1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室（南京天文光学技术研究所），南京 210042
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中山大学 物理与天文学院，珠海 519082
中山大学计划在珠海校区大南山台址建设一座以1.2 m望远镜为核心的多功能天文观测设施。在无改正镜组条件下，望远镜可覆盖15′的全视场，并在消旋器下方设置一个八面体卡焦单元，容纳多个观测终端仪器，实现天文光谱观测和多色成像观测之间的功能切换。其中，天文光谱观测设备包括一台长缝光谱仪、一台高分辨率光纤光谱仪和一套波长定标装置。长缝光谱仪提供缝长≥5′、中低分辨率R=1 000~3 000的光谱观测功能，可针对星系、星团等扩展源目标进行有效观测。高分辨率光纤光谱仪提供高分辨率R≥30 000、覆盖400~900 nm的单目标光谱观测功能，可针对特殊点源天体进行高精度化学丰度分析与视向速度测量。本文详细介绍了中山大学1.2 m望远镜配套的天文光谱仪器研制内容。
天文望远镜 长缝光谱仪 高分辨率光谱仪 Astronomical telescope Long slit spectrograph High-resolution spectrograph 红外与激光工程
2022, 51(5): 20210881
1 中国科学院 国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏南京20042
2 中国科学院 天文光学技术重点实验室（南京天文光学技术研究所），江苏南京1004
3 中国科学院大学，北京100049
为适应光学红外望远镜口径不断增大的需求，降低驱动功率，应用碳纤维复合材料对望远镜主镜室桁架进行轻量化设计。对望远镜主镜室碳纤维复合材料桁架单元铺层进行优化设计，利用进化算法选取最优铺层方案。对望远镜主镜室桁架单元建模，并利用敏感性分析及进化算法选取最佳铺层方案，设计另外3种典型铺层方案进行对比，对桁架杆单元进行静力学分析和加载实验，对桁架杆组装成的六杆三棱锥单元进行模态分析和振动测试。有限元分析和实验结果对比表明：最优铺层方案为［±45°/90°/0°/90°/0°］s。有限元分析得到该方案桁架杆单元的等效轴向刚度为8.306×106 N/m，实验测得为7.463×106 N/m；有限元分析得到的等效径向刚度为3 968.3 N/m，实验测得为3 344.5 N/m。该方案六杆三棱锥单元模态分析得到一阶频率为93.699 Hz，振动测试测得一阶频率为84.683 Hz。复合材料桁架杆质量比同尺寸的钢结构杆减轻了77.6%，静力学性能与动力学性能均优于同质量钢杆。最佳铺层方案的有限元分析结果和实验结果表明其静力学性能及动力学性能均优于其他方案。
光学望远镜 主镜室桁架单元 碳纤维复合材料 进化算法 优化设计 optical telescope primary mirror chamber truss unit carbon fiber composite evolution algorithm integrated optimization
红外与激光工程
2020, 49(9): 20190517
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
3 中国科学院大学, 北京 100049
为满足望远镜副镜结构定位精度的要求, 提出一种固定杆长杆端轴向平移运动模式的六杆并联机构。从微分几何的观点研究了该机构输入关节空间向量与输出工作空间向量之间的非线性运动学特性, 并采用曲率概念度量解轨迹的非线性弯曲。通过与雅可比矩阵的对比分析可知, 采用曲率度量并联机构的非线性和采用雅克比矩阵反映的瞬时线性性质一致, 所设计的副镜并联调整机构在整个运动行程范围内的最大非线性误差约为3.15 μm。测试结果表明: 采用多项式误差曲线拟合校正之后, 该副镜调整机构三维平移重复定位精度小于2.6 μm, 二维旋转重复定位精度小于1.8″, 满足实际望远镜观测的需要, 采用的曲率度量法也可以为其他并联机构的非线性分析和校正提供一种新的思路。
并联调整机构 非线性特性 曲率 误差校正 雅可比矩阵 parallel adjustment mechanism nonlinear characteristic curvature error correction Jacobian matrix 红外与激光工程
2020, 49(1): 0114001
