[发明专利]天文选址大气光学参数测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及大气光学领域，具体涉及一种天文选址大气光学参数测量仪，是一种进行大气光学参数测量的测量设备。

背景技术

在使用自适应光学系统的场合，需要了解当地、当时的大气视宁度等参数，也是天文台选址与天文观测不可或缺的重要参数。定量描述大气视宁度的参数就是大气相干长度，它表征了某一特定光程中一定横向间距上的大气相干性，并且在表征全程大气湍流强度和自适应光学相位校正技术中得到广泛应用。

等晕角是决定自适应光学系统校正视场的一个主要参数，其表征通过大气湍流到达观测点的光波波前的角度相关性。如果到达系统的不同方向的两束光之间的夹角超过等晕角，它们之间的相关性将迅速降低。

光波在湍流大气中传输时，光波参数（强度、相位以及传播方向等）因湍流扰动而起伏，这种起伏是由折射率随机变化导致的，因此对大气折射率结构常数的测量为研究光束的飘移和扩展、图像的传输等提供依据。同时通过湍流强度随路径的分布，可以计算得到其他一些表征湍流状况的参数，如相干长度、等晕角等。

目前现有的大气视宁度监测仪，比如差分图像运动监测仪，通过统计单星象经瞳孔平面上两个小孔径所成像的相对运动实时监测大气视宁度。这种仪器结构简单，广泛应用于的台站视宁度测量，我国在云南天文台和国家天文台兴隆观测站，西部天文选址等处都有过这种视宁度监测仪运行。

其具体结构和工作原理是：通常在小口径(350mm左右)望远镜的入瞳上放置一块有两个子孔(50-100mm)的入瞳分割镜，并在子孔上放置小楔角楔镜，使到达这个子孔的波前产生倾斜，从而同一目标星经过两子孔后产生不重叠的双像，最后用CCD图像传感器记录下一系列双像，并统计出双像相对位置的方差，即可计算出视宁度。

等晕角的测量需要通过对大气湍流强度的测量来进行换算，最方便的方法是用星光闪烁法，即根据恒星的光强的起伏方差，测量等晕角。

基于大气视宁度和等晕角的测量方法，现有同时或者通过更换光瞳模板完成这两个参数测量的仪器。而多孔径闪耀传感器通过测量不同尺寸孔径上的星像闪耀，利用闪耀和湍流关系获得自由大气视宁度和等晕角。

目前，湍流强度廓线的测量手段主要有探空气球、风廓线波雷达反演以及声雷达测量等方法，但他们都有各自的不足，如数据均为非光波波段直接测量、测量精度不高、测量距离有限、需要其他参数配套测量，限制了测量的目标范围和精度。而采用光波波段测量的多孔径闪耀传感器直接测量被测量，具有实时的优越性，可以同时测量自由大气层视宁度、等晕角和近似湍流强度廓线等多个大气光学参数，已被成功配置到Cerro Tololo，Mauna Kea，Cerro Paranal，30米望远镜选址点、南极Dome C等进行台址测量。另外，组合多孔径闪耀传感器和差分图像运动监测仪，充分利用两者的优点，并成功应用于30米望远镜选址。我国尚无成功应用多孔径闪耀传感器进行测量，也缺乏对其关键技术的研究。但是，多孔径闪耀传感器结构复杂，加工难度高，现场装调困难。

因此，目前需要一种新的天文选址大气光学参数测量仪，该测量仪需充分利用多孔径闪耀传感器和差分图像运动监测仪的优点，同时满足现场装调方便，长期可靠。而现有技术中尚未出现这种测量仪。

发明内容    

本发明的目的是提供一种能够同时测量大气视宁度、自由大气层视宁度、等晕角和近似湍流强度廓线的天文选址大气光学参数测量仪，这种天文选址大气光学参数测量仪装调方便，可靠性好。

本发明专利的技术方案如下：一种天文选址大气光学参数测量仪,由小型望远镜、CCD图象传感器与计算机组成，其特征在于：

在所述小型望远镜入瞳处的前方，依次安装有：以网格分划板为光源的平行光管U1、入瞳分割镜U2（即，入瞳分割镜U2位于小型望远镜入瞳处，平行光管U1安装在入瞳分割镜U2前方，它的光源为网格分划板）；

在所述小型望远镜入瞳处的后方的光轴上，依次安装有：可开合的分光镜（简称分光镜）、四通道光子计数部件U3、光学成像中继镜与 CCD图像传感器；其中，四通道光子计数部件U3位于小型望远镜焦平面上；

网格分划板和宽视场目镜位于所述可开合的分光镜的上方；

所述四通道光子计数部件、CCD图像传感器的输出，接所述的计算机。