[发明专利]一种测量射电望远镜主天线的反射面连接点变形的阵列光电系统

说明书

本发明请求保护一种测量射电望远镜主天线的反射面连接点变形的阵列光电系统，用于测量射电望远镜PT‑70(Suffa)主天线反射面连接点的变形情况，包括位于主镜基环上的24个基本单元，以及固定在PT‑70主天线反射面连接点上的多个红外激光光源。基本单元包括一个带有紧固件的物镜、带有调节装置的CMOS阵列接收器、3个基板和3根柱子，物镜和阵列接收器分别固定在基板上，3根柱子用于保证基本单元的刚度，每个基本单元的物镜都朝向天线顶部，两个相邻主轴之间的角度为15°。本发明具有结构简单、视场大、景深深、工作距离短等优点，可以实现多点位移的实时测量，可以测量直径为70m的射电望远镜PT‑70主天线反射面连接点的变形情况。

技术领域

本发明属于本发明属于光学测量仪器领域，具体是一种测量射电望远镜主天线的反射面连接点变形的阵列光电系统，提出并研究了一种新型光学测量仪器，用于测量射电望远镜主天线的反射面连接点连接点的变形情况。

背景技术

雷达测量系统在检测宇宙中物体的信息方面起着重要作用，并且要求雷达信号在毫米级的波长范围。许多研究人员正致力于建设射电望远镜便于对毫米级波段的信号收集，比如日本的：NRAO 45，LMT 50(墨西哥)，SRT 64(意大利)，GBT 100(美国)和中国(天眼)等。以俄罗斯雷达系统PT-70(Suffa)为例，射电望远镜天线由1200个反射镜镶嵌而成，直径为70m。目前抛物形天线弧面的组建具有相当高的技术性能要求，天线弧面随温度的变化或者承受重力的变化会引起雷达天线弧面的各个连接表面或者连接点变形，这种变形的误差常常能够达到30mm。为了自动化测量误差，需要一套控制系统，根据真实的雷达天线弧面各连接点的变形数据来做出补偿。在这套控制系统里最关键的信息为：在相对标准状态下，雷达天线弧面的各个反射面之间的直线位移情况。

伴随着光电仪器的生产工艺与光学测量技术的进步，现在人们已经可以运用光电仪器实现物体空间坐标信息的远程高速测量的初步检测。2015年，吴等人提出了一种基于非正交轴系统的新型激光经纬仪测量系统，以减少测量系统的误差，在测量半径3m内，Pauta标准的测量精度为±1mm。一种新颖的相干干涉双频激光雷达，融合了激光和无线电探测以及测距和测距范围，范围和速度测量的有限测量范围限制了雷达系统PT-70(Suffa)的应用。吴等人提出了一种使用频率梳和可调谐激光器进行绝对距离测量的多重外差法。通过调整梳齿重复频率，非模糊度范围可达105米。但是，只能在高达30米的范围内确保测量精度。2017年，通过电光双梳相互测量实现了室外基线长达1.2km的长距离测量，然而该测量系统易受温度影响，不利于同时测量多个部件。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出并研究了一种测量射电望远镜主天线的反射面连接点变形的阵列光电系统，用于测量射电望远镜PT-70(Suffa)主天线反射面连接点的变形，包括位于PT-70主天线基环上的24个基本单元，以及固定在若干PT-70主天线反射面连接点上的红外激光光源。

进一步地，所述基本单元包括一个带有紧固件的物镜、带有调节装置的CMOS阵列接收器、3个基板和3根柱子，物镜和CMOS阵列接收器分别固定在基板上，3根柱子用于固定基板，保证基本单元的刚度，每个基本单元的物镜都朝向主天线顶部，两个相邻基本单元的主轴之间的角度为15°。

进一步地，所述每一个主天线反射面连接点是相近的4块反射面相交而成的连接点，每个连接点上固定一个红外激光光源作为瞄准目标。红外激光光源发出的激光束经物镜聚焦在相应CMOS接收器的焦平面上。通过检测激光束成像的位移，可以测量连接点的变形情况。从图3可以看出，基本单元的图像分析仪包括一个物镜和19个CMOS阵列所组成的接收器，每个基本单元可以检测到19个雷达天线上连接点的变形情况。因此基于24个基本单元阵列的测量系统可以实现对24*19＝456个连接点的测量。