Специальная астрофизическая обсерватория ран
Скачать 0.79 Mb.
|
Модернизация системы контроля параметров атмосферы в месте установки телескопа БТА. На третьем этапе выполнения госконтракта проведена модернизация системы контроля параметров атмосферы в месте установки телескопа БТА. Необходимость выполнения работ по созданию совершенной системы контроля параметров атмосферы на верхней научной площадке САО РАН обусловлена переходом наблюдений на БТА в режим удаленного доступа, которые, в свою очередь, должны оптимизировать стратегию использования телескопа. Для решения этой задачи было закуплено и введено в штатный режим эксплуатации специализированное оборудование. Для контроля и анализа параметров атмосферы в месте установки телескопа БТА и температуры внутри башни, а также температуры главного зеркала телескопа создан и  нтерфейс.Рис.7 Схема прокладки кабелей и установки термодатчиков на подвижной и неподвижной частях купола телескопа БТА.  Рис.8 Схема расположения датчиков на неподвижной частях купола телескопа БТА по этажам (сверху вниз). Основными функциями данного интерфейса являются:
И  нтерфейс мониторинга метеорологических параметров БТА. Архивизация параметров атмосферы и температуры внутри башни, а также температуры главного зеркала телескопа уже запущена. Она производится постоянно в режиме реального времени. Использование интерфейса необходимо для регистрации моментов открытия, закрытия забрала телескопа БТА и анализа архивных данных. Доступ к интерфейсу осуществляется по адресу: http://tb.sao.ru/~eddy/temp2/html. При загрузке указанного адреса появляется пустая форма (рис. 9). Рис. 9. Стартовая форма интерфейса. На странице расположены окна ввода даты и времени границ требуемого для анализа временного интервала. Ввод границ временного интервала производится в графическом окне (рис. 10). Интерфейс дает возможность графически отображать архивные данные в следующих режимах работы телескопа БТА: stop (телескоп и купол остановлены и обесточены), guiding (телескоп находится в режиме сопровождения), readу (система управления включена, телескоп и купол остановлены), other (прочие перемещения телескопа и/или купола), забрало открыто (на телескопе проводятся наблюдения).  Рис. 10. Графическое окно ввода временного интервала. При активации режима «забрало открыто» сохраняемая информация принимает статус «ведутся наблюдения»; при активации режима «забрало закрыто» статус «ведутся наблюдения» снимается. Интерфейс позволяет отображать графики в заданном временном интервале следующих параметров: - внешней температуры купола телескопа, - температуры внутри купола телескопа, - температуры главного зеркала телескопа, - скорости ветра в приземном слое атмосферы, - атмосферного давления, - влажность атмосферы. Результирующая графическая форма параметров атмосферы в месте установки телескопа БТА и температуры внутри башни, а также температуры главного зеркала телескопа внутри заданного временного интервала представлена на рис.11. Результаты работы интерфейса можно записывать в файловой форме и впоследствии при необходимости их можно использовать.  Рис. 11. Вид интерфейса при отображении архивных данных. 1.3. Методика контроля качества оптических поверхностей в процессе обработки заготовки 6-м зеркала телескопа БТА Как отмечалось в отчетах по этапам 1 и 2 данной НИР, работы по формообразованию первой заготовки Главного зеркала УСУ БТА на предприятии «Лыткаринский завод оптического стекла» поставили на повестку дня создание надежной методики контроля качества оптических поверхностей в применении к 6-метровой заготовке, которая гарантирует высокое качество результирующей поверхности. Дополнением к предлагаемому ОАО «ЛЗОС» интерференционному методу контроля поверхности из радиуса кривизны зеркала является разработка гартмановского метода контроля, базирующегося на анализе изображений, регистрируемых с помощью регистратора Шек-Гартмана, находящегося в радиусе кривизны или фокусе зеркала. Преимуществом этого метода является возможность применения как в условиях изготовления, так и во время эксплуатации непосредственно на телескопе. За основу предложенного датчика была взята схема Шека-Гартмана. Основное отличие схемы от предшествующих модификаций метода Гартмана – расположение датчика вблизи фокуса, и формирование гартманограммы с помощью массива микролинз. Сравнение этапов обработки данных при использовании различных схем контроля оптики методом Гартмана показало, что обработка данных контроля в предложенной схеме имеет ряд преимуществ. Проведенные исследования показали, что этапы определения центров идеальных пятен и идентификации пятен могут быть упразднены, а этап измерения гартманограммы требует дополнительных исследований и доработки. Рассматривая конкретно этапы обработки, можно прийти к выводу, что сложность и точность выполнения этапа определения центров идеальных пятен показали значительное уменьшение трудоемкости вычислений и повышение точности в схеме с растром микролинз по сравнению с предшественниками. При определении пробных точек приходится опираться на данные о профиле зеркала и не учитывать его реальную деформацию. Это влечет за собой ошибки. Метод с массивом микролинз от таких ошибок гарантирован. В качестве приемника используется ПЗС-матрица, которая позволяет непосредственно вводить данные в компьютер. Это исключает этап проверки ориентации экрана. Как следствие - этап сканирования для обнаружения реперных пятен может быть упразднен. Сепарация пятен (выделение области расположения каждого пятна) также производится простым геометрическим расчетом. После сепарации пятна, необходимо точно определить его центр с целью получения значений поперечных аберраций. Традиционным в методе Гартмана является метод определения центра тяжести сепарированной области, который и принимается за искомый центр пятна. Но если данные имеют случайную погрешность, то метод имеет низкую точность. Ошибка определения центра составляет больше половины величины пикселя при относительном шуме по интенсивности 10%. В данной работе предложено с целью уточнения центра исследовать точность аппроксимации функции распределения интенсивности в пятне функцией Гаусса. Для аппроксимации пятна параметры функции Гаусса специально подбираются, и соотношение имеет вид:  (1)где xc, yc – координаты центра,  - размер диска Эри микролинзы. Поскольку распределение интенсивности в пятне – это дифракционная картина, то целесообразно использовать для более точной аппроксимации преобразование Фурье, которое в оптике применяется в качестве математической модели дифракции. Поэтому с целью повышения адекватности модели был разработан метод уточнения центра пятна с помощью аппроксимации Фурье-образом от апертуры микролинзы. Так как апертура микролинзы имеет квадратную форму, ее Фурье-образ будет иметь не традиционную круглую, а крестообразную форму. Таким образом, сама форма пятна рассеяния диктует использование не Гауссовой математической модели. Для правильного решения задачи аппроксимации необходимо выбрать параметры сканирующей функции (или функции-эталона). В рамках анализа точности разработанных методов определения центра, было проведено тестирование работы методов уточнения для различных значений шумов и различных коэффициентов охвата. Результаты исследования представлены в табл.2. Таблица 2. Результаты исследования уточнения центра пятна. Шум=10%.
Точность определения центра пятна аппроксимацией функцией Гаусса даже в случае шума 10%, на порядок выше, чем в методе центра тяжести. Точность разработанного метода уточнения Фурье-образом, в свою очередь, на порядок выше, чем в методе Гаусса. Для меньшего количества точек на диск Эри все методы ухудшают свои точностные характеристики, и, несмотря на это, результирующая точность метода аппроксимации Фурье-образом от апертуры составляет 0.01 пикселя. 1.4 Предложения по реконструкции 700 мм гида в фотометрический телескоп За время работы БТА сменились: поколения светоприемников, несколько вариантов системы управления, состав навесной светоприемной аппаратуры, средства вычислительной техники, тактика работы астронома на большом телескопе, и многое другое, т.е. практически все, что определяло назначение и характер работы вспомогательной оптики большого телескопа – штатного гида БТА. Поэтому не исключено, что параметры оптической схемы гида уже не соответствуют ни одной из задач, решаемых современными средствами светоприемной аппаратуры и вычислительной техники. Идею использовать гид в качестве телескопа, выдающего информацию в Интернет, необходимо дополнить анализом параметров, поступающих со светоприемника гида.  Телевизионный гид БТА разрабатывался для обеспечения наблюдений в режимах, требующих применения фотоэлектрической и визуальной коррекции. В этом поле, при наведении БТА в любую точку неба, должна находиться хотя бы одна звезда (не слабее 12-й звездной величины), доступная для одной из систем гидирования. Это требование, в совокупности с характеристиками светоприемника - определяли диаметр телескопа-гида, а специфика современных систем гидирования (например, механическая модуляция светового потока), – его фокусное расстояние. Задача была решена следующим образом (рис.3). Зеркальная оптика телескопа состоит из двух гипербол: вогнутой, диаметр 700 мм, с центральным отверстием, и выпуклой, диаметр 207 мм. В пучке, сходящемся после второй гиперболы, установлен двухлинзовый корректор отрицательной оптической силы. Роль этого корректора состоит в увеличении эффективного фокусного расстояния до 12000 мм и построении изображения в плоскости, находящейся под главным гиперболическим зеркалом (рис.12). Таким образом, задача сопровождения объекта решалась при масштабе изображений, всего вдвое меньшем, чем в первичном фокусе (фокусное расстояние ГЗ БТА составляет 24000 мм). Рис.12. Оптическая схема телескопа-гида БТА. В указанном большом поле (угловой диаметр 37 минут) исправлены все аберрации третьего порядка, кроме продольной хроматической. Большой продольный хроматизм гида в сочетании с повышенной чувствительностью светоприемника в ИК-диапазоне привели к тому, что изображение звезды с большим ИК-избытком (в центре данного фрагмента) напоминает планетарную туманность. Итак, сочетание необходимого диаметра гида с необходимым фокусным расстоянием заставило ввести в схему линзовый корректор, обеспечивающий минимум геометрических искажений в большом поле зрения, в заданном узком интервале длин волн. Точечные диаграммы, рассчитанные для различных длин волн и положений на фокальной плоскости штатной схемы гида приведены на рис. 13.  Рис.13. Точечные диаграммы, рассчитанные для штатной оптической схемы телевизионного гида БТА. Расчет выполнялся для двух положений на фокальной плоскости гида: на расстоянии 15 угловых минут от оптической оси в проекции на небесную сферу (слева) и на оптической оси (справа). Разным цветом показаны диаграммы на разных длинах волн. Размер квадратика 300х300мкм. В качестве других функций использования гида-рефрактора можно указать функцию определения коэффициента прозрачности. Для этого гид следует оснастить сменными фильтрами, реализующими систему BVR. Кроме того, матрица, работающая в телевизионном режиме, пригодна для регистрации мерцаний звезд – характеристики, имеющей отношение к астроклимату башни БТА (поле зрения гида формируется лучами, проходящими вблизи края купола). Необходимость проводить одновременную фотометрию объекта, исследуемого спектроскопически, в большинстве случаев неоспорима. В первую очередь, из штатной схемы следует удалить двухлинзовый корректор большого поля. Оставшаяся двухзеркальная схема станет ахроматичной по определению. Фокус системы уменьшится, и фокальная поверхность уже будет расположена над поверхностью большой гиперболы, т.е. внутри трубы 700 мм телескопа. В качестве объектива, уменьшающего масштаб изображения до необходимого, мы применим проекционный объектив большего диаметра - 90 мм (фокусное расстояние 180 мм). Расчет и анализ точечных диаграмм предлагаемой схемы проведен. Величина изменения масштаба изображения будет определена после выбора формата фотометрической матрицы.  Рис.14. Точечные диаграммы, рассчитанные для двухзеркальной схемы 700мм фотометрического гида (без линзового корректора). См. пояснения к рис. 4. На рис. 14 показаны точечные диаграммы, рассчитанные для двухзеркальной схемы 700мм гида БТА, без линзового корректора. Видно, что из всех аберраций, наиболее значительной является кома. При необходимости использования 700 мм гида в качестве фотометрического телескопа необходимо рассчитать и изготовить специальный редуктор светосилы, компенсирующий аберрации двухзеркальной схемы. 2 Модернизация радиотелескопа РАТАН-600 Основной задачей этапа 3 было разработка и внедрение методик модернизации приводов отражательных элементов РАТАН-600. На этапе 2 были предложены и рассмотрены несколько технических версий по совершенствованию управления отражательным элементом (ОЭ) РАТАН-600. Дальнейшая проработка версий привела к следующим вариантам модернизации, конкурирующими между собой по точности, надежности и стоимости реализации. 1) Применение шаровинтовой пары ШВП в совокупности с мотор-редуктором с необходимым диапазоном редукции 2) Применение шаровинтовой пары ШВП в совокупности с высокомоментным гибридным шаговым двигателем с высокоточным внешним одноступенчатым герметичным планетарно-коническим редуктором с коэффициентом редукции i = 10, что с учетом значительного роста КПД системы обеспечит требуемый момент вращения щитов кругового отражателя РАТАН-600. 3) Применение трапецеидального винта, выполненного по современной технологии с гайкой выполненной на современном материале ZEDEX с одновременной заменой на двигатели нового поколения (мотор-редукторы или шаговые серводвигатели). Во всех концепциях приводов отражательным элементом РАТАН-600 ввиду значительного износа карданных механизмов предлагается заменить существующую металлическую карданную передачу на износостойкую пластико-графитовую. Замена основных кинематических узлов на высокоточные и управляемые цифровыми двигателями позволяет реализовать кинематические схемы с низкими люфтами и установить цифровой датчик обратной связи непосредственно на вал шагового двигателя. Наиболее простым подходом при формулировании требований к новому приводу является воспроизведение характеристик существующего привода, однако в этом случае на новую систему будет перенесена избыточность старой, разработанной во времена, когда стоимость не имела существенного значения, и мог быть заложен 5- или 10-кратный запас, не обусловленный технической необходимостью. Это можно проиллюстрировать тем фактом, что первоначально разрабатывался существенно более дорогостоящий гидравлический привод с еще большим вращающим моментом, и от него отказались только по причине эксплуатационных трудностей. Поэтому необходимо рассматривать задачу в целом, учитывая нагрузки, возникающие в конструкции, что позволит оптимизировать новый привод по характеристикам и затратам. Это особенно важно при обосновании возможности перехода к использованию шаговых двигателей (ШД), для которых существуют принципиальные ограничения на момент удержания и скорость вращения. Сформулированы основные характеристики для работ по технической реализации, параметры и требования для щитов кругового отражателя, которые приведены в табл. 3.
Переход к высокоточной ШВП требует улучшения точностных характеристик и других кинематических элементов. В связи с тем, что использующийся шарнирный кардан не является ШРУСом, то он имеет нелинейные характеристики и вносит свою систематическую ошибку. Поэтому нами поставлена работа по разработке нового пластико-графитовый кардана типа ШРУС, который несет в себе элементы серийно выпускаемый ШРУС автомобильной подвески. С учетом износа подвижных элементов нынешнего кардана, а именно шарнирных соединений, это позволит наряду с точностью повысить надежность работы и существенно снизить время обслуживания кинематических механизмов щита. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Российской Академии Наук Институт проблем нефти и газа со ран министерство... Председатель – Александр Федотович Сафронов, чл корр. Ран, председатель Президиума Якутского научного центра со ран, директор ИПНГ... |  | Соглашение о сотрудничестве между федеральной службой по гидрометеорологии... Российская академия наук (далее ран), в лице Президента ран академика ран осипова Юрия Сергеевича, действующая на основании Устава... |
| Научная работа лабораторий 9 в 2012г. Ивц оф им выполнял работы в... Омским филиалом Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института математики им. С. Л. Соболева со ран. Дана краткая... | | Малкова Л. А., Миничева С. В., Данилов Д. Д. Российская и Всеобщая... Рао (от 07. 07. 2006) и ран (от 16. 10. 2006), заключения рао (от 03. 11. 2005) и ран (от 03. 10. 2005), заключения рао (от 06. 08.... |
| Российской академии наук институт европы ран промышленная политика европейских стран Н. В. Говоровой.]. – М. Ин-т Европы ран : Рус сувенир, 2010. – 214 с. – (Доклады Института Европы = Reports of the Institute of Europe... | | Дальневосточного отделения ран Утверждено на заседании Ученого совета Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г. Б. Елякова дво ран |
| Время Мероприятие Программа мероприятия Холл, 2 этаж Гусейнов Абдусалам Абдулкеримович, академик ран, директор Института философии ран | | Положение о Центре коллективного пользования научным оборудованием... Цкп, образован в соответствии с Приказом директора ибхф ран №13а от 23 апреля 2001 г на базе лабораторий и других подразделений Федерального... |
| Адаптивная системА управления процессАмИ роста кристаллов для методов Степанова и Чохральского Работа выполнена в лаборатории управляемого роста кристаллов Учреждения Российской академии наук Института физики твердого тела ран... | | Кризисные явления, возможности и пути их преодоления в социально-экономических... Биробиджан. Институт комплексного анализа региональных проблем дво ран. Амурский государственный университет. Тихоокеанский институт... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Гринберг Руслан Семенович (Россия), член-корреспондент ран, директор Института экономики ран | | Бетелин В. Б., акад. Ран, Васильев В. Н., чл корр. Ран жижченко А. Б Добрый день. Наша сегодняшняя встреча посвящена её величеству Науке. Ещё А. С. Пушкин очень образно поведал миру об этом |
| Численное моделирование ионосферных предвестников сильных землетрясений... Западное отделение Учреждения ран «Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова» ран | | Пояснительная записка Программа соответствует федеральному компоненту... «Литература» для 5–9 кл., авторы Р. Н. Бунеев, Е. В. Бунеева и др. (заключения рао (от 06. 08. 2007) и ран (от 23. 10. 2007), заключения... |
| Центр общественных связей Академгородка прошла первая встреча из цикла «Урок академика», на которой выступил директор Института геологии и минералогии им.... | | Международная конференция «Системы жизнеобеспечения как средство... Совета ран по Космосу, начальник Исполнительного бюро по космосу ран, кандидат экономических наук |
