[發明專利]日冕儀外掩體位置測量系統及位置測量方法

有效

• 申請號: 201710049608.7
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106813575B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 劉維新;袁震宇;夏利東;孫明哲
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/26
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所(普通合伙) 37227
• 代理人: 張媛媛;王中云

日冕儀外掩體位置測量系統及外掩體位置測量方法，通過配置激光回饋干涉系統，調整參考光和測量光，使其分別入射到外掩體的支撐桿和盤面上，被其亞光黑表面直接反射后原路返回形成激光回饋進行測量。根據測得的測量參考光路和測量光路各自的長度變化，結合兩光路的結構和參數，可計算日冕儀外掩體的位移及角度變化。借助該裝置和方法，可調整外掩體到理想中心位置，并研究在環境溫度或振動測試條件變化時，外掩體位置變動對日冕儀雜散光的影響。通過對外掩體位置測量及引入雜散光的定量分析，可進一步改進日冕儀設計，降低整體的雜散光水平。

技術領域

本發明屬于空間光學觀測技術領域，涉及一種日冕儀外掩體位置變動測量系統及位置變動測量方法。

背景技術

日冕是太陽大氣的最外層結構，也是很多太陽物理現象的發生地，如日冕物質拋射(Coronal Mass Ejection,CME)，冕流和早期太陽風演化等，這也是影響近地空間環境和形成空間災害性天氣的主要推手。因此實時和長時間持續觀測日冕可以開展諸多與日球層和磁層活動驅動源有關的研究，對于深入認識太陽活動等科學問題，以及空間環境監測和空間天氣預報等實用問題都極為重要。

日冕的溫度雖然很高，但密度非常底，輻射的光能量密度也非常微弱。通常在很靠近太陽的區域中，日冕的亮度也只有約10^-6B_⊙(B_⊙：日面中心亮度)，而距離太陽越遠，日冕的亮度會迅速減弱。因此對微弱的日冕進行觀測非常難。通常觀測日冕有兩種途徑，一是當發生日全食時太陽光球層的光被月球擋住，可以觀測到其周圍暗弱的日冕；二是利用日冕儀直接觀測太陽，其在望遠鏡光路中放置外掩體模擬日全食時的情況進行觀測。由于日全食發生的機會非常少，且持續時間很短，日冕儀就成了對日冕進行研究的必要科學儀器。

實現對微弱的日冕光信號探測，外掩式日冕儀在成像物鏡之前一定距離放置外掩體遮擋視場中心的太陽直射光。外掩體包括多個相對位置關系嚴格的遮擋板，利用衍射原理消除來自太陽光球的光，只允許日冕光通過透鏡組成像。因此，其邊緣殘余的衍射光將在日冕儀內形成雜散光，成為影響日冕觀測的背景噪聲。如果外掩體不能調整到理想的位置，將降低日冕儀整體的雜散光抑制能力，嚴重的情況下甚至使日冕儀無法工作，尤其對于空間衛星搭載的日冕儀將使在軌性能大大降低。(2006年發射的STEREO衛星搭載的Cor2b日冕儀因為外掩體和內掩體相互偏離過大，嚴重影響了日冕儀的正常工作)。日冕儀外掩體的準確測量還沒有有效的辦法，原因是：為減小雜散光，掩體的表面均為黑色的，難以通過光探測進行非接觸式測量；且掩體尺寸較小，無法在其上放置目標靶鏡進行測量；而若采用測頭接觸式測量，將改變外掩體的質量分布，且后兩種辦法都無法實現位置變動測試與日冕儀雜散光測試同時進行，也就難以準確建立起外掩體和儀器雜散光之間的關聯關系。因此，如何對外掩體這一影響日冕儀雜散光的關鍵部件進行非接觸式測量，是需要解決的一個難題，這將影響日冕儀的整體雜散光抑制水平。

發明內容

本發明的目的在于針對日冕儀外掩體需要精密測量的需求，尤其是外掩體為黑色消光表面，難以進行非接觸式直接測量的問題，提出一種日冕儀外掩體位置測量系統和位置測量方法，從而可提高日冕儀對雜散光的抑制能力，進而提高對日冕的觀測質量。

本發明的技術方案為：日冕儀外掩體位置測量系統，日冕儀的物鏡正前方安裝有外掩體，外掩體與支撐桿連接，所述支撐桿通過二維平移和二維傾斜調節裝置安裝在日冕儀鏡筒上，且支撐桿在鏡筒截面內與鏡筒軸垂直；還包括激光回饋干涉系統，激光回饋干涉系統測量光路和參考光路出光側分別發射測量光和參考光，沿參考光路出光側設置有參考光路反射鏡，沿測量光路出光側設置有測量光路反射鏡。

支撐桿連接的二維平移裝置可以在日冕儀入射孔徑平面內分別沿平行于支撐桿方向和垂直于支撐桿方向調整所述外掩體位移；與所述支撐桿連接的二維傾斜裝置可以分別以平行于支撐桿方向和垂直于支撐桿方向為轉軸調整所述外掩體傾角。

日冕儀外掩體位移測量方法，包括以下步驟：