[发明专利]一种用于太阳望远镜热光阑的实时测温系统及测温方法

说明书

本发明提供了一种用于太阳望远镜热光阑的实时测温系统，包括检测系统和计算机处理系统，检测系统包括温差检测装置、温度检测装置、流量计和监视相机；温差检测装置、温度检测装置、流量计和监视相机的检测输出均与计算机处理系统连接，计算机处理系统根据检测输出值与热光阑表面各点待测温度值之间的函数关系，得到热光阑温度场的实时温度。本发明的测温系统结合测温方法为热光阑温控系统提供了测温数据，实现了对于热光阑反光面温度场的实时精确测量。

技术领域

本发明涉及太阳望远镜热视场光阑温控技术领域，尤其是涉及一种用于太阳望远镜热光阑的实时测温系统及测温方法。

背景技术

太阳望远镜作为实时监测、研究太阳活动规律的主要观测仪器，正如其它类型天文望远镜一样，现今太阳望远镜也以扩大其口径作为主要技术指标，因为大口径的太阳望远镜主要具有如下两点优势：1、口径越大，空间分辨率越高；2、增加其聚光能力。

随着太阳望远镜口径扩大，为了减轻后端光学系统热压力，大口径太阳望远镜视场外能量往往需要提前控制或处理掉。现代大口径太阳望远镜多采用格里高利结构，在主镜M1和副镜M2之间的焦点F1处安装视场光阑(亦称为热光阑)，作用是控制视场，仅允许视场内光线通过；视场外的光线或反射或吸收，不再继续传播。

视场光阑处的局部视宁度对望远镜最终成像效果有着重要影响，视场光阑位于望远镜的焦面上，承受的热载荷最高，产生热致湍流的效应最明显；同时其与像面互为共轭关系，视场光阑发热产生的湍流会引起像面抖动、像面离焦、像质下降等恶劣影响。通过计算机仿真实验表明：为抑制热致湍流对成像产生的不利影响，需要控制光阑反光面温度，使其温度分布均匀并接近于环境温度。现有技术通过在光阑体内部设置冷却腔，通入低于环境温度的冷却液对其进行温控。由于热光阑温度场随观测条件(太阳辐照度、光斑照射位置)和自身因素(光洁度、膜层老化程度)的影响而变化，因此对其温度场的实时测量具有重要意义，以便在热光阑温度场变化时对温控系统做出及时调整。值得指出的是，关于热光阑测温，仅获得一个表面平均温度数值是不够的，需获得表面温度空间分布情况(温度场)才行；因为热光阑被太阳光斑加热后，表面温度场分布极其不均匀，只有在获得温度场后，根据成像光线的空间分布与热光阑的温度场分布之间的相对位置关系才能够评估热光阑温控效果对成像效果产生的影响，以便给温控系统的判断与调节提供依据。

但是，由于光阑体位于望远镜焦点F1处，承受能量密度极高，温度场测量很困难。原因是：1、接触式测温：测温装置若安装在阳光照射区，由于其吸收率高于光阑反光面，受光照后其温度测量值更高，且在强光照射下其自身易被烧毁；其还会破坏光阑体反光面光洁度，导致光阑体吸收更多的热量并产生大量杂散光；若是将测温装置安装在其它位置，又无法测量得到的被照射区域核心温度。2、非接触式测温，主要是红外辐射测温，通过测量被测物自身热辐射来间接测量其温度，亦有两个困难，一是测温同时易受强太阳光干扰，焦点位置阳光汇聚后产生的漫射光很强，强烈的太阳漫射杂散光噪声掩盖了光阑体的热辐射信号，无法直接用该方法进行测温；二是热光阑反光面光洁度较高，易反射周围环境热辐射，导致测量系统接收到的辐射信号，来自光阑体的少而来自周围环境的多，测温过程中易受到周围环境热辐射干扰，影响热像仪对热光阑测温的准确度。

因此，现有技术仍存在无法对太阳望远镜热光阑温度场进行实时精确测量的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于太阳望远镜热光阑的实时测温系统及测温方法，该测温系统结合测温方法为热光阑温控系统提供了测温数据，实现了对于热光阑反光面温度场的实时精确测量。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于太阳望远镜热光阑的实时测温系统，该测温系统可获得热光阑表面温度空间分布情况(温度场)，包括检测系统和计算机处理系统，所述检测系统包括温差检测装置、温度检测装置、流量计和监视相机；