NIAOT OpenIR  > 中国科学院南京天文光学技术研究所  > 学位论文
基于双望远镜日间大气视宁度测量的研究
王子跃
Subtype博士
Thesis Advisor窦江培
2021-10
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Degree Name工学博士
Degree Discipline光学工程
Keyword大气视宁度 湍流廓线 Fried 参数 r0 台址选址
Abstract

白天大气湍流廓线的测量对于评估太阳天文站点至关重要,因此研究日间大气湍流廓线作为高度的函数,对于包括多共轭自适应光学(MCAO)在内的未来自适应光学(AO)系统的性能估计和优化变得越来越重要。

近期,S-DIMM+方法已成功应用于测量大熊湖新太阳望远镜(NST)上方的白天湍流廓线。

然而,该技术受到要求使用大型太阳望远镜的限制,这对于新的潜在天文站点来说是不现实的。与此同时,A-MASP方法相较而言更便于携带,并且已在美国国家太阳天文台上的

Dunn太阳望远镜(DST)上证明可以成功地恢复长达16公里的视宁度湍流廓线。但是由于其两个独立望远镜结构的限制,近地层的湍流只能通过组合A-MASP和S-DIMM+两种方法来计算获取。

为了解决这些问题,本论文提出了双望远镜日间分层大气视宁度监测仪(TTSP),

(1)TTSP系统由两架小型便携式望远镜组成,使用线性排列的导星阵列去恢复大气湍流廓线,且可以选用不同角间距且任何数量的导星组合,通过改变导星组合中导星的角间距,即可获得良好的垂直分辨率和令人满意的最大测量高度;

(2)TTSP系统中两台小型望远镜口径小,显著区别于应用在大熊湖新太阳望远镜上S-DIMM+

方法所使用的1.6米口径大型太阳望远镜,且TTSP硬件结构体积小、重量轻,使得户外携带更加方便。考虑到潜在天文台址不具备大型望远镜设备,甚至现有的大型望远镜很难申请大量的观测时间,TTSP便携、经济且有效。

(3)TTSP中两个望远镜共同固定在同一个刚性支架上,这与A-MASP法有着显著区别。这个装置限制着两台望远镜同时指向同一个导星区域,并保持光路平行,既消除相对振动误差也不存在导向偏差。这一设计可以在计算总体视宁度时省略额外测量总体视宁度的步骤,并进一步通过算法计算得到各个分层大气视宁度及廓线结果。

(4)应用软件YAO,通过简便地更改设置参数,即可生成星象模拟点扩散函数及波前传感器成像图像,避免了传统生成相位屏以获得星象图像的复杂过程。方法科学、精确且易操作。

(5)用于未来实地测量的TTSP系统不需要使用夏克哈特曼波前传感器,可以有效地消除夏克哈特曼波前传感器分辨率相对较低、动态范围有限、精确校准难度大等缺点。

本文通过软件YAO建立数个仿真模型对TTSP系统进行了数值模拟以评估其性能。实验结果证明,TTSP可以有效地恢复四个湍流层的视宁度廓线,相对误差小于4%,并且对于实际视宁度测量是十分可靠的。证明TTSP望远镜口径小,携带方便,能够获得最佳的测量最大高度和垂直分辨率,测量精度高。对日间天文选址工作和多层共轭自适应光学都具有重要意义。

Subject Area天文技术与方法
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1901
Collection中国科学院南京天文光学技术研究所_学位论文
天文光谱和高分辨成像技术研究室_学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
王子跃. 基于双望远镜日间大气视宁度测量的研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2021.
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