[发明专利]一种整层大气光学湍流三参数综合测量方法

说明书

本发明公开了一种整层大气光学湍流三参数综合测量方法，包括以下步骤：1、选取口径300mm及以上的望远镜接收经过整层大气的平行光；2、在现有大气相干长度和等晕角两参数测量仪的基础上，利用探测器接收望远镜未被利用光瞳面积(为叙述方便，该部分面积简称R)上的全部光强；3、结合两参数测量仪子孔中的光强数据，计算整个望远镜通光孔径上的光强起伏方差可以得到倾斜等晕角，也即第三个参数。本发明能够实时连续测量大气相干长度、等晕角和倾斜等晕角三参数，首次实现一个仪器同时测量湍流三参数；在现有两参数测量仪基础上测量第三参数，且仪器改动较少、易于实现，物尽其用、性价比高。

技术领域

本发明属于光波大气传输技术领域，具体涉及一种整层大气光学湍流三参数综合测量方法。

背景技术

m阶湍流矩(μ_m)定义为折射率结构常数在湍流路径上的积分，其中路径权重函数为路径位置变量z的m次方，即L为光在湍流路径上的传播距离。目前在湍流效应评估中运用最多的两个湍流矩是0阶矩μ₀和5/3阶矩μ_5/3，分别对应于天文选址中测量的大气相干长度r₀和等晕角θ₀。实际上还有一个重要的湍流矩没被利用，即湍流二阶矩μ₂，其对应于整层大气的倾斜等晕角θ_TΑ，与湍流非等晕性误差有关。非等晕性误差的相位zernike模式各阶项可以近似用二阶矩μ₂来表示，μ₂可以用来评估实际有效的角度非等晕性误差、聚焦非等晕性误差、以及转换成倾斜等晕角。

鉴于湍流二阶矩的重要性，申请人认为在湍流效应评估中，除了监测r₀、θ₀外，还应该监测二阶矩μ₂(或者说倾斜等晕角θ_TΑ)。现有大气相干长度和等晕角两参数测量仪(本文中简称两参数测量仪)采用口径300mm以上望远镜(折反式，中间有次镜遮拦)，在其前端开设两个通光子孔，利用DIMM原理测量r₀，恒星闪烁法测量θ₀；但能同时测量r₀、θ₀以及θ_TΑ三参数的仪器未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种整层大气光学湍流三参数综合测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种整层大气光学湍流三参数综合测量方法，包括以下步骤：

步骤1：选取口径300mm及以上的望远镜接收经过整层大气的平行光；

步骤2：在现有大气相干长度和等晕角两参数测量仪的基础上，利用探测器接收望远镜未被利用光瞳面积(为叙述方便，该部分面积简称R)上的全部光强；

步骤3：结合两参数测量仪子孔中的光强数据，计算整个望远镜通光孔径上的光强起伏方差可以得到倾斜等晕角，也即第三个参数。

优选的，对第三个参数倾斜等晕角的测量流程如下：

S1：设现有两参数测量仪两个子孔接收到的恒星光强值分别为I₁和I₂，剩余光瞳面积上的光强为I₃，则整个望远镜通光孔径(由于折反式望远镜光瞳中心存在次镜，该通光孔径是一个圆环)上的总光强为I₀＝I₁+I₂+I₃，计算圆环孔径上的相对光强起伏方差(简称孔径闪烁)：

其中为光强的方差，括号 代表统计平均，统计样本不低于200；

S2：将孔径闪烁转换为对数振幅起伏方差σ²_χΑ：