[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于太陽(yáng)光球或色球望遠(yuǎn)鏡平場(chǎng)測(cè)量的裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510933813.0
• 申請(qǐng)日: 2015-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105571828A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白先勇;劉四清;龔建村;崔延美;王怡然
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心
• 主分類(lèi)號(hào): G01M11/02
• 分類(lèi)號(hào): G01M11/02
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;劉振

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及實(shí)測(cè)太陽(yáng)物理領(lǐng)域，具體涉及一種用于太陽(yáng)光球或色球望遠(yuǎn)鏡平場(chǎng) 測(cè)量的裝置及方法。

背景技術(shù)

無(wú)論是夜天文和太陽(yáng)觀測(cè)用的科學(xué)望遠(yuǎn)鏡，抑或是天文愛(ài)好者使用的業(yè)余觀星 望遠(yuǎn)鏡，更或是其它光學(xué)成像的測(cè)量裝置，為實(shí)現(xiàn)精確的光度標(biāo)定和更精確地還原 觀測(cè)目標(biāo)，消除測(cè)量過(guò)程中儀器效應(yīng)的影響，都需要平場(chǎng)改正。平場(chǎng)改正是基于所 有光學(xué)成像設(shè)備數(shù)據(jù)開(kāi)展科學(xué)和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。

平場(chǎng)測(cè)量的關(guān)鍵是在觀測(cè)視場(chǎng)內(nèi)獲得均勻的面光源。為得到面光源，夜天文中 平場(chǎng)的測(cè)量多采用圓頂平場(chǎng)或晨昏蒙影平場(chǎng)。圓頂平場(chǎng)需要在觀測(cè)圓頂內(nèi)建造一個(gè) 幕布，一個(gè)光源，光源打到幕布上散射出均勻的面光源，該方法成本較高，為避免 雜散光最好在晚上測(cè)量，而太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡晚上一般不觀測(cè)。天光平場(chǎng)在日出或日落前 后背對(duì)太陽(yáng)的方向選擇一塊無(wú)云、盡可能均勻的天區(qū)，將該天區(qū)視做面光源，這種 方法僅僅能在日出或日落前后幾十分鐘的時(shí)間內(nèi)測(cè)量、測(cè)量時(shí)間有限、且受云雨等 極端天氣的影響較大。更為重要的是，因圓頂平場(chǎng)所用光源或天光平場(chǎng)的天空亮度 相比太陽(yáng)亮度相差太多(小于太陽(yáng)亮度的百萬(wàn)分之一)，并且太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡多采用窄帶 濾光器選擇吸收線(xiàn)的線(xiàn)心觀測(cè)，透過(guò)率比較低，所以這兩種方法很難應(yīng)用在太陽(yáng)觀 測(cè)中。

目前太陽(yáng)觀測(cè)常用的平場(chǎng)測(cè)量方法有以下幾種：1、選取日面中心寧?kù)o區(qū)，望遠(yuǎn) 鏡離焦，隨機(jī)移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，多幀疊加獲得均勻面光源，該方法主要用在小視場(chǎng)的局 部太陽(yáng)觀測(cè)中，望遠(yuǎn)鏡離焦時(shí)的狀態(tài)和正常觀測(cè)時(shí)的狀態(tài)不同，所以測(cè)量的平場(chǎng)和 正常觀測(cè)的真實(shí)平場(chǎng)稍有差異。此外，這種方法無(wú)法應(yīng)用到稍大視場(chǎng)的全日面觀測(cè) 中，因?yàn)樘?yáng)存在臨邊昏暗效應(yīng)，在小視場(chǎng)局部觀測(cè)中可以近似為面光源，但在大 視場(chǎng)觀測(cè)時(shí)臨邊昏暗的影響不可忽略。2、移動(dòng)太陽(yáng)像使得太陽(yáng)像在面陣成像器件內(nèi) 位置變化，采用最小二乘擬合方法擬合出平場(chǎng)，該方法可以用在局部和全日面太陽(yáng) 觀測(cè)中，其采用的軟件算法，需要精確的數(shù)據(jù)對(duì)齊，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，且最小二乘擬 合平場(chǎng)耗時(shí)較長(zhǎng)，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)邊緣效應(yīng)。盡管存在這些不足，目前的地基和天基 太陽(yáng)觀測(cè)設(shè)備，特別是大視場(chǎng)全日面的觀測(cè)，多采用此方法測(cè)量平場(chǎng)。

綜上所述，夜天文觀測(cè)中常用的平場(chǎng)方法無(wú)法用于太陽(yáng)平場(chǎng)觀測(cè)。已有的晃動(dòng) 太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡的方法僅適用于局部小視場(chǎng)的太陽(yáng)觀測(cè)，不適用于大視場(chǎng)全日面的觀測(cè)。 雖然多數(shù)全日面觀測(cè)設(shè)備采用移動(dòng)太陽(yáng)像的方法，但該方法數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，計(jì)算時(shí) 間較長(zhǎng)。若能研制一套高精度、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單、計(jì)算耗時(shí)短、兼顧全日面和局部太 陽(yáng)平場(chǎng)測(cè)量的裝置將對(duì)太陽(yáng)測(cè)量具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服已有的太陽(yáng)平場(chǎng)測(cè)量裝置數(shù)據(jù)處理復(fù)雜、計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng) 的缺陷，從而提供一種數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單、計(jì)算耗時(shí)短、兼顧全日面和局部太陽(yáng)平場(chǎng)測(cè) 量的裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于太陽(yáng)光球或色球望遠(yuǎn)鏡平場(chǎng)測(cè)量的 裝置，包括：擴(kuò)散片2、望遠(yuǎn)系統(tǒng)3、濾光系統(tǒng)4、探測(cè)器5以及圖像采集系統(tǒng)6； 其中，

太陽(yáng)1所發(fā)射的不均勻的平行太陽(yáng)光射入所述擴(kuò)散片2，所述擴(kuò)散片2將平行的 太陽(yáng)光擴(kuò)散成不同角度的入射光，形成有固定發(fā)散角的面光源；不同角度的入射光 進(jìn)入所述望遠(yuǎn)系統(tǒng)3后，在所述望遠(yuǎn)系統(tǒng)3中經(jīng)視場(chǎng)光闌選擇，在有效視場(chǎng)內(nèi)形成 均勻的面光源；均勻的面光源經(jīng)所述濾光系統(tǒng)4過(guò)濾出需要的觀測(cè)波長(zhǎng)，最后到達(dá) 探測(cè)器5，并經(jīng)圖像采集系統(tǒng)6接收并存儲(chǔ)。

上述技術(shù)方案中，所述擴(kuò)散片2在裝置工作時(shí)旋轉(zhuǎn)。

上述技術(shù)方案中，所述擴(kuò)散片2為全息擴(kuò)散片或工程散射片，或毛玻璃。

上述技術(shù)方案中，所述擴(kuò)散片2取決于所述望遠(yuǎn)系統(tǒng)3的口徑。

上述技術(shù)方案中，所述望遠(yuǎn)系統(tǒng)3為折射式或反射式太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡。

上述技術(shù)方案中，所述濾光系統(tǒng)4為lyot濾光器或干涉濾光片或法布里-珀羅濾 光器。

上述技術(shù)方案中，所述探測(cè)器5為CCD或CMOS相機(jī)。

上述技術(shù)方案中，所述圖像采集系統(tǒng)6用于探測(cè)器控制、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)、數(shù) 據(jù)頭文件輸入；具體包括：調(diào)節(jié)探測(cè)器曝光時(shí)間、增益，控制探測(cè)器采像，存儲(chǔ)探 測(cè)器采集的圖像，輸入觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)目標(biāo)、天氣狀況在內(nèi)的參數(shù)。

本發(fā)明還提供了基于所述的用于太陽(yáng)光球或色球望遠(yuǎn)鏡平場(chǎng)測(cè)量的裝置所實(shí)現(xiàn) 的平場(chǎng)測(cè)量方法，包括數(shù)據(jù)采集階段、計(jì)算平場(chǎng)階段；其中，

數(shù)據(jù)采集階段包括：