硬X射线望远镜主探测器的有限元分析

以硬X射线望远镜主探测器单体为研究对象,结合有限元基础理论研究,对探测器单体模型进行了简化;应用INVENTOR10软件和MSC.Patran&MSC.Nastran有限元分析软件,建立了多种设计方案的有限元模型;通过对多个设计方案有限元计算结果的对比分析,对设计方案进行了评价,评价结果为硬X射线调制望远镜的设计和实验提供参考及理论基础.     

基于有限元法的硬X射线调制望远镜建模及动态性能分析

硬X射线调制望远镜(HXMT)在发射过程中,会受到惯性力、正弦载荷及随机载荷的激励,同时支撑结构与星载载荷振动也会相互影响,因此需要对整星进行动态性能分析。对于HXMT整星结构,无法进行理论计算,且由于结构内部的局限性,力学振动试验只能测试有限个点的动态响应,因此对整星进行有限元分析是一种行之有效的方法。整星结构部件众多,连接复杂,必须对各个星载载荷进行合理的简化,以避免网格数量巨大导致计算收敛困难的问题。文章在理论分析基础上,提出了一种有效地建立整星结构合理有限元模型的方法,并借助HXMT的动态试验进行了验证,得到了总体的动态性能。研究结果为同类卫星的有限元分析提供方法,具有较强的参考价值。     

卫星光通信中接收天线的性能分析

为了获得高性能的接收天线以改善卫星光通信的系统性能,基于电磁波辐射理论,分析了接收光学天线的重要参数,研究了卫星光通信中使用单个光学天线及光学天线阵的性能.对单个光学天线的设计进行了优化,分析了单个光学天线及光学天线阵的相关参数之间的关系.通过仿真,不仅论证了星间激光通信需要极精确的指向角度,且可得出结论,在星间激光通信系统的光学终端中使用光学天线阵具有更大的优势.     

南京大学65 cm天文望远镜指向精度的修正研究

天望远镜的准确指向是正常观测的重要保障，也是望远镜系统本身的一项重要测试指标，南京大学天系65cm望远镜的成像OCD的视场较小，实际观测时，指向精度不高，待测天体的像往往不在视场内，为了修正南京大学天系65cm望远镜的指向精度，2004年7月-8月，对该望远镜的指向精度进行了测量并通过指向误差函数进行了指向精度的修正，首先建立指向误差修正模型，通过对不同天区恒星的观测可得到该望远镜在相应方位的观测指向误差值，将观测值和理论模型拟合，从而得到指向误差修正函数．建立南京大学65cm望远镜的指向误差修正模型，然后对其观测的指向误差值进行拟合，最后用拟合函数对观测进行指向修正，结果表明，通过指向误差函数对指向误差进行修正，提高了该望远镜系统的指向精度，目前，不仅可以使观测的星象能在CCD视场内，而且改正后的指向精度略优于1′，在修正前望远镜系统的指向精度RMS(均方差值)是117″，修正后望远镜系统的指向精度RMS(均方差值)提高到38″。     

LAMOST光纤定位技术

对于在建的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(large sky area multi-object fiber spectroscopy telescope,LAMOST)而言,如何在直径为1.75 m的球冠形焦面板上将4 000根光纤快速定位,实现同时观测4 000个天体目标,是其两大关键技术问题之一.本文介绍了由中国科学技术大学提出的分区并行可控光纤定位技术的总体设计思想,以及在研制过程中解决的技术问题;讨论了亟待解决的光纤定位的位置测量问题.安装后的LAMOST焦面光纤定位小系统在兴隆现场已完成了与其他系统的联调,成功地批量获得了天体光谱.     

FAST主反射面自动控制系统

500m口径球反射面射电望远镜FAST将是国际上最大、最灵敏的射电天文望远镜.利用贵州喀斯特洼坑作为台址,在洼坑内铺设500m球冠状反射面,通过主动控制形成抛物面以汇聚电磁波.针对FAST主动反射面自身的特点,提出了主动反射面节点运动控制的总体策略并推演了控制算法,完成模型控制实验.实验结果表明该套控制系统实现了FAST主动反射面形变要求,达到了要求的精度,可作为将来FAST原型主反射面控制的可选方案之一.     

单片机控制天文望远镜自动跟踪天体目标

 用单片机控制望远镜自动跟踪天体目标,可以按键操作取代人工转动操作,具有体积小、成本低、携带方便的特点.自动跟踪原理是首先进行手动跟踪,捕获目标的运动规律,记录运动轨迹.根据记录的数据,计算出步进电机的移动步距,通过控制步进电机转动,带动目镜移动,达到自动跟踪的目的.     

大型射电望远镜主动反射面控制(英文)

针对13.7m毫米波望远镜的特点提出一种新型主动反射面的控制方法,消除重力、温度、湿度和风力等对主反射面的影响,从而提高大型射电望远镜的分辨率、灵敏度和观测效率,设计了一种CAN/ethernet协议转换器,实现CAN中大量位移促动器与其在工业以太网中的主机的通信,通过光电编码器的反馈闭环控制位移促动器的驱动电机,大大提高了反射面的控制精度.     

LAMOST有限元模型的径向基网络修正法

天文学的发展要求望远镜的口径越来越大,对其建立有限元模型进行动力学分析已成为必要步骤.为了保证理论分析结果符合实际,必须对有限元模型进行修正.针对大望远镜模型修正的难点,提出一种基于径向基神经网络的含有隐藏变量的改进迭代法.首先建立了LAMOST空间桁架和平衡系统的有限元模型.其次从实际出发,讨论了神经网络输入输出的选择方法.用有限的数据信息修正误差大的参数,而小误差参数作为神经网络的隐藏变量,可看作噪声而不予修正.采用均匀设计法获得神经网络的训练样本集,减小了计算量.然后在网络迭代求解过程中,每次在输出参数的附近增加均匀分布的若干个样本,而不是输出参数的单独一个样本,可防止网络性能突然变差,改善泛化特性.最后,悬臂梁和望远镜桁架仿真结果表明,含有隐藏变量的神经网络仍然能够收敛.用实测数据修正了LAMOST的平衡系统,表明了该方法的可行性和有效性.     

Digital zenith telescope prototype of China

Classical optical astronomy measures the direction of the local plumb line on the stellar background, and is influenced by variations of the earth gravity field. Therefore, classical optical astrometry can be used to measure and study variations of plumb line. This endows classical optical astrometric technologies special signifi- cance for the interdisciplinary researches of astronomy and geoscience, and makes them irreplaceable by technologies like very long baseline interferometry, satellite laser ranging. However, classical astrometric instruments have a major drawback of low efficiency, such as the low auto- maticity, more operating observers, and even operative error which makes it very difficult to reduce the random observation error in some visual instruments. To overcome this drawback, we have successfully developed the digital zenith telescope prototype （DZT-1） with the aperture of 200 mm, using charge coupled device and other advanced technologies and new equipments. As proved by test observations, DZT-1 can observe thousands of stars over one night, which significantly reduces the random obser- vation error and increases the observation accuracy. In addition, DZT-1 has a high degree of automation, even allowing unattended observation by remote control. Besides, DZT-1 has a small-size and is easy to move, making it convenient for mobile measurement of thedeflection of the vertical. In summary, DZT can be widely used in the geoscience and astronomy fields.