способ аттестации зеркала телескопа

Формула изобретения

СПОСОБ АТТЕСТАЦИИ ЗЕРКАЛА ТЕЛЕСКОПА, заключающийся в приеме телескопом излучения точечного источника, формирования изображения поверхности зеркала телескопа, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения качества поверхности зеркала, источник перемещают в поле зрения телескопа, регистрируют временную зависимость интенсивности принятого излучения в кружке рассеяния, экранируют принятое излучение в кружке рассеяния, формируют изображение поверхности зеркала телескопа в излучении точечного источника, рассеянном на шероховатостях поверхности зеркала, регистрируют зависимость от времени распределения интенсивности излучения в изображении поверхности зеркала телескопа, определяют карту нормальных уклонений зеркала и сравнивают зарегистрированные временные зависимости интенсивности излучения в кружке рассеяния и распределения интенсивности излучения в изображений поверхности зеркала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оптической локации и может быть использовано при аттестации телескопа в процессе его эксплуатации.

Известен способ аттестации телескопа [1] основанный на получении гартманнограммы пропускаемого через телескоп излучения точечного источника (звезды) и восстановлении по ней карты нормальных уклонений зеркала телескопа.

Недостатками этого способа являются:

1. Невозможность восстановления карты нормальных уклонений зеркала телескопа в том случае, когда угол наклона поверхности зеркала превосходит величину d/R_г, где d расстояние между отверстиями в диафрагме Гартманна; Rrг- расстояние от диафрагмы Гартманна до плоскости регистрации гартманнограммы.

2. Невозможность получения информации о состоянии зеркального покрытия телескопа (способ позволяет восстанавливать только карту нормальных уклонений зеркала телескопа).

3. Низкая точность, связанная с дискретной структурой гартманнограммы.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предложенному является способ аттестации телескопа, известный как метод Фуко-Филбера [2] заключающийся в приеме телескопом излучения щелевого источника, введении в кружок рассеяния ножа Фуко, формировании изображения зеркала телескопа и определении карты нормальных уклонений зеркала телескопа по сформированному изобретению.

Основным недостатком этого способа является то, что он позволяет определять только карту нормальных уклонений зеркала телескопа и не дает информацию о состоянии зеркального покрытия телескопа. На практике зеркальное покрытие телескопа подвергается различным воздействиям и со временем мутнеет, т. е. на зеркале появляются шероховатости и уменьшается коэффициент отражения покрытия. В связи с этим наряду с задачей определения карты нормальных уклонений для оценки работоспособности телескопа возникает задача определения качества зеркального покрытия телескопа.

Целью изобретения является получение дополнительной информации о качестве поверхности зеркала.

Эта цель достигается тем, что принимают излучение точечного источника, перемещающегося в поле зрения телескопа, регистрируют зависимость от времени интенсивности излучения точечного источника, прошедшего через телескоп, в кружке рассеяния, экранируют излучение точечного источника, прошедшее через телескоп, в кружке рассеяния, формируют изображение зеркала телескопа в излучении точечного источника, рассеянном шероховатостями покрытия зеркала телескопа, регистрируют зависимость распределения интенсивности излучения в изображении от времени и определяют карту нормальных уклонений зеркала телескопа и качество зеркального покрытия по зарегистрированным зависимостям от времени интенсивности излучения в кружке рассеяния и распределения интенсивности излучения в изображении.

На чертеже представлена схема установки, реализующей предложенный способ.

В состав схемы входят точечный источник 1, аттестуемое зеркало 2, поворачивающее зеркало 3 телескопа, зеркало 4, фотоприемник (ФЭУ) 5, линза 6, электронно-оптический преобразователь (ЭОП) 7, приемная телевизионная камера 8, видеомагнитофон 9, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 10, 11, накопитель 12 на магнитной ленте, ЭВМ 13 обработки.

Дадим краткое математическое описание способа.

Интенсивность в изображении зеркала телескопа, сформированном в излучении, рассеянном шероховатостями зеркала, описывается выражением

, (1) где I_o(t) интенсивность излучения источника на зеркале;

радиус-вектор в плоскости изображения;

K( /K) коэффициент отражения покрытия зеркала;

( /K) среднеквадратичная высота шероховатостей покрытия зеркала;

l( / K) радиус корреляции шероховатостей покрытия зеркала;

длина волны излучения источника;

( /K) градиент поверхности зеркала;

R расстояние от источника до центра зеркала;

(t) единичный вектор в направлении источник центр зеркала;

k коэффициент увеличения оптической системы, формирующей изображение зеркала.

Интенсивность излучения источника на зеркале можно определить, измеряя интенсивность излучения в кружке рассеяния

I_o(t) I_к.р.(t)S_к.р./S_з, (2) где Iк.р.(t) интенсивность излучения в кружке рассеяния;

S_к.р. площадь кружка рассеяния;

S_з площадь зеркала.

Измерив зависимость интенсивности излучения в изображении от времени, вычислив по формуле (2) зависимость интенсивности излучения источника на зеркале от времени, зная закон движения источника, т.е. (t), учитывая выражение (1), можно вычислить следующие параметры зеркала: K(/K) распределение коэффициента отражения покрытия зеркала; (/K) градиент поверхности зеркала, по которому легко восстановить карту нормальных уклонений зеркала; ( /K), l( /K) параметры, характеризующие качество покрытия зеркала.

Указанные параметры зеркала можно вычислить с помощью ЭВМ путем минимизации функционала

S()- [I^и(,t)-I(,t)]²dt, (3) где I^и( t) измеренная интенсивность;

I( t) интенсивность, вычисленная по формуле (1), по параметрам зеркала для каждой точки изображения.

Таким образом, описанное устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.

Зеркало 4 помещают в кружок рассеяния и передвигают вместе с кружком рассеяния по мере движения источника 1. Излучение в кружке рассеяния отводят с помощью зеркала 4 на фотоприемник 5. Сигнал с фотоприемника 5 оцифровывают с помощью АЦП 10 и записывают на магнитную ленту с помощью накопителя 12 на МЛ. С помощью зеркала 4 также экранируют кружок рассеяния. С помощью линзы 6 формируют изображение зеркала 2 на вход ЭОП 7. Изображение на выходе ЭОП 7 считывают с помощью телевизионной камеры 8 и записывают на магнитофон 9, сигнал с выхода магнитофона 9 оцифровывают с помощью АЦП 11. Сигналы с накопителя 12 на МЛ и АЦП 11 вводят в ЭВМ 13, с помощью которой формируют функционал (3), затем с помощью ЭВМ находят минимум функционала (3) по параметрам () (), l(), K (), по найденному () вычисляют карту нормальных уклонений, по ( ), l( ) и K( ) судят о качестве зеркального покрытия телескопа.

Математическое моделирование, проведенное на ЭВМ для телескопа с диаметром зеркала 420 мм и фокусным расстоянием 788 мм, показало, что ошибка определения нормальных уклонений не превышает величины = 0,015 мкм, что не превосходит ошибки измерения нормальных уклонений методами Гартманна и Фуко-Филбера.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать дополнительную информацию о качестве поверхности зеркала при удовлетворительной точности восстановления карты нормальных уклонений.