[发明专利]基于四边形子面板四点支撑的射电望远镜共相检测方法无效

专利信息
申请号: 200910212710.X 申请日: 2009-10-30
公开(公告)号: CN101713639A 公开(公告)日: 2010-05-26
发明(设计)人: 张勇;杨德华;李烨平 申请(专利权)人: 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所
主分类号: G01B11/24 分类号: G01B11/24
代理公司: 南京知识律师事务所 32207 代理人: 栗仲平
地址: 210042 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 基于 四边形 面板 四点 支撑 射电望远镜 共相 检测 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种基于四边形子面板四点支撑的射电望远镜拼接共相检测 和校正方法,非常适用于射电望远镜和毫米/亚毫米波望远镜的射电面板的拼 接共相检测和校正。

背景技术

射电望远镜通常具有很大口径,其天线(主面板)通常由大批量小面板 拼接而成,比如65米口径射电望远镜天线由几千块一米量级的面板拼接组 成,在该射电望远镜安装和投入正式运行过程中,在重力和风力等外载的影 响下,都必须保证其抛物面的整体面型在允许的范围内。除了考虑天线背架 的支撑保型设计之外,大批量面板拼接检测也是射电望远镜设计和运行的关 键部分。

射电望远镜越来越要求从基于数学模型上的被动控制朝动态实时面型调 整发展,这就需要一种实时检测技术,可以评估在任意天顶距下的实时面型。 射电望远镜的面板检测是实时射电望远镜面板拼接的关键技术之一,而射电 望远镜由于波段与光学红外望远镜不一样,其主镜(天线)的面形精度要求 也相去甚远。根据衍射条件面形精度要求为二十分至一波长,亚毫米波段最 短波长约0.2毫米,面板拼接共相的要求为二十分至一波长的均方根值,即面 形精度10个微米。这与光学红外波段(比如可见光550纳米波长的27.5纳米的 面形精度要求)放松了几百倍。通常射电望远镜在安装调试时进行使用上述 方法,在中间天顶距/高度角进行面板调整及定标,使得面板精度达到二十分 之一波长,在正式使用中不再对面板精度进行实时测量和调整,而只是通过 望远镜的支撑设计保证。

常见的射电望远镜面板检测和调整方法,主要有光学方法、射电全息法、 激光测量方法等。其中,经纬仪、激光跟踪仪、激光全站仪、激光测距仪等 等方法,在固定望远镜某种姿态下(比如面板水平朝天或者竖直朝水平)它 们都是具有能检测和调整面板的能力,使得面板达到设计公差指标,主要用 于面板安装后投入使用前的整体面板形状检测和标定,缺点就是繁琐、批量 检测需要大批量辅助用的靶标和后向反射器、不实时;射电全息法使用同步 卫星、天文或人工射电源来测量整个天线的波前,只需要利用望远镜本身的 接收机(最好频率接近于天线频率上限),硬件设备要求简单,但其不实时, 只能在几个高度角上进行匹配,耗时长;而其它的照相法精度只能达到0.1 毫米,可见光波段的成像检测方法因为射电波段天线面板的相对低精度和视 宁度问题,在这里也不能适用。

常见的射电和光学望远镜面板形状有三角型和六角形两种,它们均采用 三点支撑,自由度多,使用时每个面板都需要检测,存在花瓣效应。与光学 望远镜的支撑要求高低不同,射电望远镜的相邻面板通常都共用一点支撑。

上述射电望远镜反射面检测方法的共同缺点是:只适合单个或某几个高 度位置的反射面检测和复核,无法在射电望远镜工作过程中实时检测和保证 其在安装调整好的经过标定过的面形精度,批量化实时检测的工作量特别繁 重。

发明内容

为了克服上述天线反射面检测和调整方法的不实时和繁重的缺点,本发 明针对射电望远镜抛物面天线,通过简单易行的工艺设计,造价较低地实现 批量面板的实时拼接检测和调整,本发明提供一种基于四边形子面板四点支 撑的射电望远镜实时拼接共相检测调整方法的设计。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于四边形子面板四 点支撑的射电望远镜共相检测方法,其特征在于,步骤如下:

(1).在天线中心的至少一整行和一整列的子面板上安置靶标,所述的靶 标可以是激光发射装置,或激光反射膜,或反射镜;

(2).利用高精度的旋转跟踪扫描激光接收装置或跟踪扫描激光发射接收 装置,至少扫描天线中心的一整行和一整列的子面板上的靶标;并通过高精 度的编码器记录激光发射装置的位置(高度和方位),为整个实时的自动化 扫描奠定基础;

(3).通过对与激光反射装置一起平移旋转的拼接靶面的像斑位置信息的 测量处理来获得这一整行和一整列的角度数据;

(4).利用数学方法直接推导出所有面板的位置偏差、整个拼接天线的面形 精度以及需要校正该面形精度所需要的支撑点位移促动器的改正量。

本发明的优化方案有:

所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)替换为:

(1).在天线中心的一个直径的子面板上安置靶标;

(2).沿着倾斜方向扫描,仅仅需要扫描一个直径的方位,每个面板能同时 解算出(Xi,Yi),同样能进行全部天线面板的检测和校正;

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