本发明专利技术提供一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，包括太阳望远镜系统（1），光纤夹具插槽（2），面阵光纤夹具端（3），支撑圆盘（4），刚性连接体（5），电动旋转台（6），光纤束（7），线阵光纤夹具端（8），狭缝式光栅光谱仪（9），成像系统（10），计算机数据处理系统（11）和旋转角度控制器（12），通过光纤束连接望远镜焦面和后端的狭缝式光栅光谱仪，依据简单的光纤束柔性传像原理，将进入狭缝式光谱仪的太阳像进行中继，并通过柔性旋转实现对太阳像范围进行变换。本发明专利技术结构小、重量轻，使用简单，结构灵活，能够实现望远镜系统与光谱仪在空间上的分离，光谱仪的位置及其摆放范围不受限制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳望远镜狭缝式太阳光栅光谱仪的像消旋装置。
技术介绍
地基式大口径太阳望远镜都是采用地平式机架结构，因此在跟踪太阳进行观测时就需要转动望远镜的方位轴和俯仰轴的协调联动，由于望远镜的方位轴和俯仰轴均不与地球的自转轴平行，所以在望远镜跟踪太阳进行观测时就会在望远镜焦面上的太阳像存在像旋转的问题(程景全.天文望远镜的原理和设计.北京:中国科学技术出版社，2003:95-96.)。而像旋转将给实时目标的识别、图像处理和后端的科学仪器如光谱仪的工作都带来了严重的问题，因此必须消除望远镜的像旋转问题。 目前，消除视场像旋转的方法主要有光学消旋和机械消旋。机械消旋的方法是直接采用高功率的电机直接转动光谱筒的方式实现，即后端的整个光谱仪随视场旋转来实现，其实现难度大，对系统的电控和机械要求严格。目前美国的4米ATST太阳望远镜采用此种消旋方式。常见的光学消旋包括K镜和道威棱镜，K镜和道威棱镜都能实现视场像消旋。道威棱镜是最早用于望远镜视场的像消旋，而道威棱镜则是受工作波段的限制，只能工作于可见光波段，对后端的光谱仪是不合适的。目前望远镜消旋常采用K镜，如美国威尔逊山天文台胡克100英寸望远镜在Coude焦点前就安装了 K镜消旋装置(SCOTT W T.UnISISfield de-ratator, 2000), 1.5米的德国太阳望远镜GREGOR也是是采用K镜进行光学消旋(Manuel Collados et al, 〃A high-resolution spectrograph for the solar telescopeGREGOR", 2008)，国内云南天文台的1.2米望远镜也是采用K镜消旋(鞠青华；1.2米地平式望远镜视场旋转研究与消旋;中国科学院研究生院(云南天文台)；2008年)。但是K镜对装校要求极高，其要求K镜的光轴、K镜的自转轴和望远镜系统的光轴三轴合一。本专利技术基于以上背景，提出一种可用于太阳望远镜狭缝式太阳光栅光谱仪的像消旋装置。通过采用光纤束来连接望远镜系统和狭缝式太阳光栅光谱仪，通过电动旋转台驱动支撑圆盘上的面阵光纤阵列旋转，其转速和方向与焦面上的太阳像转速和方向相同，从而实现望远镜焦面上的太阳像消旋。本专利技术借助光纤柔软、重量轻和易弯曲的特点，改变了传统的光学仪器刚性连接的方式，提高了狭缝式太阳光谱仪与望远镜连接的灵活性；能够实现望远镜系统与光谱仪在空间上的分离，其位置和空间摆放范围不受限制，有利于光谱仪小型化的实现。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:针对传统的像消旋技术如光学消旋和机械消旋技术受限于光学调试、电控和机械控制严格等问题，提出了一种相对现有的消旋结构更简单、体积更小和更容易实现的消旋装置，以避开传统的像消旋技术所遇到的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，包括:太阳望远镜系统，光纤夹具插槽，面阵光纤夹具端，支撑圆盘，刚性连接体，电动旋转台，光纤束，线阵光纤夹具端，狭缝式光栅光谱仪，成像系统，计算机数据处理系统和旋转角度控制器；其中:该太阳望远镜系统为地基式大口径太阳望远镜，把太阳像成像在该太阳望远镜的焦面，由于地基式大口径太阳望远镜采用地平式机架结构，在跟踪太阳观测时，该太阳望远镜所在的地平经圈相对于太阳运行的赤经圈是在不断的变化的，在该太阳望远镜的焦面上采集到的太阳像就会随着该太阳望远镜方位轴和高度轴而旋转，即像旋，通常用星位角P来表示，其星位角的位置和变化速度分别由(I)式和(2)式表示，具体如下:权利要求1.一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，包括:太阳望远镜系统(1)，光纤夹具插槽(2)，面阵光纤夹具端(3)，支撑圆盘(4)，刚性连接体(5)，电动旋转台(6)，光纤束(7)，线阵光纤夹具端(8)，狭缝式光栅光谱仪(9)，成像系统(10)，计算机数据处理系统(11)和旋转角度控制器(12)； 其中:该太阳望远镜系统(I)为地基式大口径太阳望远镜，把太阳像成像在该太阳望远镜的焦面，由于地基式大口径太阳望远镜采用地平式机架结构，在跟踪太阳观测时，该太阳望远镜所在的地平经圈相对于太阳运行的赤经圈是在不断的变化的，在该太阳望远镜的焦面上采集到的太阳像就会随着该太阳望远镜方位轴和高度轴而旋转，即像旋，通常用星位角P来表示，其星位角的位置和变化速度分别由(I)式和(2)式表示，具体如下:2.根据权利要求1所述的一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，其特征在于:支撑圆盘(4)的插槽宽度可调，满足面阵光纤夹具端(3)的插入。3.根据权利要求1所述的一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，其特征在于:所述的支撑圆盘(4)和刚性连接体(5)是面阵光纤阵列(3)和电动旋转台(6)之间最适合的支撑结构。4.根据权利要求1所述的一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，其特征在于:所述的面阵光纤夹具端(3)和线阵夹具端(8)均能实现其他面阵形式的的排列。5.根据权利要求1所述的一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，其特征在于:所述的电动旋转台(6)的负载根据支撑圆盘(4)和刚性连接体(5)来定；其转角转过180度后置零，继续下个周期的像消旋过程。6.根据权利要求1所述的一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，其特征在于:所述的电动旋转台(6)的台面可以任意正反旋转，方便读数和初始定位。7.根据权利要求1所 述的一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，其特征在于:所述的放在望远镜焦面的面阵光纤夹具端(3)通过光纤耦合器把望远镜焦面上的太阳像耦合进面阵光纤夹具端(3)。全文摘要本专利技术提供一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，包括太阳望远镜系统(1)，光纤夹具插槽(2)，面阵光纤夹具端(3)，支撑圆盘(4)，刚性连接体(5)，电动旋转台(6)，光纤束(7)，线阵光纤夹具端(8)，狭缝式光栅光谱仪(9)，成像系统(10)，计算机数据处理系统(11)和旋转角度控制器(12)，通过光纤束连接望远镜焦面和后端的狭缝式光栅光谱仪，依据简单的光纤束柔性传像原理，将进入狭缝式光谱仪的太阳像进行中继，并通过柔性旋转实现对太阳像范围进行变换。本专利技术结构小、重量轻，使用简单，结构灵活，能够实现望远镜系统与光谱仪在空间上的分离，光谱仪的位置及其摆放范围不受限制。文档编号G01J3/28GK103234630SQ20131013823公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月21日 优先权日2013年4月21日专利技术者郑联慧, 顾乃庭, 饶长辉 申请人:中国科学院光电技术研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，包括：太阳望远镜系统（1），光纤夹具插槽（2），面阵光纤夹具端（3），支撑圆盘（4），刚性连接体（5），电动旋转台（6），光纤束（7），线阵光纤夹具端（8），狭缝式光栅光谱仪（9），成像系统（10），计算机数据处理系统（11）和旋转角度控制器（12）；其中：该太阳望远镜系统（1）为地基式大口径太阳望远镜，把太阳像成像在该太阳望远镜的焦面，由于地基式大口径太阳望远镜采用地平式机架结构，在跟踪太阳观测时，该太阳望远镜所在的地平经圈相对于太阳运行的赤经圈是在不断的变化的，在该太阳望远镜的焦面上采集到的太阳像就会随着该太阳望远镜方位轴和高度轴而旋转，即像旋，通常用星位角p来表示，其星位角的位置和变化速度分别由（1）式和（2）式表示，具体如下：tanp=sinttanφcosδ-sinδcost---(1)dpdt=-cosφcosAsinZ---(2)其中，A和Z分别表示天体的方位角和天顶距，方位角A以正北为零点，向东为正，向西为负，天顶距Z以天顶为零点，其范围是0°～90°，φ为望远镜所在的地理纬度，δ和t分别表示被观测目标的赤纬和时角；为消除该太阳望远镜的焦面上的像旋转，在狭缝式光栅光谱仪和该太阳望远镜中引入一个像消旋装置，并把像消旋装置放在该太阳望远镜的焦面处代替光谱仪的狭缝，就能实现像消旋，其具体的消旋方式是：把面阵光纤阵列（3）插入支撑圆盘（4）中，由刚性连接体（5）实现支撑圆盘（4）与电动旋转台（6）的连接，通过电动旋转台（6）驱动支撑圆盘（4）旋转，并与太阳像同方向同速度旋转，假设在该太阳望远镜跟踪太阳的过程中，在该太阳望远镜焦面上太阳像的星位角变化速度为因此确定电动旋转台的转速也为并且旋转方向与太阳像相同，就能在固定于太阳光栅光谱仪的狭缝处的线阵光纤夹具端的太阳像不动，从而消除了太阳像旋转的问题，同时实现了该太阳望远镜与光谱仪的分离，改变了传统的光谱仪刚性连接结构，提高了狭缝式太阳光谱仪与该太阳望远镜连接的灵活性；由φ为望远镜所在的地理纬度是已知量，方位角A和天顶距Z是望 远镜跟踪时能提供的参量，由此可以得出望远镜焦面上太阳像实时旋转的速度为所以通过旋转角度控制器（12）对计算机数据系统（11）提供的A和Z控制电动旋转台（6）的旋转角度为即能消除望远镜焦面上的太阳像旋转；其中，δ和t分别表示被观测目标的赤纬和时角，φ为望远镜所在的地理纬度，p为像旋开始时的星位角，也是旋转角度控制器（12）的初始星位角，经过这一步处理后的消旋图像就能与世界上其他地理纬度的望远镜的图像进行统一的换算，并且不换算不影响实际的结果。FDA00003078858900013.jpg,FDA00003078858900014.jpg,FDA00003078858900015.jpg,FDA00003078858900021.jpg,FDA00003078858900022.jpg,FDA00003078858900023.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑联慧，顾乃庭，饶长辉，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。