实现主镜位置控制,提高大望远镜成像质量的前提。根据大望远镜的主镜控制的需要,研制了大望远镜主镜位姿解算与监测系统。利用主镜底部安装的3个直线位移传感器,由主镜移动的几何位置关系实现轴向自由度Z,旋转自由度Rx、Ry的解算,利用主镜侧向安装的3个位移传感器,考虑了主镜材料温度变化,实现了轴向位移X、Y,镜温度导致的半径变化r的解算。利用虚拟仪器技术实现了对传感器数据的采集分析及实时监控,仿真出主镜位移变化的三维运动。在重复精度为平移误差小于1μm,角度偏转误差小于1 arcsec的Stewart平台上安装虚拟镜,安装底部和侧向传感器,解算与监测虚拟镜的各自由度位移并进行测试。结果表明:在位移X、Y、Z整个量程-2.2~2.2 mm内,解算与基准位移差在10μm以内。在旋转位移Rx、Ry整个量程-1 500~1 500 arcsec范围内,解算与基准位移差在15 arcsec内,满足大型望远镜解算位移及控制要求。     

地基望远镜风载数值分析

风载是影响地基望远镜性能的主要因素之一,为了研究风载荷的作用以及对望远镜性能的影响程度,首先建立了望远镜、圆顶和流场的几何模型。然后利用CFD(Computational Fluid Dynamics)分析了在外界风速为10 m/s 的情况下,3 种不同高角(30、60、120)流场中截面空气速度、压力、湍流动能以及主镜面的静压力的瞬态分布,最后通过有限元方法获得了主镜去除刚体位移后的面形。仿真结果表明,望远镜以不同高角观测时主镜面静压力功率谱密度与Gemini 望远镜的实测结果接近,真实模拟了风载荷的作用。由风载引起的镜面变形RMS 值分别为3.74E-1 nm,2.5E-2 nm,1.71E-1 nm,满足面形精度要求。     

用于太空望远镜的大口径薄膜菲涅尔衍射元件

为了满足空间衍射成像系统对大口径、轻量化衍射元件的需求,设计制作了直径为400mm的聚酰亚胺(PI)薄膜菲涅尔衍射元件。通过紫外光刻、离子束刻蚀等微细加工方法在石英基底上制作衍射图形,然后将衍射图形复制到PI薄膜上得到菲涅尔衍射型薄膜元件。结合有限元法探究了薄膜复制过程中热应力的变化规律及降低热应力的方法,分析了影响薄膜衍射效率的因素及薄膜制作误差、温度变化对薄膜成像的影响,最终实现了大面积薄膜与基底的分离,并通过局部氧气等离子体轰击提高了薄膜衍射效率的均匀性。经测试,薄膜菲涅尔衍射元件的厚度约为20μm,在波长633nm处的实际衍射效率平均值为33.14%,达到了理论效率的81.83%,衍射效率的均方根值RMS=0.01。实验结果表明,通过紫外光刻、离子束刻蚀和薄膜复制的方法可以得到大口径、高衍射效率的薄膜菲涅尔衍射元件。     

枪用瞄准镜

17世纪,随着望远镜的出现,人们开始了瞄准镜的研究,而真正具有应用价值的光学瞄准镜则诞生于1904年,由德国蔡司公司研制,并且在第一次世界大战中得到大量应用.在第二次世界大战中,由于银氧光阴极的问世,出现了主动红外瞄准镜,在战场上发挥了重要作用.     

极紫外太阳望远镜成像质量检测系统设计

为了在实验室模拟空间环境,检测极紫外太阳望远镜成像质量,提出了由激光等离子光源、Newton型准直光管系统、背照射CCD相机、真空系统等组成的工作波段为17~30 nm的极紫外准直光管检测系统,给出了详细的物理分析、光学设计和真空系统设计方法和结果。真空实验测试结果表明,系统在80 min内,真空度即可达到5×10^-4 Pa的设计指标,满足极紫外波段检测太阳望远镜的要求。     

基于SVM的南极望远镜驱动非预期故障诊断方法

针对南极望远镜驱动系统的非预期故障检测存在先验信息不足、故障特征难确定和故障样本少等问题,提出一种基于支持向量机(support vector machine, SVM)的非预期故障检测方法。以南极望远镜驱动系统为实验平台故障植入,采集的数据中心化和标准化预处理。基于KNN(K-nearest neighbor)、K-means、BP(back propagation)神经网络和SVM算法建立4种非预期故障检测分类器,将各个算法参数调优,再根据数据特征预测分类。实验结果表明：在相同的实验条件下,基于SVM算法的非预期故障检测分类器性能优于其他3种分类器性能。将该类方法应用于半实物仿真平台,验证该算法可行、有效。     

Cook结构补偿镜的球面折反型望远系统

基于Cook结构补偿镜提出了一种球面折反型望远系统。该系统将传统折反结构中的非球面球面化并用基于Cook结构的补偿镜代替传统的前置大口径补偿镜。将该镜置于次镜之后,其直径减小了很多,支撑结构也变得简单易行,整个系统容易制造。系统光学性能如下:全视场为0.5°,相对孔径可以做到F/7,遮拦比为0.42,MTF衍射极限为0.45@50pl,设计、加工和装校后总的MTF可以做到0.40@50pl,非常接近衍射极限水平。