大口径望远镜主次镜弯沉的精确测量

陈宝刚; 王建立; 张岩

doi:10.37188/OPE.20223023.3013

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大口径望远镜主次镜弯沉的精确测量

更新时间：2022-12-20

- 大口径望远镜主次镜弯沉的精确测量
- Accurate measurement of deflection of primary and secondary mirrors of large-aperture telescope
- 光学精密工程 2022年30卷第23期页码：3013-3020
- 作者机构：
  
  1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033
  2.合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽合肥 230009
- 作者简介：
  
  [ "陈宝刚（1982-），男，河北衡水人，副研究员，博士研究生，2005年、2008年于合肥工业大学分别获得学士、硕士学位，主要从事大口径光学望远镜装调检测与光轴对准等方面的研究。E-mail： cbg0813@163.com" ]
  [ "王建立（1971-），男，山东曲阜人，研究员，博士生导师，2002年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位，主要从事空间目标光电探测技术、地基大口径望远镜总体技术等研究。E-mail：wangjianli@ciomp.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(11973041;12122304)
- DOI：10.37188/OPE.20223023.3013
  中图分类号： TH703
- 收稿日期：2022-09-27，
  
  修回日期：2022-10-24，
  
  纸质出版日期：2022-12-10
- 稿件说明：
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陈宝刚,王建立,张岩.大口径望远镜主次镜弯沉的精确测量[J].光学精密工程,2022,30(23):3013-3020.

CHEN Baogang,WANG Jianli,ZHANG Yan.Accurate measurement of deflection of primary and secondary mirrors of large-aperture telescope[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(23):3013-3020.
陈宝刚,王建立,张岩.大口径望远镜主次镜弯沉的精确测量[J].光学精密工程,2022,30(23):3013-3020. DOI： 10.37188/OPE.20223023.3013.

CHEN Baogang,WANG Jianli,ZHANG Yan.Accurate measurement of deflection of primary and secondary mirrors of large-aperture telescope[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(23):3013-3020. DOI： 10.37188/OPE.20223023.3013.

摘要

为了精确测量与修正大口径望远镜主次镜弯沉，从而保证成像质量及指向精度，从大口径望远镜自身结构特点出发，分析了主次镜位姿变化的影响因素，提出了一种基于内调焦光管的光学测量方法。对主次镜间距5.5 m的某望远镜进行测量，测得水平方向径向偏移最大为196 μm，垂直方向径向偏移最大为16 μm，水平方向角度偏转最大为2.6″，垂直方向角度偏转最大为12.8″。最后对该方法的测量不确定度进行分析，测量径向偏移的合成标准不确定度为9 μm，测量角度偏转的合成标准不确定度为0.65″，满足大口径望远镜光学系统的对准精度要求。

Abstract

With continuous increases in the apertures of ground-based telescopes， the size and weight of the lens barrel structure is becoming greater and greater， and the spatial position change of the primary and secondary mirrors caused by the finite rigidity of the structure and the change of the gravity field is becoming increasingly obvious. The accurate measurement and correction of the deflection of the primary and secondary mirrors of a large-aperture telescope is a necessary prerequisite to ensure its imaging quality and pointing accuracy. Based on the structural characteristics of a large-aperture telescope， the factors affecting the position and attitude of the primary and secondary mirrors are analyzed， and an optical measurement method based on the internal focusing collimator is proposed. A telescope with a distance of 5.5 m between the primary and secondary mirrors is measured as an example. The maximum radial offset in the horizontal direction is 196 μm， the maximum radial offset in the vertical direction is 16 μm； the maximum angular deflection in the horizontal direction is 2.6″， and the maximum angular deflection in the vertical direction is 12.8″. Finally， the measurement uncertainty involved in this method is analyzed. The combined standard uncertainty of measuring radial offset is 9 μm， and the combined standard uncertainty of measuring angular deflection is 0.65″， meeting the alignment accuracy of large-aperpure telescopes.

关键词

Keywords

references

BELY P Y . The Design and Construction of Large Optical Telescopes ［M］. New York ： Springer New York ， 2003 .

程景全 . 天文望远镜原理和设计［M］. 南京：南京大学出版社， 2020 .

CHENG J Q . Principle and Design of Astronomical Telescope ［M］. Nanjing ： Nanjing University Press ， 2020 . （in Chinese）

孙航，张海波，曹立华，等 . 大口径光电探测设备主镜晃动的误差补偿［J］. 光学精密工程， 2014 ， 22 （ 1 ）： 85 - 91 . doi: 10.3788/OPE.20142201.0085 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20142201.0085

SUN H ， ZHANG H B ， CAO L H ， et al . Error compensation for primary mirror shaking of large aperture optical detection equipment ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2014 ， 22 （ 1 ）： 85 - 91 . （in Chinese） . doi: 10.3788/OPE.20142201.0085 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20142201.0085

董雪岩，许方宇，陈骥，等 . 1 m红外太阳望远镜镜面位置误差致光轴偏移分析［J］. 红外技术， 2016 ， 38 （ 10 ）： 870 - 876 . doi: 10.11846/j.issn.1001_8891.201610011 http://dx.doi.org/10.11846/j.issn.1001_8891.201610011

DONG X Y ， XU F Y ， CHEN J ， et al . Analysis on optic axis deviation induced by lens position disorder of 1 m new vacuum solar telescope ［J］. Infrared Technology ， 2016 ， 38 （ 10 ）： 870 - 876 . （in Chinese） . doi: 10.11846/j.issn.1001_8891.201610011 http://dx.doi.org/10.11846/j.issn.1001_8891.201610011

杨飞，明名，陈宝刚，等 . 仰角变化对1.23 m望远镜光机系统的影响［J］. 激光与光电子学进展， 2012 ， 49 （ 3 ）： 136 - 140 . doi: 10.3788/gzxb20124101.0026 http://dx.doi.org/10.3788/gzxb20124101.0026

YANG F ， MING M ， CHEN B G ， et al . Influence of diversification of elevation to the opto-mechanical system of 1.23 m telescope ［J］. Laser ＆ Optoelectronics Progress ， 2012 ， 49 （ 3 ）： 136 - 140 . （in Chinese） . doi: 10.3788/gzxb20124101.0026 http://dx.doi.org/10.3788/gzxb20124101.0026

包可人 . 桁架式反射镜筒的变形控制［J］. 光学机械， 1989 （ 5 ）： 29 - 35 .

BAO K R . Deflection control for reflector tube of tubular struts ［J］. Optics and Precision Engineering ， 1989 （ 5 ）： 29 - 35 . （in Chinese）

曹玉岩，王建立，陈涛，等 . 基于Hexapod平台的地基大型光学望远镜失调误差主动补偿［J］. 光学精密工程， 2020 ， 28 （ 11 ）： 2452 - 2465 . doi: 10.37188/OPE.20202811.2452 http://dx.doi.org/10.37188/OPE.20202811.2452

CAO Y Y ， WANG J L ， CHEN T ， et al . Active compensation of aberration for large ground-based telescope based on Hexapod platform ［J］. Optics and Precision Engineering ， 2020 ， 28 （ 11 ）： 2452 - 2465 . （in Chinese） . doi: 10.37188/OPE.20202811.2452 http://dx.doi.org/10.37188/OPE.20202811.2452

周超，杨洪波，吴小霞，等 . 地基大口径望远镜结构的性能分析［J］. 光学精密工程， 2011 ， 19 （ 1 ）： 138 - 145 . doi: 10.3788/OPE.20111901.0138 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20111901.0138

ZHOU CH ， YANG H B ， WU X X ， et al . Structural analysis of ground-based large telescopes ［J］. Optics and Precision Engineering ， 2011 ， 19 （ 1 ）： 138 - 145 . （in Chinese） . doi: 10.3788/OPE.20111901.0138 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20111901.0138

曹玉岩，王建立，王志臣，等 . 基于二维随机场的地基大型光学望远镜风扰动时程模拟与性能预测［J］. 光学精密工程， 2022 ， 30 （ 4 ）： 442 - 454 . doi: 10.37188/OPE.20223004.0442 http://dx.doi.org/10.37188/OPE.20223004.0442

CAO Y Y ， WANG J L ， WANG Z CH ， et al . Wind disturbance simulation and optical performance prediction for large ground-based optical telescopes based on two-dimensional stochastic fields ［J］. Optics and Precision Engineering ， 2022 ， 30 （ 4 ）： 442 - 454 . （in Chinese） . doi: 10.37188/OPE.20223004.0442 http://dx.doi.org/10.37188/OPE.20223004.0442

陈宝刚，邵亮，李剑锋 . 大直径窄环带平面平面度的精确测量［J］. 光电工程， 2015 ， 42 （ 8 ）： 14 - 19 . doi: 10.3969/j.issn.1003-501X.2015.08.003 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1003-501X.2015.08.003

CHEN B G ， SHAO L ， LI J F . Precise measurement of flatness for large diameter narrow zone annular plane ［J］. Opto-Electronic Engineering ， 2015 ， 42 （ 8 ）： 14 - 19 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1003-501X.2015.08.003 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1003-501X.2015.08.003

费业泰 . 误差理论与数据处理［M］. 7版 . 北京：机械工业出版社， 2015 .

FEI Y T . Error Theory and Data Processing ［M］. 7th ed . Beijing ： China Machine Press ， 2015 . （in Chinese）

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