专利名称：射电望远镜的副面自适应调焦方法
技术领域：
本发明涉及天文观测领域，具体涉及一种射电天文望远镜的副面自适应调焦方法。
背景技术：
运行在自然环境下的大口径射电望远镜的焦距会随着环境温度的变化而变化，焦距变化从而可能引起成像质量的显著变化，可以用调节副面的方法来补偿焦距变化，有的射电望远镜采用每过一段时间通过信噪比好的射电源调焦，找到好的副面位置，然后观测的方法，这种方法受调焦源的限制，有时候没有合适的源调焦，而且还浪费时间。
13. 7m射电望远镜的天线采用热膨胀较大的铝制背架，属低造价天线，工作在对毫米波透明的天线罩内，天线罩不隔热。射电望远镜天线运行在海拔3200m的高海拔地区，昼夜环境温差高达25t:。望远镜在昼夜温差变化幅度大的自然环境下运行，天线面板和背架的温度随环境温度变化，且各处存在温差，天线热变形严重，焦距变化更为严重。现有的望远镜温控设备运行费用昂贵，且无法满足温控要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有天线面板随温度变形，导致焦距变化，天线效率变化，观测对象源的流量或强度的数据精度下降，常规情形下焦距变化量难以确定的缺陷，提供一种射电望远镜的副面自适应调焦方法。 实现本发明目的的技术方案是射电望远镜的副面自适应调焦方法，包括下列步骤 1、在天线面板和背架上安装温度传感器； 2、用天文方法进行副面纵向调焦，记录包括每每一轮调焦拟合出的调焦量、每一轮中源强度最大值对应点观测的时间、天线位置、各温度传感器的温度值在内的调焦信息； 3、根据上述调焦记录信息，分析调焦量与温度及面板和背架间温差的规律，得出调焦量与面板和背架之间的平均温差(面板平均温度减背架平均温度)之间的关系；
4、副面控制程序利用步骤3得出的关系进行自适应调焦根据温度传感器测出的温差，依据调焦量与面板和背架之间的温差之间的关系实时计算出副面调焦量，实时修正副面，使副面处于焦距适宜的位置。 上述步骤2中的副面纵向调焦方法具体包括副面在主动控制(即重力形变修正控制)的基础上，Z方向(靠近或远离主面方向)平移副面，移动步长为1/41(l为望远镜工作波长)左右，移动范围为士21左右，每移动一次都对某个信噪比好的点源(行星或谱线点源)进行观测，每个副面对应的位置得到一个源的强度，找到源强度最大时的副面位置，此后在该副面位置附近调焦，当观测强度降到源强度最大值的70%左右时，再反方向调焦，如此反复调节。调焦时间最好选择在温差跨度大，天气晴朗的时候进行，调焦需要不间断的做一个昼夜甚至更长时间。 本发明的有益效果是，通过副面调焦，源的观测强度不再随温差变化，强度与俯仰的关系成线性变化；得出调焦量跟面板与背架之间的温差存在线性关系，自适应调焦后强度稳定性提高，观测强度比应用前提高，天顶方向天线效率比原来提高了 15%。
图1是本发明实施例1中面板和背架上安装的温度传感器示意图
图2本发明实施例1调焦量与温差的关系图
具体实施例方式
下面结合附图和实施例进行说明。
实施例1 射电望远镜的副面自适应调焦方法，包括下列步骤
(1)天线上安装温度传感器 在天线面板下面、背架上下两边，安装上温度传感器，温度传感器安装位置应均匀分布，本发明中温度传感器选用TDC温度传感器。安装位置如图1所示，面板及背架温度传感器分布图，每个位置3个传感器，分别位于面板、背架上边、背架下边。
(2)用天文方法进行副面纵向调焦 副面在主动控制(即重力形变修正控制)的基础上，Z方向(靠近或远离主面方向)平移副面，移动步长为1/41左右，移动范围为±21左右，每移动一次都对某个信噪比好的点源(行星或谱线点源)进行观测，每个副面对应的位置得到一个源的强度，找到源强度最大时的副面位置，此后在该副面位置附近调焦，当观测强度降到源强度最大值的70%左右时，再反方向调焦，如此反复调节。观测强度从小变大再变小这样一个过程为一轮，用二次曲线拟合一轮的数据得到副面最佳位置，即强度最大点对应的副面位置，副面最佳位置称作调焦量；记录调焦量、这一轮中源强度最大值对应点观测的时间、天线位置、各温度传感器的温度值；因为在不同时间的调焦量会变，所以这种调焦需要不间断的做一个昼夜甚至更长时间。本实施例中利用行星VENUS、 JUPITER、C0谱线点源IRC+10216等，l取2. 6mm。
(3)找出自适应调焦的控制关系 根据上述调焦记录信息，分析调焦量与温度及面板和背架间温差的规律，得出调焦量跟面板与背架之间的温差存在线性关系，如图2所示。 (4)副面控制程序利用步骤3得出的线性关系做自适应调焦根据温度传感器测出的温差，依据调焦量与面板和背架之间的温差之间的线性关系式，实时计算出副面调焦量，实时修正副面，使副面处于较好的位置。 本发明应用到望远镜观测后，在冬季和夏季分别做了调焦，结果证实面板和背架平均温差是影响调焦量的主要因素，与温度关系不明显，也就是说夏天测的调焦量与温差的关系在冬天同样适用。
权利要求
射电望远镜的副面自适应调焦方法，其特征是，该方法包括下列步骤步骤1在天线面板和背架上安装温度传感器；步骤2用天文方法进行副面纵向调焦，记录包括每一轮调焦拟合出的调焦量、每一轮中源强度最大值对应点观测的时间、天线位置、各温度传感器的温度值在内的调焦信息；步骤3根据上述调焦记录信息，分析调焦量与温度及面板和背架间温差的规律，得出调焦量与面板和背架之间的平均温差之间的关系；步骤4副面控制程序利用步骤3得出的关系进行自适应调焦根据温度传感器测出的温差，依据调焦量与面板和背架之间的温差之间的关系实时计算出副面调焦量，实时修正副面，使副面处于焦距适宜的位置。
2. 根据权利要求1所述的调焦方法，其特征是，所述步骤1中温度传感器的安装方式为在一个安装点的天线面板下面、背架上下两边安装温度传感器，温度传感器在天线面板上均匀分布。
3. 根据权利要求1所述的调焦方法，其特征是，上述步骤2中的副面纵向调焦方法具体包括副面在主动控制的基础上，Z方向平移副面，移动步长为1/41左右，1为望远镜工作波长，移动范围为±21左右，每移动一次都对某个信噪比好的点源进行观测，每个副面对应的位置得到一个源的强度，找到源强度最大时的副面位置，此后在该副面位置附近调焦，当观测强度降到源强度最大值的70%左右时，再反方向调焦，如此反复调节。
4. 根据权利要求3所述的调焦方法，其特征是，步骤2中的调焦选择在温差跨度大，天气晴朗的时候进行，反复调节的持续时间为至少一个昼夜。
全文摘要
射电望远镜的副面自适应调焦方法，该方法包括下列步骤在天线面板和背架上安装温度传感器；用天文方法进行副面纵向调焦，记录包括每一轮调焦拟合出的调焦量、每一轮中源强度最大值对应点观测的时间、天线位置、各温度传感器的温度值在内的调焦信息；根据上述调焦记录信息，分析调焦量与温度及面板和背架间温差的规律，得出调焦量与面板和背架之间的平均温差之间的关系；副面控制程序上步骤得出的关系进行自适应调焦根据温度传感器测出的温差，依据调焦量与面板和背架之间的温差之间的关系实时计算出副面调焦量，实时修正副面，使副面处于焦距适宜的位置。
文档编号H01Q19/10GK101771188SQ200910264228
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者孙继先, 李阳, 杨戟, 逯登荣 申请人:中国科学院紫金山天文台