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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高分辨率二维实时磁像仪机电系统设计

梁昱  
【摘要】:云南天文台一米新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,以下简称NVST)是我国现役最优秀的太阳望远镜,可以提供接近衍射极限的太阳活动区高分辨率图像及多波段光谱数据,位列全球三大太阳观测系统之一。虽然目前可以开展基于光栅光谱仪的一维磁场测量,但高时间、空间分辨率的二维磁场测量方面是NVST的短板。为弥补NVST磁场测量方面的弱项,NVST拟研发一套高分辨率二维实时磁像仪。本论文分析了NVST磁像仪的设计需求,结合NVST光谱筒的实际情况开展了误差分析、结构系统设计、机电控制系统设计、装调方案等工作,为NVST高分辨率二维实时磁像仪研发了一套机电系统。论文在第二章对太阳磁场测量的基本理论塞曼效应进行了介绍,在此基础上引出了NVST磁像仪的总体设计方案,结合NVST光谱筒的实际情况,对NVST磁像仪的水平安装还是光谱筒吊装进行了对比选取。针对影响磁像仪系统精度的因素进行了误差分析。第三章,针对磁像仪的吊装安装进行了结构系统设计。提出了多维可调、浮动支撑+三点微调(一种精确复位结构,见3.2.2节)以及CCD姿态多维可调等设计细节方案以保证磁像仪结构系统符合设计要求。通过ANSYS软件力学分析验证了结构系统的可靠性及健壮性。第四章结合磁像仪机电系统的控制需求进行了主控芯片选型、光路切换零部件选型、电机负载计算等工作,以此为依据进行了软件设计并利用Arduino UNO主控板、L293D电机驱动板及步进电机进行了控制系统原理验证实验,实验表明控制系统设计合理、可靠。第五章提出了NVST磁像仪的装调参考方案,并研究了NVST消旋平台的载荷形变情况以为磁像仪的水平装调提供参考。并提出通过激光光源、自然光源、平台静止、平台消旋两组因素的两两组合配合完成磁像仪的装调工作,同时通过四组调校分离出影响磁像仪的各项因素,为后续磁像仪的动态补偿闭环控制提供参考。本文设计了一套通过光路切换实现光谱测量和磁场测量相互切换的磁像仪机电系统。由于磁像仪的滤光器和光学透镜组等零、部件尚未交付,现阶段工作还无法精确开展细节设计,但通过结构设计结合力学及光学仿真等手段可以进行初步设计。本文即基于仿真分析的手段对于NVST磁像仪的机电系统进行了系统设计。
【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】:TH753.1

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