[发明专利]镜面视宁度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学望远镜控制领域，特别地，涉及一种镜面视宁度测量装置。

背景技术

光学望远镜朝着更大口径方向发展，并带动与之相关的系统工程、光学机械加工制造、系统集成等相关技术发展，已成为光学望远镜发展的主流趋势。随着望远镜技术的发展，大口径、高集光能力成为不可逆转的趋势。随着系统的性能指标提高，由于镜面视宁度所引起像质的损失已经越来越不可忽略。

视宁度（Seeing），是用于描述天文观测的目标受大气湍流的影响而看起来变得模糊和闪烁程度的物理量。本质来讲，是指波前（wavefront）经过湍流之后与理想波前的光程差(deviationofopticalpath,DOP)。具体来说，视宁度分为大气视宁度、圆顶视宁度以及镜面视宁度。大气视宁度主要是指由于光线通过大气传播，在长距离的传播路径上由于积分作用所产生的像差，其矫正主要通过自适应光学元件。圆顶视宁度主要指的是圆顶一方面保护了望远镜免受外界的扰动，另一方面也制造了一个小环境，当小环境与大环境发生物质能量交换，势必会引起视宁度的变化。圆顶视宁度问题主要是由圆顶内的环境控制系统来解决，同时，随着近几年来研究的深入，敞开式的圆顶被更加广泛的应用，圆顶视宁度的影响也相应下降。镜面视宁度，主要是指由于镜面表面的湍流所导致的像质下降。根据镜面的气体流动情况，可以分为自然对流，强迫对流以及介于两者之间的混合对流。对于自然对流，主要是由上浮的热空气主导；而对于强迫对流的情况，主要是被打碎的湍流分布在镜面之上。

一颗遥远天体所发出的光线被望远镜成像，在不受大气湍流影响的条件下，在望远镜像面上所成的像为一个理想的艾利斑，而受到大气的影响之后，能量就会变得分散。定义点光源通过一个受大气影响系统的点扩散函数为视宁度盘（seeingdisc），而视宁度盘的大小就称为视宁度。

由于镜面的加工与支撑的要求越来越高，其误差要求甚至越来越接近纳米级，故在大口径镜面加工检测、系统装调检测的过程中，镜面视宁度的影响越来越不可忽略。根据1979年对于两米五口径望远镜的检测，当镜面视宁度起主导作用时，其75%能量集中半径为6″，与其不起主导作用时（1″）相比，升高了500%。两米五望远镜的衍射极限为0.1″级别，可见，大气视宁度对于大口径望远镜的影响虽然很大，而镜面视宁度如果不能很好的控制，对于成像质量的影响更是巨大的。

受制于镜面视宁度的影响，光学望远镜系统的设计与配备也会采取相应的技术措施。因此，镜面视宁度的研究对光学望远镜系统，尤其是大口径光学望远镜系统的设计、光学加工检测、系统装调检测都重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种镜面视宁度测量装置，以解决现有的光线望远镜的镜面视宁度难以精确检测的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种镜面视宁度测量装置，用于对光学镜面的镜面视宁度进行测量，包括：

热控系统，设于光学镜面下部，用于将光学镜面控制在设定的温度范围；

导流系统，设于光学镜面的上风口侧，用于对光学镜面表面的气流状态进行切换控制；

自准直系统，位于光学镜面的一端，用于检测经光学镜面成像后的光线偏离量。

进一步地，自准直系统包括两台电子自准直仪，分别位于光学镜面X轴、Y轴的一侧，每台电子自准直仪后端均设有具有采集功能的CCD图像传感器。

进一步地，热控系统包括：

制冷/制热系统，位于光学镜面的下风口，用于生成换热用的冷源或者热源；

循环系统，用于将制冷/制热系统产生的冷/热空气导向光学镜面并带走与光学镜面进行热交换后的热/冷空气。

进一步地，导流系统为用于打散光学镜面表面的湍流的风扇或者气刀。

进一步地，本发明镜面视宁度测量装置还包括：

温度传感系统，用于检测光学镜面的镜面温度是否符合设定条件。

进一步地，温度传感系统包括：

红外相机，用于非接触式检测光学镜面的镜面温度。

进一步地，本发明镜面视宁度测量装置还包括：

振动传感器，与自准直系统相连，用于检测光学镜面的振动信号并将检测得到的振动信号传递给自准直系统进行数据校正。

进一步地，光学镜面为用于大口径光学望远镜的镜面。

本发明具有以下有益效果：