MASTA和WFST大视场望远镜的窄带光学成像观测分析

1

作者 徐霄 娄铮 +2 位作者 平一鼎 董云芬 郑宪忠 《天文学报》 北大核心 2025年第5期143-154,共12页

在小焦比的光学系统中,窄带滤光片的光学性能会受到望远镜的光学系统以及光线入射角的显著影响.从视场中心至视场边缘,入射角的偏转逐渐增大,导致窄带滤光片出现中心波长蓝移,带通增宽以及最大透过率衰减.针对WFST (Wide Field Survey T... 在小焦比的光学系统中,窄带滤光片的光学性能会受到望远镜的光学系统以及光线入射角的显著影响.从视场中心至视场边缘,入射角的偏转逐渐增大,导致窄带滤光片出现中心波长蓝移,带通增宽以及最大透过率衰减.针对WFST (Wide Field Survey Telescope)与MASTA (Multi-Application Survey Telescope Array)望远镜开展窄带巡天观测的需求,定量分析不同窄带滤光片中心波长和带通随视场半径的变化.WFST的焦比F/2.49,轴外最大入射角为13.27°.在最大偏转处,中心波长分别为395 nm与656 nm的窄带滤光片的最大中心波长蓝移0.78%,10 nm和1 nm带通将分别增加2.67%和41.80%.最大透过率衰减系数分别为80.00%与74.50%.MASTA望远镜焦比为F/1.74,轴外最大入射角为18.48°.在最大偏转处,中心波长分别为395 nm与656 nm的窄带滤光片的中心波长将蓝移2.70%,其10 nm与1 nm带通的展宽将分别达到4.20%和81.70%,最大透过率衰减系数分别为80.00%与63.90%.未来基于WFST和MASTA开展发射线或吸收线的窄带观测,需系统考虑中心波长蓝移和带通变宽的影响. 展开更多

关键词 望远镜 仪器:滤光片 技术:测光 大视场巡天

在线阅读 下载PDF 职称材料

采用艾里斑轮廓拟合的慢焦比光学系统焦距检测方法(特邀)

2

作者 李金鹏 宋左子菲 +2 位作者 何鹏 刘仁爱 黄宇柯 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第9期243-253,共11页

为了实现慢焦比光学系统焦距的精密测量,提出了一种采用艾里斑轮廓拟合的焦距检测方法。使用准直镜头将激光扩束为平行光,经过慢焦比光学系统聚焦后在焦面处测得艾里斑图像;对艾里斑的光强分布进行Bessel函数拟合,即可提取其中的焦距参... 为了实现慢焦比光学系统焦距的精密测量,提出了一种采用艾里斑轮廓拟合的焦距检测方法。使用准直镜头将激光扩束为平行光,经过慢焦比光学系统聚焦后在焦面处测得艾里斑图像;对艾里斑的光强分布进行Bessel函数拟合,即可提取其中的焦距参量。搭建了10 m长焦镜头光学仿真模型,分别分析了像元尺寸、测量光束参数(口径及波前质量)、装调误差、光强阈值和噪声等关键因素对文中方法测量精度的影响,确定了系统最佳测试条件和误差容限。仿真结果表明,对于焦距设计值为10 m的长焦镜头,在总结以上关键因素后得到的综合相对偏差为0.82%。基于以上仿真分析,对理论焦距为10 m和20 m的长焦镜头展开实验,测得焦距值分别为10.712 m和21.752 m。相较于传统工业测量手段,该方法可实时快速并准确获取慢焦比光学系统的焦距参数,为装配环节的焦距微调提供检测数据支持。 展开更多

关键词 长焦距测量 慢焦比光学系统 艾里斑 BESSEL函数

在线阅读 下载PDF 职称材料

大型太阳望远镜镜面视宁度的实验研究

3

作者 王焱 杨永兴 +2 位作者 李金鹏 毕勇 朱庆生 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期225-235,共11页

太阳望远镜内部因太阳辐射作用使镜面升温,镜面上方产生局部大气湍流,导致镜面视宁度不佳,从而造成像质的严重衰减。文中基于温度梯度和气体流动导致固体-流场的耦合作用,提出镜面视宁度效应的形成机制,建立湍流大气光学产生镜面视宁度... 太阳望远镜内部因太阳辐射作用使镜面升温,镜面上方产生局部大气湍流,导致镜面视宁度不佳,从而造成像质的严重衰减。文中基于温度梯度和气体流动导致固体-流场的耦合作用,提出镜面视宁度效应的形成机制,建立湍流大气光学产生镜面视宁度效应的理论,利用1 550 mm大口径双曲面镜的实验数据推导并验证镜面视宁度的实验模型,并对太阳望远镜主镜温控目标进行确定。在自然对流和强迫对流两种条件下,不同环境风速时镜面温差改变对镜面视宁度的影响。结果表明:镜面温差和环境风速与镜面视宁度相关性很强,增加主动通风可以降低镜面视宁度。温差是4℃条件下,自然对流时镜面视宁度为1.43″;温差是3℃条件下,0.2 m/s强迫对流时镜面视宁度为0.44″,1 m/s强迫对流时镜面视宁度为0.27″。根据镜面视宁度效应容差标准,在0.2 m/s强迫对流条件下,镜面-空气温差应控制在0.2 K以下;在1.0 m/s强迫对流条件下,镜面-空气温差应控制在1 K以下。此研究成果旨在揭示空气湍流的形成机理与传播规律及其对望远镜像质退化影响规律,为提升大口径太阳望远镜工作分辨率奠定基础。 展开更多

关键词 大气光学 镜面视宁度 大气湍流 太阳望远镜 弗劳德数

在线阅读 下载PDF 职称材料

钢环反射式光栅编码器在转台伺服系统中的应用 被引量：4

4

作者 赵金标 朱庆生 +1 位作者 周小军 李金鹏 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期801-806,共6页

在使用望远镜转台伺服控制系统中,精确检测转台位置和速度对实现恒星,卫星稳定跟踪非常重要,常规的增量式编码器难以满足跟踪精度要求。鉴于此,选用一种高精度的钢环反射式光栅编码器(RESM20USA413),且与ARM处理器的接口电路简单,对编... 在使用望远镜转台伺服控制系统中,精确检测转台位置和速度对实现恒星,卫星稳定跟踪非常重要,常规的增量式编码器难以满足跟踪精度要求。鉴于此,选用一种高精度的钢环反射式光栅编码器(RESM20USA413),且与ARM处理器的接口电路简单,对编码器输出信号进行了光学细分,滤波处理,并对系统进行了跟踪测试。实验结果表明:采用RESM20USA413作为直驱转台伺服系统的编码器,方位,俯仰轴的跟踪精度均在5″以下,满足系统的跟踪要求。 展开更多

关键词 转台 伺服系统 跟踪精度 ARM 光栅编码器

在线阅读 下载PDF 职称材料

低温下(-213℃)补偿机构的设计 被引量：1

5

作者 李冬冬 胡明勇 +1 位作者 吴海燕 赵金标 《红外技术》 CSCD 北大核心 2016年第8期659-665,共7页

为了满足光学平台在低温下(-213℃)的光学设计稳定性要求,本文设计了一种温度补偿结构,基于材料热膨胀系数随温度变化的原理对该结构进行了理论计算和实验验证。该结构通过控制螺栓的预紧力保证连接件可靠,并使殷钢板在低温下处于自由... 为了满足光学平台在低温下(-213℃)的光学设计稳定性要求,本文设计了一种温度补偿结构,基于材料热膨胀系数随温度变化的原理对该结构进行了理论计算和实验验证。该结构通过控制螺栓的预紧力保证连接件可靠,并使殷钢板在低温下处于自由伸缩状态;并利用在低温下因瓦合金变形极小补偿不锈钢变形带来的误差。其光学系统的在低温下的指标RMS≤?/10,?=632.8 nm。理论表明,在低温下因瓦合金的最大变形量为0.24884 mm,不锈钢的最大变形量为2.910 mm;实验结果表明:在常温和低温下用干涉仪测得的光学系统的面形精度分别为RMS=?/13、RMS=?/12,?=632.8 nm。在低温下能较好满足光学设计稳定性要求。 展开更多

关键词 低温(-213℃) 光学设计稳定性 温度补偿 不锈钢变形 螺栓预紧力 热膨胀系数

在线阅读 下载PDF 职称材料

近红外光谱煤岩识别装置研制 被引量：5

6

作者 吕渊博 王世博 +3 位作者 葛世荣 周悦 王赛亚 柏永泰 《工矿自动化》 北大核心 2022年第7期32-42,共11页

目前近红外光谱煤岩识别都是在静态下采集光谱数据进行离线识别,无法适应放顶煤作业时需要实时识别输送机上高速移动煤岩的需求。针对该问题,基于近红外光谱技术研制了一种煤岩识别装置。该装置由数据采集与处理装置和光源探头一体化装... 目前近红外光谱煤岩识别都是在静态下采集光谱数据进行离线识别,无法适应放顶煤作业时需要实时识别输送机上高速移动煤岩的需求。针对该问题,基于近红外光谱技术研制了一种煤岩识别装置。该装置由数据采集与处理装置和光源探头一体化装置组成,通过光源探头一体化装置搜集煤岩反射光,利用数据采集与处理装置中改进的煤岩识别算法(余弦角算法和相关系数法)分析光谱数据,可在获取到煤岩光谱曲线后立即分析光谱信息并判断当前煤岩类别。为得到改进煤岩识别算法最佳特征波段与标准光谱库大小,通过实验得到了不同特征波段和标准光谱库大小对识别准确度的影响:1300—1500,1800—2000,2100—2300 nm特征宽度适用于大多数煤岩样本,标准光谱库大小与正确率正相关,识别时标准光谱库有必要增加曲线数量。为提高煤岩识别装置采集的光谱质量,在实验室模拟了煤岩与光源探头一体化装置的相对运动,探究了不同光谱采集参数对光谱质量的影响规律:积分时间主要参考光源的光照强度,当采集条件较好时积分时间设置为比下限略高5〜10 ms最佳;考虑综放工作面对煤岩识别实时性要求高且放煤过程中刮板输送机上煤岩变化较快,积分次数设置为1最佳;平滑次数主要参考环境波动快慢,只需设置为可消除环境光变化即可。为提高煤岩识别装置在工作面煤流运动状态下识别的准确性,探究了改进余弦角算法与相关系数法在煤岩与光源探头一体化装置相对运动中识别的准确性,得到改进相关系数法是更适合在工作面使用的识别算法,正确率达到91.3%。煤矿现场煤岩识别试验结果表明,该装置在采集到1个放煤周期内放落煤岩的光谱曲线后,可通过改进识别算法立即分析光谱信息并准确判断当前煤岩类别,实现了放煤过程中煤岩实时识别。 展开更多

关键词 放顶煤开采 煤岩识别 近红外光谱 标准光谱库 光谱曲线 余弦角算法 相关系数

在线阅读 下载PDF 职称材料

融合遗传算法和BP神经网络的光斑定位方法 被引量：8

7

作者 张景源 陈北北 +3 位作者 杨永兴 朱庆生 李金鹏 赵金标 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期407-414,共8页

针对振动环境中传统光斑中心定位算法存在的处理时间长、精度低等问题,本文提出一种基于遗传算法优化BP神经网络的光斑定位方法。使用BP神经网络对光斑位置进行预测,并通过遗传算法对神经网络进行优化。构建BP神经网络模型,将使用质心... 针对振动环境中传统光斑中心定位算法存在的处理时间长、精度低等问题,本文提出一种基于遗传算法优化BP神经网络的光斑定位方法。使用BP神经网络对光斑位置进行预测,并通过遗传算法对神经网络进行优化。构建BP神经网络模型,将使用质心、形心、高斯拟合等方法求出的光斑中心位置以及形心法求出的光斑半径作为输入,对光斑真实中心位置进行预测。并使用遗传算法优化神经网络的权值和阈值,以增强预测效果。实验过程中,通过对光学系统外加干扰模拟振动环境,采集数据用于神经网络训练和算法验证。实验结果表明,优化前后的标定测试迭代次数分别为55和29,平均误差分别为0.81像素和0.45像素。由本文结果可知,在遗传算法的优化下,神经网络算法的迭代速度和预测精度均有所提高。 展开更多

关键词 遗传算法 BP神经网络 图像处理 激光光斑中心

在线阅读 下载PDF 职称材料

应用于人卫激光测距光尖图像处理方法研究 被引量：12

8

作者 胡晓炜 朱庆生 +5 位作者 沙孝鸣 周小军 毕勇 郑锋华 武帅 吴承志 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期380-384,共5页

介绍了一种基于人卫激光测距望远镜寻找激光光尖的新型检测方法和实施效果。通过实拍的激光光尖图像,采用高斯滤波等方法对图像进行预处理,再对降噪滤波后的图像提取边缘,输出二值图像,利用霍夫直线变换,对在CCD靶面成像的激光位置进行... 介绍了一种基于人卫激光测距望远镜寻找激光光尖的新型检测方法和实施效果。通过实拍的激光光尖图像,采用高斯滤波等方法对图像进行预处理,再对降噪滤波后的图像提取边缘,输出二值图像,利用霍夫直线变换,对在CCD靶面成像的激光位置进行标定。基本达到了在肉眼识别不清的情况下检测出激光光尖,并精确计算出光尖的坐标。通过质心算法计算出的卫星星点质心坐标,可以确定光尖与星点质心的偏差量,从而控制望远镜的转动消除偏差,达到无人值守的科研目标。 展开更多

关键词 激光测距 光尖 霍夫直线变换

在线阅读 下载PDF 职称材料

高分辨率超低畸变航天光学成像系统设计 被引量：4

9

作者 李利 张凯迪 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期363-368,共6页

在航天空间交会、对接等高精度定位应用中需要光学成像系统具有高分辨率、低畸变、大视场的特点,为此设计了一种满足上述要求的航天物镜。采用复杂化的双高斯结构形式进行准像方远心光路设计,系统由9片透镜组成,并采用耐辐射玻璃材料减... 在航天空间交会、对接等高精度定位应用中需要光学成像系统具有高分辨率、低畸变、大视场的特点,为此设计了一种满足上述要求的航天物镜。采用复杂化的双高斯结构形式进行准像方远心光路设计,系统由9片透镜组成,并采用耐辐射玻璃材料减少离子辐射的腐蚀性;采用滤光片避免短波辐射对系统的影响,引入非球面提高成像精度,最后对成像物镜进行了公差分析。设计的系统焦距为24 mm,相对孔径为F/2.2,工作波段600 nm～800 nm,全视场角为35°。设计结果表明,采用该方法设计的物镜在128 lp/mm处各视场传递函数值均大于0.3,畸变值为0.007 2%,达到设计指标要求。 展开更多

关键词 光学设计 航天物镜 准像方远心 系统畸变

在线阅读 下载PDF 职称材料

采用单位激励与逆向复算的2m平面镜检测技术 被引量：3

10

作者 王鑫蕊 杨永兴 +5 位作者 李启统 曾昶宇 李金鹏 王赛亚 赖新华 赵金标 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期164-174,共11页

为解决Φ2m平面镜高精度面形检测问题,并提高瑞奇-康芒检测方法的可靠性,研究了一种基于单位激励法与逆向复算的Φ2m平面镜面形检测技术。分析了在气流扰动、球面镜面形等误差源对单位激励面形计算方法的影响;采用单位激励与光学软件逆... 为解决Φ2m平面镜高精度面形检测问题,并提高瑞奇-康芒检测方法的可靠性,研究了一种基于单位激励法与逆向复算的Φ2m平面镜面形检测技术。分析了在气流扰动、球面镜面形等误差源对单位激励面形计算方法的影响;采用单位激励与光学软件逆向复算相结合的方式,提高瑞奇康芒-检测方法的可靠性。仿真分析2m平面镜检测过程中气流变化对面形恢复的影响,结果显示:在气流影响情况下,经过多次平均计算面形解算稳定性保持在0.003λ;在球面镜面形影响情况下,面形计算精度达到0.0079λ。采用这种方法,对实际Φ2m平面镜进行面形加工过程控制,面形检测结果显示该平面镜的RMS达到0.0415λ,PV为0.2040λ(λ=632.8nm)。该研究旨在解决误差影响情况下大口径平面镜面形检测问题,对于实际镜面加工、检测具有重要的应用意义。 展开更多

关键词 2m平面镜 瑞奇-康芒 影响矩阵 单位激励 逆向复算

在线阅读 下载PDF 职称材料

同轴收发卡式系统加入平板后的像差校正研究 被引量：2

11

作者 张凯迪 李季 雷震 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期796-802,共7页

在卡式系统的后光路中加入倾斜的平板,实现同轴透射端可见光的接收及反射端红外光的发射。该卡式系统口径为400mm,焦距为4 000mm,视场为±1.5′,加入平板后会给系统造成较大的像差,为了达到系统设计要求:角分辨率小于1″,MTF曲线在3... 在卡式系统的后光路中加入倾斜的平板,实现同轴透射端可见光的接收及反射端红外光的发射。该卡式系统口径为400mm,焦距为4 000mm,视场为±1.5′,加入平板后会给系统造成较大的像差,为了达到系统设计要求:角分辨率小于1″,MTF曲线在35.7lp/mm处高于0.6。分析了倾斜平板产生的像差,对比不同材料和厚度的平板对像差的影响。通过加入偏转的双胶合透镜校正像差,但该方法会使系统的出瞳位置发生变化,从而提出使用偏转三胶合透镜保证出瞳位置的校正方法,并对加入的透镜进行公差分析,最终达到设计指标。 展开更多

关键词 光学设计 卡式系统 平行平板 像差校正 光瞳匹配

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于增强型海明码的CAN总线实时性研究 被引量：2

12

作者 李文祥 周小军 +2 位作者 亢超 管恒睿 何加桥 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第7期44-47,53,共5页

为了提高控制器局域网络(CAN)通信的实时性,提出一种增强型海明码来替代CAN总线协议中的循环冗余校验码(CRC)。增强型海明码在传统海明码的基础上进一步优化,保留了传统海明码自动纠错的优点,在不增加码字冗余度的同时,新增状态码对信... 为了提高控制器局域网络(CAN)通信的实时性,提出一种增强型海明码来替代CAN总线协议中的循环冗余校验码(CRC)。增强型海明码在传统海明码的基础上进一步优化,保留了传统海明码自动纠错的优点,在不增加码字冗余度的同时,新增状态码对信息码和校验码分类校验,提高了误码检测速率。相较于CRC校验,增强型海明码占据位数更少并且可以根据数据段动态调节位数。实验结果表明,增强型海明码相较于CRC校验数据传输帧率平均提升了23.58%,在6到8字节的数据传输情况下,误码检测能力相较于CRC校验平均提高了8.83%,有效提高了CAN通信的数据传输帧率,同时保证了多字节情况下的误码检测能力。 展开更多

关键词 控制器局域网络 校验码 传输帧率 增强型海明码 自动纠错 STM32

在线阅读 下载PDF 职称材料

大视场反射式施密特光学系统设计与检测 被引量：1

13

作者 董云芬 王波 +2 位作者 张盈盈 宫萌 王斌 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期265-269,共5页

大视场、低成本、高性能天文望远镜是当前研究和开发的热点。基于像差平衡原理,在正入射施密特矫正板基础上推导出斜入射反射式施密特矫正板方程,针对焦距1700 mm,成像视场角4°,波段为0.4μm^0.9μm,F数为4.25的光学系统,求解出施... 大视场、低成本、高性能天文望远镜是当前研究和开发的热点。基于像差平衡原理,在正入射施密特矫正板基础上推导出斜入射反射式施密特矫正板方程,针对焦距1700 mm,成像视场角4°,波段为0.4μm^0.9μm,F数为4.25的光学系统,求解出施密特矫正板方程,并作为初始结构参数代入Zemax软件进一步优化。设计结果表明,在全视场范围内,该系统在奈奎斯特频率100 lp/mm处的调制传递函数MTF大于0.35,畸变小于2.5%,成像质量达到了衍射极限。优化设计后施密特矫正板与最近球面最大偏差为0.005 mm,采用特制的补偿器结合干涉仪可完成面形高精度检测。该施密特系统的设计为大视场、宽波段天文望远镜的开发提供了参考。 展开更多

关键词 光学设计 施密特系统 大视场 望远镜 非球面 光学检测

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于C#的船舶光学载荷参数测试系统设计

14

作者 朱苏州 朱庆生 徐伟 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第4期147-150,共4页

本文构造海面模型以及尾迹模型,并阐述海面上的光学特性。重点研究光学载荷参数的评价模型,同时基于C#设计了船舶光学载荷参数测试系统,对船舶光学载荷参数进行测试,并对光谱响应率、MTF值、MRTD以及NETD等光学载荷参数进行分析。

关键词 船舶 光学载荷 参数测试

在线阅读 下载PDF 职称材料