鏡面視寧度測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)望遠(yuǎn)鏡控制領(lǐng)域，特別地，涉及一種鏡面視寧度測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)望遠(yuǎn)鏡朝著更大口徑方向發(fā)展，并帶動與之相關(guān)的系統(tǒng)工程、光學(xué)機(jī)械加工制造、系統(tǒng)集成等相關(guān)技術(shù)發(fā)展，已成為光學(xué)望遠(yuǎn)鏡發(fā)展的主流趨勢。隨著望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的發(fā)展，大口徑、高集光能力成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。隨著系統(tǒng)的性能指標(biāo)提高，由于鏡面視寧度所引起像質(zhì)的損失已經(jīng)越來越不可忽略。
[0003]視寧度(Seeing)，是用于描述天文觀測的目標(biāo)受大氣湍流的影響而看起來變得模糊和閃爍程度的物理量。本質(zhì)來講，是指波前(wave front)經(jīng)過湍流之后與理想波前的光程差(deviat1n of optical path, DOP)。具體來說，視寧度分為大氣視寧度、圓頂視寧度以及鏡面視寧度。大氣視寧度主要是指由于光線通過大氣傳播，在長距離的傳播路徑上由于積分作用所產(chǎn)生的像差，其矯正主要通過自適應(yīng)光學(xué)元件。圓頂視寧度主要指的是圓頂一方面保護(hù)了望遠(yuǎn)鏡免受外界的擾動，另一方面也制造了一個小環(huán)境，當(dāng)小環(huán)境與大環(huán)境發(fā)生物質(zhì)能量交換，勢必會引起視寧度的變化。圓頂視寧度問題主要是由圓頂內(nèi)的環(huán)境控制系統(tǒng)來解決，同時，隨著近幾年來研究的深入，敞開式的圓頂被更加廣泛的應(yīng)用，圓頂視寧度的影響也相應(yīng)下降。鏡面視寧度，主要是指由于鏡面表面的湍流所導(dǎo)致的像質(zhì)下降。根據(jù)鏡面的氣體流動情況，可以分為自然對流，強(qiáng)迫對流以及介于兩者之間的混合對流。對于自然對流，主要是由上浮的熱空氣主導(dǎo)；而對于強(qiáng)迫對流的情況，主要是被打碎的湍流分布在鏡面之上。
[0004]—顆遙遠(yuǎn)天體所發(fā)出的光線被望遠(yuǎn)鏡成像，在不受大氣湍流影響的條件下，在望遠(yuǎn)鏡像面上所成的像為一個理想的艾利斑，而受到大氣的影響之后，能量就會變得分散。定義點光源通過一個受大氣影響系統(tǒng)的點擴(kuò)散函數(shù)為視寧度盤(seeing disc)，而視寧度盤的大小就稱為視寧度。
[0005]由于鏡面的加工與支撐的要求越來越高，其誤差要求甚至越來越接近納米級，故在大口徑鏡面加工檢測、系統(tǒng)裝調(diào)檢測的過程中，鏡面視寧度的影響越來越不可忽略。根據(jù)1979年對于兩米五口徑望遠(yuǎn)鏡的檢測，當(dāng)鏡面視寧度起主導(dǎo)作用時，其75%能量集中半徑為6"，與其不起主導(dǎo)作用時(1〃)相比，升高了 500%。兩米五望遠(yuǎn)鏡的衍射極限為0.1"級別，可見，大氣視寧度對于大口徑望遠(yuǎn)鏡的影響雖然很大，而鏡面視寧度如果不能很好的控制，對于成像質(zhì)量的影響更是巨大的。
[0006]受制于鏡面視寧度的影響，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的設(shè)計與配備也會采取相應(yīng)的技術(shù)措施。因此，鏡面視寧度的研究對光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，尤其是大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的設(shè)計、光學(xué)加工檢測、系統(tǒng)裝調(diào)檢測都重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種鏡面視寧度測量裝置，以解決現(xiàn)有的光線望遠(yuǎn)鏡的鏡面視寧度難以精確檢測的技術(shù)問題。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種鏡面視寧度測量裝置，用于對光學(xué)鏡面的鏡面視寧度進(jìn)行測量，包括:
熱控系統(tǒng)，設(shè)于光學(xué)鏡面下部，用于將光學(xué)鏡面控制在設(shè)定的溫度范圍；
導(dǎo)流系統(tǒng)，設(shè)于光學(xué)鏡面的上風(fēng)口側(cè)，用于對光學(xué)鏡面表面的氣流狀態(tài)進(jìn)行切換控制;
自準(zhǔn)直系統(tǒng)，位于光學(xué)鏡面的一端，用于檢測經(jīng)光學(xué)鏡面成像后的光線偏離量。
[0009]進(jìn)一步地，自準(zhǔn)直系統(tǒng)包括兩臺電子自準(zhǔn)直儀，分別位于光學(xué)鏡面X軸、Y軸的一側(cè)，每臺電子自準(zhǔn)直儀后端均設(shè)有具有采集功能的CCD圖像傳感器。
[0010]進(jìn)一步地，熱控系統(tǒng)包括:
制冷/制熱系統(tǒng)，位于光學(xué)鏡面的下風(fēng)口，用于生成換熱用的冷源或者熱源；
循環(huán)系統(tǒng)，用于將制冷/制熱系統(tǒng)產(chǎn)生的冷/熱空氣導(dǎo)向光學(xué)鏡面并帶走與光學(xué)鏡面進(jìn)行熱交換后的熱/冷空氣。
[0011]進(jìn)一步地，導(dǎo)流系統(tǒng)為用于打散光學(xué)鏡面表面的湍流的風(fēng)扇或者氣刀。
[0012]進(jìn)一步地，本發(fā)明鏡面視寧度測量裝置還包括:
溫度傳感系統(tǒng)，用于檢測光學(xué)鏡面的鏡面溫度是否符合設(shè)定條件。
[0013]進(jìn)一步地，溫度傳感系統(tǒng)包括:
紅外相機(jī)，用于非接觸式檢測光學(xué)鏡面的鏡面溫度。
[0014]進(jìn)一步地，本發(fā)明鏡面視寧度測量裝置還包括:
振動傳感器，與自準(zhǔn)直系統(tǒng)相連，用于檢測光學(xué)鏡面的振動信號并將檢測得到的振動信號傳遞給自準(zhǔn)直系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。
[0015]進(jìn)一步地，光學(xué)鏡面為用于大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的鏡面。
[0016]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明鏡面視寧度測量裝置，通過采用熱控系統(tǒng)對光學(xué)鏡面的溫度進(jìn)行控制，使得鏡面溫度處于設(shè)定的恒定區(qū)間；采用導(dǎo)流系統(tǒng)對光學(xué)鏡面表面的氣流狀態(tài)進(jìn)行切換控制，使得鏡面表面可以在自然對流和強(qiáng)迫對流狀態(tài)下切換；從而模擬鏡面實際工作時的狀態(tài)，且通過具備記錄功能的自準(zhǔn)直系統(tǒng)檢測記錄光線偏離，從而實現(xiàn)了基于波前斜率的鏡面視寧度測量分析，本發(fā)明測量裝置不僅可以模擬各種需要的視寧度邊界條件，滿足望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)設(shè)計、鏡面加工檢測的需求，還可以對已經(jīng)裝機(jī)的系統(tǒng)進(jìn)行視寧度的實際測量，以對工作狀態(tài)誤差進(jìn)彳T標(biāo)定。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例鏡面視寧度測量裝置的方框示意圖；
圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例鏡面視寧度測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明: 10、光學(xué)鏡面；
20、熱控系統(tǒng)；
30、導(dǎo)流系統(tǒng)；
40、自準(zhǔn)直系統(tǒng)；
50、振動傳感器。
【具體實施方式】
[0020]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0021]參照圖1及圖2，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種鏡面視寧度測量裝置，用于對光學(xué)鏡面10的鏡面視寧度進(jìn)行測量，包括:
熱控系統(tǒng)20，設(shè)于光學(xué)鏡面10下部，用于將光學(xué)鏡面10控制在設(shè)定的溫度范圍；使得光學(xué)鏡面10工作的恒定溫度區(qū)間；
導(dǎo)流系統(tǒng)30，設(shè)于光學(xué)鏡面10的上風(fēng)口側(cè)，用于對光學(xué)鏡面10表面的氣流狀態(tài)進(jìn)行切換控制；使得鏡面表面可以在自然對流和強(qiáng)迫對流狀態(tài)下切換。優(yōu)選地，導(dǎo)流系統(tǒng)30為用于打散光學(xué)鏡面10表面的湍流的風(fēng)扇或者氣刀，開啟風(fēng)扇或者氣刀，打散鏡面表面的湍流，使得鏡面處于強(qiáng)迫對流狀態(tài)，在檢測自然對流工況下的視寧度則不開啟。
[0022]自準(zhǔn)直系統(tǒng)40，位于光學(xué)鏡面10的一端，用于檢測經(jīng)光學(xué)鏡面10成像后的光線偏離量，從而實現(xiàn)了基于波前斜率的鏡面視寧度測量分析。
[0023]本實施例通過采用熱控系統(tǒng)20對光學(xué)鏡面10的溫度進(jìn)行控制，