射电望远镜天线的指向精度测量系统设计

指向精度是衡量大口径射电望远镜天线电轴指向准确度的重要指标,如何准确地测量出天线的指向精度对使用者而言尤为重要。针对射电天文望远镜的工作特点,提出了采用射电星作为发射源进行天线指向精度测量的方法,以方位轴为例介绍了测量基本原理,根据测量需要对系统软硬件进行了设计,对实际测量和处理过程进行了描述,给出了测量结果和分析。结果表明该方法可以快捷、准确地测出天线在全天区的指向精度。     

面天线结构动态误差对指向精度的影响

对影响系统指向精度的结构因素做了分析,给出了圆抛物面天线结构动态误差对波束方向影响的计算方法,完善了系统指向精度的计算方法。以50m口径射电望远镜为例做了计算,计算结果为望远镜的结构设计提供了指导。     

支撑变形对亚纳米级面形检测精度的影响

光刻投影物镜中透物镜的面形精度是影响光学系统成像质量的关键因素之一,而支撑变形是影响面形精度的一个非常重要的因素.为提高大口径透镜的光学检测复现性,设计了一种整体式柔性支撑结构,分析了重力作用下弹片数量和各尺寸参数等对透镜面形精度及复现精度的影响.分析结果表明:增加弹片数量、减小支撑距离透镜中心的距离及增大弹片厚度可使透镜的变形减小;可以通过缩短弹片长度、增加弹片厚度及弹片数量来提高复现精度.根据各影响因素与复现性的关系分析得到的优化参数下的复现精度为0.21 nm rms,能够满足深紫外光刻投影物镜中透镜的高精度面形要求.     

直径6m抛物面天线指向精度校核计算

本文简述6m口径抛物面天线的结构设计型式和工作环境在八级风至十二级风载荷等级下，天线抗风力指向精度的计算模型的建立和具体计算方法。目的是对抛物面天线进行校核和优化设计。     

热透镜谐振腔参数对指向精度的影响

从谐振腔理论出发,论证了谐振腔参数与谐振腔灵敏度对热透镜谐振腔指向精度的影响,计算了经过优化后的热透镜谐振腔参数,并通过实验测量了不同谐振腔参数下输出激光的指向精度。实验结果表明,优化后的热透镜谐振腔具有较高的指向精度。     

TM65 m天线基础和轨道沉降及对天线指向的影响

天马望远镜（简称TM65 m）所建地区属于软土层,为保证望远镜高指向精度,需要坚实的基础支撑高精度的方位轨道平面。2012年7月~2015年7月,基于精密水准测量系统,采用闭合法对基础沉降及轨道面精度共进行了11次测量。测量数据表明基础沉降逐渐趋于均匀沉降,轨道面均方根误差为0.47 mm。测量结果显示天线的基础沉降和轨道面高程随方位角的变化具有相关性,说明基础沉降直接影响了轨道面的精度。采用实验、仿真和理论相结合的方法分析轨道面不平度引起的天线方位轴在东西和南北方向的误差。首先,线性插值测量的轨道不平度数据,提取某方位角对应的天线方位滚轮6支点的高程,然后将高程差作为约束边界条件施加到有限元模型上,最终仿真分析获得不同方位角下方位轴的倾斜量。同时,利用安装在天线座架上的电子倾斜仪对轨道面不平度进行测量,建立了倾斜仪x和y向输出数据与方位轴倾斜及对应方位角的关系模型,经拟合计算得到方位轴的倾斜量随方位角的变化关系曲线。仿真和理论分析结果具有很好的一致性,轨道面不平度对指向精度的影响在4内,分析结果为天线指向模型修正提供了依据。     

65m射电望远镜天线结构指向精度分析与设计

针对国内口径最大、精度最高的65 m射电望远镜天线,分析计算了其结构指向精度。介绍了轨道组合、枢轴组合和测角装置等关键部件的精度设计过程和结构误差,以及其他重力和环境因素引起的误差。通过结果分析、现场实测和长期工作,证明了天线结构设计指向精度的均方根误差达到11.8″,去掉系统误差,天线指向精度的均方根误差有望达到2″的精度。     

光电轴匹配对舰炮跟踪雷达指向精度的影响分析

本文针对装备支援保障过程中发现的一线操管人员对舰炮跟踪雷达光电轴匹配校准工作了解不多,重视程度不够的问题,从介绍雷达光电轴匹配的概念入手,围绕雷达光电轴匹配的重要意义展开,通过分析光电轴匹配与雷达指向精度关系,给出二者定量关系,强调了光电轴匹配误差对雷达精度,特别是航路捷径前后雷达方位角精度的显著影响,并结合典型真飞航路, 对这一结论予以印证,以达到提高部队认识,促进雷达标校工作有效开展的目的。     

极轴式望远镜主镜支撑结构对镜面变形的影响

根据极轴式望远镜的工作特点,以口径为700 mm的极轴式望远镜主镜室系统为例,确定了一套主镜支撑方案。借助于有限元分析软件MSC.Patran详细地建立了系统的有限元模型,选取多种工况,分析了系统在自重作用下的镜面变形情况,绘制了镜面变形误差PV值和RMS值的变化曲线。结果表明:镜面变形主要受角的影响,随着的增大而减小,径向支撑效果优于轴向支撑效果,镜面变形误差满足设计指标要求。在主镜室系统竖直放置时,利用Zygo干涉仪测得带支撑结构的镜面变形误差RMS值为28.48 nm,表明主镜在该支撑结构作用下的面形接近于加工检测时的状态,同时也验证了有限元模型的准确性。     

结构变形对测向天线精度的影响

主要研究了结构变形对测向精度的影响。通过测向天线采用五阵元体制算出了间距误差对相位的影响,分析了测向天线的测向算法。通过自重和风负荷的受力计算,给出了天线变形计算。通过计算有间距误差和无误差时的相位,得出了在受力变形时与理论相位差之间的误差。对于天线受力变形所引起的测向误差也给出了结果。为今后对测向天线进行机电综合分析提供了一种方法。     

光电产品空间全视场指向精度检测方法研究

光电产品空间指向精度是衡量光电系统的重要指标,如何准确地测量出光电产品的空间全视场指向精度对于光电系统而言尤为重要。根据光电系统的工作特点,提出了光电产品空间全视场指向精度测量原理与方法,以方位、俯仰轴为例介绍了测量的基本原理,给出了测量结果和分析。结果表明,该方法可以有效准确地测量出光电产品空间全视场的指向精度。     

白天卫星激光测距望远镜指向误差修正方法研究

白天卫星激光测距时,由于望远镜机架受太阳辐照和温度变化等因素影响,指向误差时变性较大,影响了对白天卫星的精确跟踪指向。针对卫星过境天区,提出了一种通过白天恒星监视,实现望远镜局部指向误差快速修正的方法,消除环境温度变化效应,实现高精度望远镜指向。以中国科学院上海天文台60 cm口径卫星激光测距系统为平台,应用短波截止滤光技术,实现了对亮于3等恒星的白天监视;并在卫星过境天区选择到6到7颗恒星进行观测,建立望远镜局部指向误差修正模型,以满足白天激光观测需求。该方法对白天卫星测距特别是高轨卫星等具有一定应用价值,也可推广到其他需白天目标观测的望远镜系统。     

地基望远镜风载数值分析

风载是影响地基望远镜性能的主要因素之一,为了研究风载荷的作用以及对望远镜性能的影响程度,首先建立了望远镜、圆顶和流场的几何模型。然后利用CFD(Computational Fluid Dynamics)分析了在外界风速为10 m/s 的情况下,3 种不同高角(30、60、120)流场中截面空气速度、压力、湍流动能以及主镜面的静压力的瞬态分布,最后通过有限元方法获得了主镜去除刚体位移后的面形。仿真结果表明,望远镜以不同高角观测时主镜面静压力功率谱密度与Gemini 望远镜的实测结果接近,真实模拟了风载荷的作用。由风载引起的镜面变形RMS 值分别为3.74E-1 nm,2.5E-2 nm,1.71E-1 nm,满足面形精度要求。     

65m射电望远镜面板精密成形原理与应用

针对上海天文台65 m射电望远镜主动反射面面板的工作特点及大面积、高精度面板的制造难题,提出基于“包络模具、蒙皮开缝、应力释放、真空负压”原理的面板精密成形技术.利用非线性有限元方法对成形过程进行数值模拟;分析得到型面曲率、蒙皮相对开缝长度及背筋高度等参数对成形精度的影响规律;优化了面板结构和成形工艺参数.最终研制的面板精度优于100μm,该技术已成功应用于上海65 m射电望远镜,可以为其他反射面天线的研制提供参考.     

利用光束后向散射提高激光跟踪发射精度方法

为提高激光跟踪发射系统激光发射指向精度,提出了一种通过测量发射激光后向散射光尖来修正激光发射指向误差的方法。在介绍系统光机结构及后向散射相关理论的基础上详细论述了光尖探测距离与视差的关系,根据天气情况和长期测量经验获得良好天气、中等天气和较差天气三种天气状况下光尖探测距离,进一步得出三种天气状况下视差修正量。在良好天气状况下,利用预定空间轨迹误差修正方式进行实验验证,对比光束后向散射法与靶板测量法所测得的激光发射指向精度,在预定的空间轨迹上两者测量误差为2.5,实验证明,利用光束后向散射法可以大大提高激光发射的指向精度。     

高精度视轴指向可变角度高光谱成像系统研究

研制了一套高精度视轴指向的可变角度高光谱成像系统,基于对指向镜的复合控制实现了高精度视轴指向和探测角度可变功能,实验室试验获取了高精度视轴指向的多角度高光谱图像,证明了系统方案的可行性。光机结构简单、体积小、重量轻,适合轻小型无人机应用,对多角度高光谱成像技术在林业上的应用具有一定的推广价值。     

射电望远镜主动面促动器的电磁辐射分析

主动面控制技术是当前大口径、高精度射电望远镜广泛使用的主动补偿技术,其包含的促动器在补偿面形精度的同时也辐射电磁波并影响射电天文观测。文中结合目前研究现状,对极低电磁辐射要求下的促动器进行辐射源分析,重点针对促动器控制板上信号建立数学模型,并选取晶振回路计算,合理设定印制板及器件的参数,通过Ansys 软件进行频域有限元分析,得到控制板晶振回路的辐射结果和规律。用近场测试验证了文中方法的有效性。该研究为促动器控制板的电磁兼容优化设计提供了验证方法,为降低主动面控制系统的电磁辐射奠定了基础。     

水平式望远镜静态指向误差的建模与修正

对水平式望远镜静态指向误差进行建模与修正。根据水平式望远镜具体构架,设立地平坐标系和照准坐标系,推导出水平坐标系、地平坐标系和照准坐标系之间的转换公式,考虑望远镜的三轴误差和编码器误差等因素,建立水平式望远镜静态指向误差补偿模型(以下简称本文模型)。通过实测得到的恒星坐标数据对球谐函数模型、基本物理参数模型及本文模型行修正验证,实验结果表明,某型水平望远镜采用本文模型修正后,设备总指向精度由修正前的150.96″,提高到4.12″,满足系统总体提出的精度要求,能够广泛地应用于科研和工程领域。