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《中国科学院大学(中国科学院云南天文台)》 2017年
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NVST集成控制终端研制

李鹏飞  
【摘要】:一米新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,简称NVST)是一台口径为1米的地平式真空太阳望远镜,终端配备五通道高分辨率成像系统、多波段光谱仪、大色散光谱仪以及高分辨率二维磁像仪,其中高分辨率成像系统于2010年投入常规观测,其它系统还在完善和研发中。NVST是一台综合性的太阳观测仪器,一边在执行着繁忙的观测任务,一边在发展着更新的太阳观测技术,因此,提高NVST的各方面的性能,充分发挥其使用效率是非常必要的。然而,像NVST这样一个复杂系统,系统性能和效率受到多方面因素的影响,虽然NVST已投入使用多年,但系统各项性能仍需要不断完善。本论文正是在这种背景下开展的研究工作,拟在NVST多通高分辨率成像系统的预留通道中研制一个控制终端,解决NVST的焦点自动探测、长时间跟踪误差和随机风载引起的图像晃动,这三个问题的解决,可以实时地为NVST提供准确的焦点、提高跟踪精度和图像的稳定性。NVST的焦点探测、长时间跟踪误差和随机风载引起的图像晃动已经有了可行的解决方法,但要将它们在NVST上实用化,并投入常规观测,还有诸多的技术问题需要解决。本论文开展的NVST集成控制终端系统研制就是要解决这些技术问题,将它们集成在一个终端系统中。采用一个高速相机采集图像,搭载在一个在焦点附近扫描的高精度位移台上并结合统计谱比算法实时检测NVST的焦点,提取图像的偏移量并进行高低频误差分离,将低频误差实时反馈给望远镜控制系统进行闭环控制来提高NVST的长时间跟踪精度,将高频误差实时反馈给摆镜系统进行闭环控制来减小因随机风载引起的图像抖动。论文第一章介绍了研究背景和意义,调研并总结相关文献的研究成果,结合NVST的结构特点,提出论文研究重点。第二章结合已有的方法和相关的实测数据,确定了集成控制终端系统总体结构和主要参数。第三章是重点研究系统的软硬件实现,分别从光路结构、硬件系统和软件设计三个方面详细介绍了集成控制终端的具体实现方法。第四章对集成控制终端的性能和使用效果进行实测验证。第五章总结论文的研究成果和不足。经过反复测试,集成控制终端各功能运行稳定,能协调工作。其中,焦点自动探测功能已于2016年8月投入常规使用,长时间跟踪误差能够控制在1”左右,闭环跟踪功能可以投入运行,基于摆镜的图像稳定控制也取得良好的实验效果,但由于NVST光路结构问题,图像稳定控制更多的是技术实验和发展,要投入运行,还需要结合NVST本身需求,做较大的结构改动。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院云南天文台)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P111.41

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