一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置

摘要

本发明提供一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，包括太阳望远镜系统（1），光纤夹具插槽（2），面阵光纤夹具端（3），支撑圆盘（4），刚性连接体（5），电动旋转台（6），光纤束（7），线阵光纤夹具端（8），狭缝式光栅光谱仪（9），成像系统（10），计算机数据处理系统（11）和旋转角度控制器（12），通过光纤束连接望远镜焦面和后端的狭缝式光栅光谱仪，依据简单的光纤束柔性传像原理，将进入狭缝式光谱仪的太阳像进行中继，并通过柔性旋转实现对太阳像范围进行变换。本发明结构小、重量轻，使用简单，结构灵活，能够实现望远镜系统与光谱仪在空间上的分离，光谱仪的位置及其摆放范围不受限制。

主权项

一种可用于太阳望远镜狭缝式光栅光谱仪的像消旋装置，包括：太阳望远镜系统(1)，光纤夹具插槽(2)，面阵光纤夹具端(3)，支撑圆盘(4)，刚性连接体(5)，电动旋转台(6)，光纤束(7)，线阵光纤夹具端(8)，狭缝式太阳光栅光谱仪(9)，成像系统(10)，计算机数据处理系统(11)和旋转角度控制器(12)；其中：该太阳望远镜系统(1)为地基式大口径太阳望远镜，把太阳像成像在该太阳望远镜的焦面，由于地基式大口径太阳望远镜采用地平式机架结构，在跟踪太阳观测时，该太阳望远镜所在的地平经圈相对于太阳运行的赤经圈是在不断的变化的，在该太阳望远镜的焦面上采集到的太阳像就会随着该太阳望远镜方位轴和高度轴而旋转，即像旋，通常用星位角p来表示，其星位角的位置和变化速度分别由(1)式和(2)式表示，具体如下：$\tan p=\frac{\sin t}{\tan \phi \cos \delta -\sin \delta \cos t}---\left(1\right)$$\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dt}}=-\frac{\cos \phi \cos A}{\sin Z}---\left(2\right)$其中，A和Z分别表示天体的方位角和天顶距，方位角A以正北为零点，向东为正，向西为负，天顶距Z以天顶为零点，其范围是0°～90°，φ为望远镜所在的地理纬度，δ和t分别表示被观测目标的赤纬和时角；为消除该太阳望远镜的焦面上的像旋转，在狭缝式太阳光栅光谱仪和该太阳望远镜中引入一个像消旋装置，并把像消旋装置放在该太阳望远镜的焦面处代替狭缝式太阳光栅光谱仪的狭缝，就能实现像消旋，其具体的消旋方式是：把面阵光纤夹具端(3)插入支撑圆盘(4)中，由刚性连接体(5)实现支撑圆盘(4)与电动旋转台(6)的连接，通过电动旋转台(6)驱动支撑圆盘(4)旋转，并与太阳像同方向同速度旋转，假设在该太阳望远镜跟踪太阳的过程中，在该太阳望远镜焦面上太阳像的星位角变化速度为因此确定电动旋转台的转速也为并且旋转方向与太阳像相同，就能在固定于狭缝式太阳光栅光谱仪的狭缝处的线阵光纤夹具端的太阳像不动，从而消除了太阳像旋转的问题，同时实现了该太阳望远镜与狭缝式太阳光栅光谱仪的分离，改变了传统的狭缝式太阳光栅光谱仪刚性连接结构，提高了狭缝式太阳光栅光谱仪与该太阳望远镜连接的灵活性；由φ为望远镜所在的地理纬度是已知量，方位角A和天顶距Z是望远镜跟踪时能提供的参量，由此可以得出望远镜焦面上太阳像实时旋转的速度为所以通过旋转角度控制器(12)对计算机数据处理系统(11)提供的A和Z控制电动旋转台(6)的旋转角速度为即能消除望远镜焦面上的太阳像旋转；其中，δ和t分别表示被观测目标的赤纬和时角，φ为望远镜所在的地理纬度，p为像旋开始时的星位角，也是旋转角度控制器(12)的初始星位角，经过这一步处理后的消旋图像就能与世界上其他地理纬度的望远镜的图像进行统一的换算，并且不换算不影响实际的结果。