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南极光学天文望远镜控制软件关键技术
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作者 李晓燕 李运 +3 位作者 孙天瑞 杨世海 杜福嘉 徐灵哲 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期99-111,共13页
南极天文望远镜控制软件是望远镜软件系统的重要组成部分,是控制计算机在望远镜用户层和设备层之间运行的关键技术。对于用户层,控制软件需具备全自动观测的交互接口、卫星通信条件下的远程访问和故障诊断等功能;对于设备层,控制软件不... 南极天文望远镜控制软件是望远镜软件系统的重要组成部分,是控制计算机在望远镜用户层和设备层之间运行的关键技术。对于用户层,控制软件需具备全自动观测的交互接口、卫星通信条件下的远程访问和故障诊断等功能;对于设备层,控制软件不但要完成对天体目标的精确指向和精密跟踪、计算并补偿系统误差和控制关键部件以达到目标像质,而且需实现对电源分配系统、除霜及加热系统的控制、设备及环境信息的采集和监测等。相比于普通台址,在南极大陆运行的光学天文望远镜有其独特的特点,控制软件需进行特殊设计。本文重点从操作系统选择、远程建立望远镜指向误差修正模型方法、全自动观测软件接口、卫星通信及远程运维、望远镜实时状态监测和故障诊断等方面探讨了南极天文光学望远镜控制软件的关键技术和设计原则,并展望未来技术的发展,为南极天文望远镜的研制和控制系统研发提供技术储备。 展开更多
关键词 光学天文望远镜 控制软件 无人值守运行 全自动观测 指向误差修正 故障诊断 南极洲
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光学天文望远镜用微位移驱动器机构研究综述 被引量:8
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作者 邵亮 杨德华 +1 位作者 陈昆新 杨斌堂 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2009年第1期70-79,共10页
该文回顾光学天文望远镜拼接镜面主动光学技术中的微位移驱动器的应用,介绍了微位移驱动器的工作原理、机械结构以及性能要求。概述了微位移驱动器的基本组成机构,并结合目前应用于天文望远镜的具体实例,比较了其优缺点。最后针对未来... 该文回顾光学天文望远镜拼接镜面主动光学技术中的微位移驱动器的应用,介绍了微位移驱动器的工作原理、机械结构以及性能要求。概述了微位移驱动器的基本组成机构,并结合目前应用于天文望远镜的具体实例,比较了其优缺点。最后针对未来极大口径天文望远镜中的应用要求,对微位移驱动器的发展趋势提出展望。 展开更多
关键词 天文望远镜 拼接镜面主动光学技术 微位移驱动器 运动缩放机构 导向机构
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当代光学天文望远镜控制系统新技术 被引量:5
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作者 徐欣圻 徐灵哲 罗秋凤 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2003年第3期195-205,共11页
对当代光学天文望远镜控制系统技术之进展进行了综述,同时也对这一领域的未来发展作了一些预测,以期给这一领域的控制工程师们提供一个与他们专业需要有关的概貌。
关键词 天文观测设备 天文光学望远镜 综述 控制系统 LAMOST
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南极大视场望远镜光学系统研究进展 被引量:1
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作者 吴之旭 陈超 +3 位作者 姜鹏 丛迦南 杨浩 李正阳 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期84-98,共15页
南极特殊环境可为天文台址提供绝佳的天文观测条件且具有极高的空间碎片过境频率等特性,因此,南极大视场望远镜在天文观测、空间碎片管理和深空探测等领域具有重要研究意义。本文基于南极天文观测科学目标的需求,综合考虑南极天文台址... 南极特殊环境可为天文台址提供绝佳的天文观测条件且具有极高的空间碎片过境频率等特性,因此,南极大视场望远镜在天文观测、空间碎片管理和深空探测等领域具有重要研究意义。本文基于南极天文观测科学目标的需求,综合考虑南极天文台址视宁度数据要求,针对满足南极使用的大视场望远镜光学系统关键科学问题,首先总结与分析了南极天文台址的特征。其次,我国先后在南极地区部署的几批大视场光学望远镜,囊括了几类典型的大视场光学系统,本文详细探讨了南极大视场望远镜目前采用的多类典型大视场光学系统的设计理论,并对南极地区现有和规划中的大视场望远镜项目进行了全面的阐述,介绍了这些系统的关键技术特点。最后,深入探讨了南极大视场望远镜在天文探测科学研究领域所取得的重要进展,重点介绍该领域的前沿动态与一些关键性的突破。 展开更多
关键词 南极天文 大视场望远镜 光学设计 空间碎片监测
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天文光谱高精度波长定标技术研究进展(特邀) 被引量:3
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作者 刘桐君 叶慧琪 +4 位作者 唐靓 郝志博 韩建 翟洋 肖东 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期20-36,共17页
基于多普勒效应的视向速度法是探测太阳系外行星的重要方法,探测类地岩石行星需要至少10 cm/s的长期测量精度,这对波长定标技术提出了较高的要求。自2008年锁模激光器天文光梳系统在天文台光谱仪上进行波长定标测试以来,高精度波长定标... 基于多普勒效应的视向速度法是探测太阳系外行星的重要方法,探测类地岩石行星需要至少10 cm/s的长期测量精度,这对波长定标技术提出了较高的要求。自2008年锁模激光器天文光梳系统在天文台光谱仪上进行波长定标测试以来,高精度波长定标技术得到了飞速发展,并在之后几年相继出现了使用连续光法布里珀罗标准具、电光调制天文光梳、微腔天文光梳等进行波长定标测试的报道。这些技术所实现的定标精度已经超越上一代基于气体吸收池或空心阴极灯的定标精度,并具有支持10 cm/s或更高长期定标精度的潜力。本文总结了这几种技术的现状并对其未来发展做了展望。 展开更多
关键词 多普勒视向速度法 波长定标 天文光梳 法布里珀罗标准具 系外行星探测
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光学合成孔径成像技术的uv覆盖与孔径排列研究 被引量:4
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作者 林燮佳 吴桢 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期30-36,共7页
从地平坐标系和时角坐标系出发,运用坐标旋转公式推导出光学合成孔径成像技术中干涉阵排列和uv覆盖之间的几何关系式,以特定观测天区为例,在南京模拟三孔径Y型阵,并运用蒙特卡洛法对2个目标函数分别优化,将其优化结果进行比较,找到比较... 从地平坐标系和时角坐标系出发,运用坐标旋转公式推导出光学合成孔径成像技术中干涉阵排列和uv覆盖之间的几何关系式,以特定观测天区为例,在南京模拟三孔径Y型阵,并运用蒙特卡洛法对2个目标函数分别优化,将其优化结果进行比较,找到比较适合该文的目标函数。 展开更多
关键词 长基线 干涉阵排列 uv覆盖 蒙特卡洛 光学合成孔径
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天文光学镜面加工机床控制系统的研究 被引量:1
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作者 郑奕 汪达兴 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2008年第5期13-17,共5页
通过对光学加工工艺的分析,并结合加工对控制系统的要求,提出采用基于CAN总线的分布式控制系统构架。在子节点上,使用ARM+CPLD的硬件平台构建单轴位置控制器,主控节点使用Windows及其实时扩展RTX作为控制软件的平台,具有很强的开放性、... 通过对光学加工工艺的分析,并结合加工对控制系统的要求,提出采用基于CAN总线的分布式控制系统构架。在子节点上,使用ARM+CPLD的硬件平台构建单轴位置控制器,主控节点使用Windows及其实时扩展RTX作为控制软件的平台,具有很强的开放性、可扩展性。控制系统已成功地应用在2·5m光学加工机床上。 展开更多
关键词 天文光学镜面 数控系统 光学加工
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基于空间调制的长基线恒星光干涉相位检测方法研究
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作者 魏炜 徐腾 +1 位作者 侯永辉 孙越 《天文学报》 北大核心 2025年第3期62-68,共7页
在大气等晕角内,同时测量科学目标与跟踪目标的干涉条纹,可通过精密测定两段干涉条纹之间的光程差来获得微角秒级的天体测量精度.面向长基线恒星光干涉高精度天体测量提出一种基于空间调制的相位测量方法,通过偏振调制实现同步移相,可... 在大气等晕角内,同时测量科学目标与跟踪目标的干涉条纹,可通过精密测定两段干涉条纹之间的光程差来获得微角秒级的天体测量精度.面向长基线恒星光干涉高精度天体测量提出一种基于空间调制的相位测量方法,通过偏振调制实现同步移相,可实现相位级的光程差测量,通过多次测量统计平均的方式进一步提高光程差检测精度.通过数值仿真与实验论证了上述相位检测方法的可行性,检测精度优于1/18波长,光程差统计测量精度优于5 nm,进一步通过环境扰动的测量分析了误差来源,为我国在建的百米级长基线天文光干涉阵列实现既定科学目标提供了技术支撑. 展开更多
关键词 仪器:干涉仪 仪器:高角分辨率 技术:干涉测量 技术:相位检测 方法:空间调制
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2.5 m口径反射镜宽光谱高反射率反射膜的研究
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作者 田杰 李新南 +5 位作者 王晋峰 王俊 宗卫杰 谢多 路金豪 黄亚 《天文学报》 北大核心 2025年第2期53-61,共9页
为提高天文望远镜的观测能力,望远镜主镜口径不断增大,同时对其膜层要求也更为严格,要求反射波段更宽且反射率更高.基于国内天文望远镜的需求,研究了一种基于离子束辅助沉积技术的大口径镜面宽光谱高反射膜镀制技术.通过分析3.2 m镀膜... 为提高天文望远镜的观测能力,望远镜主镜口径不断增大,同时对其膜层要求也更为严格,要求反射波段更宽且反射率更高.基于国内天文望远镜的需求,研究了一种基于离子束辅助沉积技术的大口径镜面宽光谱高反射膜镀制技术.通过分析3.2 m镀膜设备的几何配置和离子源线性能量分布区域,采用了双离子源分区独立控制的方法,在2.5 m口径非球面镜面范围内获得光学常数一致性较好的膜层.从2.5 m主镜镀膜前的实际面形出发,通过模拟确定了镀膜时的镜面高度,并计算了修正板的形状和尺寸,确保膜层的均匀性优于1.2%.设计膜系后,在模拟基片上不同位置放置测试片进行实际镀制,经过测试,每个测试片都达到了设计目标.根据实验结果,采用离子束辅助沉积的技术,应用3.2 m镀膜设备,最终完成2.5 m主镜的宽光谱高反射率反射膜镀制. 展开更多
关键词 仪器:宽光谱高反射膜 望远镜 技术:光谱 技术:离子束辅助沉积
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空间星冕仪滤光轮机构设计与试验研究
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作者 郭伟 许明明 +3 位作者 窦江培 何金凝 张子豪 孔令一 《应用光学》 北大核心 2025年第1期41-48,共8页
为实现中国空间站巡天光学望远镜空间星冕仪的多谱段成像,将不同光谱透过率的滤光片分时切入光路,本文设计了一种结构紧凑的滤光轮机构。由于空间星冕仪需长期在轨观测,要求滤光轮机构能够在轨长期高稳定性地切入切出,设计了基于小模数... 为实现中国空间站巡天光学望远镜空间星冕仪的多谱段成像,将不同光谱透过率的滤光片分时切入光路,本文设计了一种结构紧凑的滤光轮机构。由于空间星冕仪需长期在轨观测,要求滤光轮机构能够在轨长期高稳定性地切入切出,设计了基于小模数蜗轮蜗杆作为机械传动机构的滤光轮,具有结构紧凑、刚度高、机构单向360°旋转和反向自锁功能等特点;详细分析了机构的运动精度和刚度及其动力学性能,并在振动试验前后对滤光轮机构进行了精度测试。测试结果表明:滤光轮定位精度满足≤±0.5 mm要求,机构的3个方向一阶模态均>100 Hz。根据振动试验分析结果可知,设计的滤光轮的刚度、动力学性能均满足航天力学环境要求,能够保证空间复杂工况下多谱段成像。 展开更多
关键词 星冕仪 滤光轮机构 精度分析 振动试验 性能测试
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“天文光学前沿科学与技术”专辑导读
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作者 何晋平 刘忠 袁祥岩 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期I0003-I0004,共2页
天文光学是天文学和光学的交叉学科,是光学理论和技术在天文学领域的重要应用。从1609年伽利略首次用光学望远镜观测星空起,400多年来,天文光学观测原理、技术及仪器的进步不断推动天文学研究发展:像差理论、大型光学制造与检测、拼接... 天文光学是天文学和光学的交叉学科,是光学理论和技术在天文学领域的重要应用。从1609年伽利略首次用光学望远镜观测星空起,400多年来,天文光学观测原理、技术及仪器的进步不断推动天文学研究发展:像差理论、大型光学制造与检测、拼接镜面及主动光学等原理与技术的发展将光学望远镜口径从最初的3 cm推进到目前的30 m量级,大大提升了观测分辨率及深度;光谱学与光谱技术的发展直接促成近代天文学的重要分支天体物理学、天体化学乃至天体生物学的建立及飞跃;光电探测器技术的发展不仅极大提升天文探测灵敏度与精度,也将探测波段从可见光拓展到几乎全波段;空间光学与空间技术的发展让人类得以摆脱地球大气对天文观测带来的不利影响,使得全波段高分辨观测成为可能;若干面向未来的天文光学原理与技术也在蓬勃发展,如,长基线光干涉技术的发展正在不断拓展人类天体观测的分辨率极限,而天文光子学的兴起也将为天文光学研究增加新的内涵。 展开更多
关键词 光学望远镜 天文光学 天体生物学 天体化学 光学制造 地球大气 全波段 主动光学
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大型天文望远镜高精度摩擦传动的研究 被引量:8
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作者 王国民 姚正秋 +1 位作者 马礼胜 李国平 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2004年第6期592-597,共6页
提出了一种大型天文望远镜高精度摩擦传动的光学检测机构,用来检测主、从动轮旋转轴线的扭转角。并设计了相应的调整机构。利用这套机构使得主、从动轮的扭转夹角控制在30″以内。实验结果表明,在运行过程中没有出现抖动现象。传动系统... 提出了一种大型天文望远镜高精度摩擦传动的光学检测机构,用来检测主、从动轮旋转轴线的扭转角。并设计了相应的调整机构。利用这套机构使得主、从动轮的扭转夹角控制在30″以内。实验结果表明,在运行过程中没有出现抖动现象。传动系统长时间平稳运行的低速可达0.2″/s,运动位置精度RMS值为0.01″左右。30min内低速可达0.05″/s,位置精度RMS值为0.009″左右。正弦运动幅值30′,最大速度36″/s,最大加速度为0.18″/s2。这些指标满足了LAM OST天文望远镜的技术要求。克服了由于安装等原因导致旋转轴线之间存在扭转角,进而使得天文望远镜所跟踪的目标在视场中出现抖动,甚至严重会漂移出视场的局限,实现了外圆摩擦传动主、从动轮旋转轴线在空间平行的理想位置。 展开更多
关键词 天文望远镜 摩擦传动 传动精度 精度分析
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光学综合孔径干涉成像技术 被引量:19
13
作者 王海涛 周必方 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2002年第5期434-442,共9页
闭合相位技术、U_V覆盖技术和像重构技术是光学综合孔径干涉成像的三个关键技术。文中详细介绍了闭合相位技术的原理、U_V覆盖技术 (包括即时覆盖和通过孔径旋转的非即时覆盖两种方法 )和用于图像重构的常用方法以及用于光学综合孔径像... 闭合相位技术、U_V覆盖技术和像重构技术是光学综合孔径干涉成像的三个关键技术。文中详细介绍了闭合相位技术的原理、U_V覆盖技术 (包括即时覆盖和通过孔径旋转的非即时覆盖两种方法 )和用于图像重构的常用方法以及用于光学综合孔径像重构的混合迭代方法 ,最后讨论了光学综合孔径干涉成像技术的应用。 展开更多
关键词 光干涉 光学综合孔径 图像重构 闭合相位 U-V覆盖 光学成像
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天文仪器中图像跟踪定位算法的比较研究 被引量:6
14
作者 王丽丽 胡中文 季杭馨 《天文学报》 CSCD 北大核心 2012年第5期441-448,共8页
天文光学观测中采用快速图像跟踪定位可以降低大气视宁度和望远镜跟踪误差的影响,提高观测效率.针对天文仪器观测的需要选择了两类共5种算法,通过数值实验和实验室实测对这两类算法在不同噪声背景下的精度和稳定性进行了比较研究,数值... 天文光学观测中采用快速图像跟踪定位可以降低大气视宁度和望远镜跟踪误差的影响,提高观测效率.针对天文仪器观测的需要选择了两类共5种算法,通过数值实验和实验室实测对这两类算法在不同噪声背景下的精度和稳定性进行了比较研究,数值实验和实验室测试的结果表明归一化互相关法和重心法既有较高的精度,又有较好的抗干扰可靠性,将分别被应用于2.16 m望远镜的高色散光谱仪前置系统和SONG(Stellar Observations Network Group)项目的科学仪器. 展开更多
关键词 望远镜 技术 图像处理 方法 数值 方法 实验室
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大型天文望远镜摩擦传动系统低速特性的研究 被引量:13
15
作者 汪达兴 杜福嘉 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期274-278,共5页
研究了大型天文望远镜摩擦传动系统的运行原理和特性,并进行了实验。结果表明,影响摩擦传动低速稳定运行的因素很多,主要有:编码器的测量误差,环境变化引起的误差,摩擦力矩和电机波动力矩等引起的误差,以及加工制造和安装引起的误差。... 研究了大型天文望远镜摩擦传动系统的运行原理和特性,并进行了实验。结果表明,影响摩擦传动低速稳定运行的因素很多,主要有:编码器的测量误差,环境变化引起的误差,摩擦力矩和电机波动力矩等引起的误差,以及加工制造和安装引起的误差。另外在整个传动链中其它部分的摩擦力矩也不可能是一个定值,也存在力矩波动。结果还表明,利用非线性PID控制算法增益参数非线性变化的特性,可以使得控制系统既能达到响应速度快,无超调的目的,又能增强抵抗影响摩擦传动低速稳定运行因素的能力。实验中,低速可以达到0.2″/s,位置精度为0.032″(RMS),证明了这种方法是行之有效的。 展开更多
关键词 天文望远镜 摩擦传动 超低速 非线性PID控制
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天文光干涉技术 被引量:7
16
作者 王海涛 周必方 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第4期320-325,共6页
望远镜技术和光干涉技术的结合是提高望远镜分辨率的方法之一。介绍了天文光干涉的原理和实现恒星光干涉主要的几个关键技术,星光采集的定天镜系统、光程补偿的延迟线系统、光束平行性调整的星光方向矫正系统和计算机全自动控制系统,简... 望远镜技术和光干涉技术的结合是提高望远镜分辨率的方法之一。介绍了天文光干涉的原理和实现恒星光干涉主要的几个关键技术,星光采集的定天镜系统、光程补偿的延迟线系统、光束平行性调整的星光方向矫正系统和计算机全自动控制系统,简要介绍光学综合孔径干涉成像技术、天文光干涉的研究状况和天文光干涉技术的发展方向。 展开更多
关键词 天文光干涉 望远镜 分辨率 光学综合孔径 定天镜 延迟线 主动镜
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高次非球面的工艺技术研究 被引量:7
17
作者 袁吕军 陈韬 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期335-342,共8页
高次非球面在光学系统应用中意义重大,但是一直以来缺乏一套快速、有效的工艺方法。利用VC6.0编制了一款面型计算软件以辅助加工,并提出了一种新的高次非球面补偿检验方法。针对一块巡天光谱仪中口径Φ244 mm的一面平面另一面为高次非... 高次非球面在光学系统应用中意义重大,但是一直以来缺乏一套快速、有效的工艺方法。利用VC6.0编制了一款面型计算软件以辅助加工,并提出了一种新的高次非球面补偿检验方法。针对一块巡天光谱仪中口径Φ244 mm的一面平面另一面为高次非球面的改正镜开展工艺方法的设计与研究,从铣磨成形开始,根据高次非球面的特点提出了几种新型磨削工艺,建立相应的数学模型。由于高次非球面的特殊性,试验了数控铣磨直接成型法,很大程度上降低后继工艺难度,在细磨和抛光阶段采用数控小工具和整工具研磨相结合,能够很好地克服面型不平滑等技术难题。总结出了一套高效率、低成本、高精度的高次非球面工艺方法。 展开更多
关键词 光学工艺 非球面 高次 补偿检验
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大型天文光学望远镜超低速跟踪控制 被引量:6
18
作者 周旺平 徐欣圻 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1-4,共4页
为实现当代大型天文光学望远镜机架伺服系统的高精度控制,利用神经网络预测控制来克服系统中存在的非线性干扰,通过采集机架的输入输出信号训练神经网络来逼近非线性的系统动态,另外,为克服系统外部的风振等非线性干扰,引入了非线性阻... 为实现当代大型天文光学望远镜机架伺服系统的高精度控制,利用神经网络预测控制来克服系统中存在的非线性干扰,通过采集机架的输入输出信号训练神经网络来逼近非线性的系统动态,另外,为克服系统外部的风振等非线性干扰,引入了非线性阻尼项来提高伺服系统的跟踪精度。仿真结果表明了该方法的正确性且能获得较高的控制精度。 展开更多
关键词 神经网络 非线性干扰 伺服系统 光学望远镜
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首架南极天文望远镜CSTAR的光学系统 被引量:6
19
作者 刘根荣 袁祥岩 《天文学报》 CSCD 北大核心 2009年第2期224-232,共9页
2008年1月中国自行研制的首台南极小望远镜阵CSTAR成功安装在南极内陆最高点DOME A,用于天文观测.正如天文学家预言,南极是个极好的天文台址,CSTAR传回的清晰图像,为我们进一步证实了在南极展开天文科考的可能性与优越性.在此重点介绍... 2008年1月中国自行研制的首台南极小望远镜阵CSTAR成功安装在南极内陆最高点DOME A,用于天文观测.正如天文学家预言,南极是个极好的天文台址,CSTAR传回的清晰图像,为我们进一步证实了在南极展开天文科考的可能性与优越性.在此重点介绍我国首台南极望远镜设备CSTAR的光学系统,以及为保证在南极低温环境下望远镜保持高质量成像所采取的措施,最后给出观测结果. 展开更多
关键词 地球 望远镜 选址
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天文光学望远镜摩擦驱动滑移动态检测与修正 被引量:3
20
作者 杨世海 王国民 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2056-2063,共8页
考虑滑移对摩擦驱动望远镜精度的影响,提出了天文光学望远镜摩擦驱动滑移动态检测与修正的控制方法。建立了滑移动态检测系统、正压力主动调节系统、负载波动模拟和检测系统。用钢带光栅尺检测动负载位置,由同轴安装的角度编码器检测主... 考虑滑移对摩擦驱动望远镜精度的影响,提出了天文光学望远镜摩擦驱动滑移动态检测与修正的控制方法。建立了滑移动态检测系统、正压力主动调节系统、负载波动模拟和检测系统。用钢带光栅尺检测动负载位置,由同轴安装的角度编码器检测主动摩擦轮位置,根据减速比λ的变化判断主动轮和从动轮之间是否发生了相对滑移。主控单元可编程多轴运动控制器(PMAC)用来实时控制正压力电机进行压力修正并随之修正系统控制算法以提供足够的摩擦驱动力来减轻、消除滑移现象。实验表明:该方法能及时修正望远镜驱动系统出现的滑移,从而提高望远镜跟踪精度及可靠性。在最严重滑移的情况下,系统可在100ms内判断出滑移,74.2s完成校正并恢复望远镜的高精度跟踪。此方法既可用于单点摩擦驱动也可用于多点摩擦驱动,能够有效解决非线性干扰带来的滑移问题。 展开更多
关键词 天文望远镜 摩擦驱动 滑移 非线性扰动 动态检测
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