[發明專利]一種最劣鏡面視寧度的測量方法

有效

• 申請號: 201611155639.2
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106596065B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 黃善杰;許方宇;金振宇;袁沭;張濤;柳光乾;付玉;李正剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院云南天文臺
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 陳左

本發明涉及一種最劣鏡面視寧度的測量方法，包括：步驟（1）、測量一年周期內望遠鏡運行期間的鏡面、鏡體附屬結構和空氣的溫度數據，獲取鏡面與空氣溫差絕對值最大時的鏡面溫度分布、鏡體附屬結構表面溫度和空氣溫度；測量一年周期內望遠鏡運行期間的風速和風向數據，獲取風速最小值及對應的風向；步驟（2）、測量望遠鏡所處站址的大氣壓強參數，測量鏡體及鏡體附屬結構的尺寸參數；步驟（3）、計算鏡體周圍空氣溫度場：步驟（4）、計算最劣鏡面視寧度；本發明利用Fluent計算結果的節點溫度值，直接獲取鏡面視寧度，大幅度降低了鏡面視寧度的計算難度。

技術領域

本發明涉及一種視寧度的測量方法，特別涉及一種最劣鏡面視寧度的測量方法，屬于天文望遠鏡參數測量領域。

背景技術

天文望遠鏡是用于天文實測研究的主要光學觀測儀器。由于各種因素的限制，目前國內大部分天文望遠鏡都是地基式天文望遠鏡。地基式天文望遠鏡運行時，望遠鏡鏡面與空氣有溫差并在鏡面前方的光路中產生的空氣湍流，空氣湍流的存在引起空氣密度和折射率變化使得光波波前改變，地基式天文望遠鏡受鏡面空氣湍流影響而產生的像質衰減程度稱之為鏡面視寧度。目前地基式天文望遠鏡對口徑和分辨率的追求已經發展到一個新的階段，望遠鏡自身引起的空氣湍流對像質的影響變得更為突出。天文學家通過較差視寧度儀等設備測量望遠鏡光路上整個大氣層的視寧度，通過地表空氣的高度方向上布置多套微溫脈動儀測量近地面視寧度。為了獲取鏡面附近空氣的實時視寧度參數需要在鏡面前方搭建多套微溫脈動儀，該方法成本高，搭建難度大且微溫脈動儀本身對鏡面視寧度有較大干擾。

基于計算流體動力學的鏡面視寧度測量法具有成本低，難度小等優勢。2016年中國科學院光電技術研究所基于計算流體動力學，采用傳統的透射型光學元件計算熱致像差的方法，計算鏡面空氣的熱致像差，利用熱致像差間接反應鏡面空氣湍流對像質的影響。空氣是流體，與透射型光學元件有本質差異，該方法有局限性。

Konstantinos Vogiatzis給出一種鏡面視寧度計算方法：將待計算的空氣區域分成若干層六面體子塊，利用計算流體動力學給出各子塊的溫度場，獲其折射率和光路光程函數，基于光程函數得出各子塊的折射率。各子塊折射率做系統平均得出折射率結構函數，對折射率結構系數進行積分獲取鏡面視寧度。該方法需要將空氣嚴格劃分成六面體子塊且以各子塊單元為計算折射率結構函數，六面體劃分難度大，且計算方法繁瑣、復雜。Konstantinos Vogiatzis沒有考慮最劣鏡面視寧度和鏡面的溫度空間分布對鏡面視寧度的影響。

發明內容

為了克服現有技術在測量鏡面視寧度方面的不足以及不能測量最劣鏡面視寧度，本發明提供了一種最劣鏡面視寧度的測量方法，包括以下步驟：

步驟(1)、測量一年周期內望遠鏡運行期間的鏡面、鏡體附屬結構和空氣的溫度數據，獲取鏡面與空氣溫差絕對值最大時的鏡面溫度分布、鏡體附屬結構表面溫度和空氣溫度；測量一年周期內望遠鏡運行期間的風速和風向數據，獲取風速最小值及對應的風向；

步驟(2)、測量望遠鏡所處站址的大氣壓強參數，測量鏡體及鏡體附屬結構的尺寸參數；

步驟(3)、根據鏡體和附屬結構的材質與尺寸參數，借助Fluent軟件建立鏡體、周邊附屬結構和周圍空氣模型，基于步驟(1)和(2)的測量數據，計算鏡體周圍空氣的溫度場；

步驟(4)、計算最劣鏡面視寧度：