[发明专利]一种CCD天顶望远镜

说明书

技术领域

本发明属于天体测量仪器领域，特别是涉及一种将CCD和高精度倾斜仪等新技术应用于天体测量设备---天顶望远镜。

背景技术

照相天顶设备是通过拍摄天顶附近的恒星及测量星象在底片上的位置来归算天文时间和纬度的一种地面光学天体测量望远镜，从最初仅用于纬度测量的照相天顶设备算起，至今已超过百年的时间。相对20世纪70、80年代相继采用的甚长基线干涉测量技术(VLBI)、激光测距(SLR)等新技术仪器，等高仪、中星仪和照相天顶设备被称为经典天体测量仪器。因照相天顶设备观测天顶附近的恒星，最大限度地减少了大气折射的影响，因而在经典天体测量仪器中测量精度相对是最高的。因此得到一些国家天文台的重视，不断得到改进，成为测量地球自转参数(ERP)的重要设备。在我国，中科院南京天文仪器厂于1976年研制过真空照相天顶设备，1979年安装在北京天文台天津纬度站进行试观测。在20世纪后期，VLBI等新技术仪器表现出了高精度、高效率测定ERP的优点，经典仪器的ERP测定工作逐渐被它们代替，大部分经典天测仪器逐步退役。

天顶照相设备观测天顶附近的恒星，受大气折射的影响相对较小，但是经典天测仪器多数比较笨重，自动化程度不高，操作复杂，需要较多的专业技术人员操作，观测效率低，需要的人力多，运行成本高，而且还无法避免水银盘带来的污染等问题，难以广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有经典天体测量仪器笨重、自动化不高等缺点，提供一种小型、高自动化、高精度、易操作和低成本的仪器，其可以在天文学与地球科学的交叉研究中发挥重要作用。

本发明可以实现定点和流动观测兼容，与经典天体测量仪器相比，观测星等高(CCD天顶望远镜可以实现0.5秒曝光观测至13等星、经典天顶照相设备跟踪20秒观测至9等星)，观测效率高(CCD天顶望远镜可以实现10分钟一组约3000星次、经典天顶照相设备2小时一组20-30星次)，观测精度高(CCD天顶望远镜0.15″/组)，完全自动化观测，无需专业人员就可以实现观测，适于在地学领域和天文领域推广应用，例如可以用于垂线变化测量、垂线偏差的流动测量、陆地和海上的快速天文定位、以及正在组建的ERP测量系统等。

CCD天顶望远镜观测恒星在天球上的视运动，精确观测和记录恒星经过天球上某特定位置的时刻(例如子午线或某个等高圈)，或利用照相方式获得某时刻天顶附近的恒星在望远镜视场内分布的图像，并利用特殊的方法和技术，得到图像中恒星与天球上某个位置的关系，与利用恒星星表计算的相应于观测地点的恒星视位置的数据相结合，可解算出天文上的经度、纬度。

本发明的CCD天顶望远镜包括镜筒部分、旋转轴部分、移动小车、控制系统4个部分。其中镜筒部分，由镜筒主体、物镜、平面反射镜、45°反射角镜、CCD相机、高精度倾斜仪组成；旋转轴部分，由转台主体、旋转轴部分主体采用高精密转台、上下两个金属圆盘、高速步进电机、谐波齿轮、直齿轮、带变速箱的直流电机、倾角传感器组成；移动小车，由带万向轮的小车、电动伸缩杆组成；控制系统；由电控系统、输出系统以及数据处理系统组成。

本发明改变了以往天体测量仪器体积大、自动化程度不高、观测效率低、需要的人力多的缺点，具备小型化、高精度、易操作、低成本等优点。实现了固定-流动观测兼容的方式。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的CCD天顶望远镜样机；

图2是本发明CCD天顶望远镜的镜筒部分结构示意图；

图3是本发明CCD天顶望远镜的光路示意图；

图4是本发明CCD天顶望远镜的旋转轴部分结构示意图；

图5是本发明CCD天顶望远镜的移动小车部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

本发明的CCD天顶望远镜，如图1所示，主要结构分为：镜筒部分、旋转轴部分、移动小车、控制系统四部分。

如附图2所示，镜筒部分主要由镜筒主体、物镜、平面反射镜、45°反射角镜、CCD相机、高精度倾斜仪组成。由直径为20cm的双片透镜作为物镜，配以平面反射镜和角镜组成该望远镜的折射式光学系统(如附图3所示)，主焦点位于镜筒上方的外侧，星光通过镜筒底部的平面反射镜反射至镜筒上部的45°反射角镜，再反射后将恒星星象聚焦在镜筒外侧的CCD相机靶面上，镜筒的另一侧安装有高精度倾斜仪，用于记录观测时的水平值。