[发明专利]一种最劣镜面视宁度的测量方法

说明书

本发明涉及一种最劣镜面视宁度的测量方法，包括：步骤（1）、测量一年周期内望远镜运行期间的镜面、镜体附属结构和空气的温度数据，获取镜面与空气温差绝对值最大时的镜面温度分布、镜体附属结构表面温度和空气温度；测量一年周期内望远镜运行期间的风速和风向数据，获取风速最小值及对应的风向；步骤（2）、测量望远镜所处站址的大气压强参数，测量镜体及镜体附属结构的尺寸参数；步骤（3）、计算镜体周围空气温度场：步骤（4）、计算最劣镜面视宁度；本发明利用Fluent计算结果的节点温度值，直接获取镜面视宁度，大幅度降低了镜面视宁度的计算难度。

技术领域

本发明涉及一种视宁度的测量方法，特别涉及一种最劣镜面视宁度的测量方法，属于天文望远镜参数测量领域。

背景技术

天文望远镜是用于天文实测研究的主要光学观测仪器。由于各种因素的限制，目前国内大部分天文望远镜都是地基式天文望远镜。地基式天文望远镜运行时，望远镜镜面与空气有温差并在镜面前方的光路中产生的空气湍流，空气湍流的存在引起空气密度和折射率变化使得光波波前改变，地基式天文望远镜受镜面空气湍流影响而产生的像质衰减程度称之为镜面视宁度。目前地基式天文望远镜对口径和分辨率的追求已经发展到一个新的阶段，望远镜自身引起的空气湍流对像质的影响变得更为突出。天文学家通过较差视宁度仪等设备测量望远镜光路上整个大气层的视宁度，通过地表空气的高度方向上布置多套微温脉动仪测量近地面视宁度。为了获取镜面附近空气的实时视宁度参数需要在镜面前方搭建多套微温脉动仪，该方法成本高，搭建难度大且微温脉动仪本身对镜面视宁度有较大干扰。

基于计算流体动力学的镜面视宁度测量法具有成本低，难度小等优势。2016年中国科学院光电技术研究所基于计算流体动力学，采用传统的透射型光学元件计算热致像差的方法，计算镜面空气的热致像差，利用热致像差间接反应镜面空气湍流对像质的影响。空气是流体，与透射型光学元件有本质差异，该方法有局限性。

Konstantinos Vogiatzis给出一种镜面视宁度计算方法：将待计算的空气区域分成若干层六面体子块，利用计算流体动力学给出各子块的温度场，获其折射率和光路光程函数，基于光程函数得出各子块的折射率。各子块折射率做系统平均得出折射率结构函数，对折射率结构系数进行积分获取镜面视宁度。该方法需要将空气严格划分成六面体子块且以各子块单元为计算折射率结构函数，六面体划分难度大，且计算方法繁琐、复杂。Konstantinos Vogiatzis没有考虑最劣镜面视宁度和镜面的温度空间分布对镜面视宁度的影响。

发明内容

为了克服现有技术在测量镜面视宁度方面的不足以及不能测量最劣镜面视宁度，本发明提供了一种最劣镜面视宁度的测量方法，包括以下步骤：

步骤(1)、测量一年周期内望远镜运行期间的镜面、镜体附属结构和空气的温度数据，获取镜面与空气温差绝对值最大时的镜面温度分布、镜体附属结构表面温度和空气温度；测量一年周期内望远镜运行期间的风速和风向数据，获取风速最小值及对应的风向；

步骤(2)、测量望远镜所处站址的大气压强参数，测量镜体及镜体附属结构的尺寸参数；

步骤(3)、根据镜体和附属结构的材质与尺寸参数，借助Fluent软件建立镜体、周边附属结构和周围空气模型，基于步骤(1)和(2)的测量数据，计算镜体周围空气的温度场；

步骤(4)、计算最劣镜面视宁度：