阻导风板及其在NVST上的测试结果

太阳望远镜采用全开式圆顶有许多好处,但是此时风对望远镜产生比较大的扰动。为了减少风对望远镜的影响,设计了阻导风板,并在实际应用中得到了很好的结果。全面介绍了阻导风板的原理、结构,并给出了设计要点及在1 m红外太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)上的实测结果。

NVST多通道成像观测系统的数据同步采集

为了在1 m红外太阳望远镜多通道高分辨率成像观测系统中实现多个波段太阳图像的同步高分辨率统计重建,需要1 m太阳望远镜多个观测通道图像采集系统同步。研究了如何采用CCD相机外触发工作模式、计算机PCI总线硬件中断技术和全球定位系统时间相结合实现1 m太阳望远镜多个观测通道图像的同步采集,并在现有的Hα和Ti O两个成像观测通道上搭建实验平台。通过一系列的波形时序测试,数据记录和分析等实验证明本文所采用的这一数据同步采集技术能满足1 m太阳望远镜多个观测通道图像的同步采集要求。

NVST狭缝扫描及定标单元的电动控制实现

利用1 m红外太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)对太阳进行观测和研究,需要控制狭缝扫描系统和磁分析系统中各设备的运动以配合观测系统采集数据。针对实际观测中对设备运动控制的需求,并利用控制器对相应设备的直接控制,提出基于TCP协议及UDP协议的Win Sock网络编程以及串口通信编程的设计方案,设计了一套基于Client/Server架构的控制系统软件,实现各仪器在局域网范围内的远程控制。通过对设备的运动控制测试,客户端发送控制命令给服务器端,服务器计算机解析命令并通过串口控制各仪器运行,同时采集设备的状态信息反馈给客户端,测试结果表明此系统能良好地控制各设备运行,结合网络通信及串口通信的设计为后续的观测系统功能升级打下了基础。

NVST多通道高分辨观测系统软件设计

1 m太阳望远镜多通道高分辨成像系统是望远镜的重要终端设备之一,目前由Hα通道(线心656.283 nm)和Ti O通道(705.8 nm)构成。主要介绍了多通道高分辨观测系统软件的设计。观测系统在功能上主要实现了Hα通道多波长点扫描观测模式,Ti O通道多时间分辨率观测模式,以及为满足多通道发展的需求,如常规观测通道的增加以及探测器的更换等,在系统架构上采用了松耦合的分布式分层结构。

NVST终端仪器消旋平台载荷形变研究

研究了1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)终端仪器消旋平台上平台的载荷形变情况。利用检测激光光斑在CCD探测器上的位移探测微小的形变。实验时,激光光源固定在稳定区域指向被测区域CCD探测器。通过质心算法计算CCD探测器靶面光斑质心数据,质心的变化量反映测量被测区域的形变量,仅研究重力方向的形变。通过多组实验及ANSYS仿真发现:上平台的3个悬臂边缘位置在旋转至80°~200°区域出现的正、反转重力方向形变的明显不一致问题很大程度由驱动平面和轴承定位平面不一致及正、反转滚轮组不严格指向转台中心两个因素共同作用引起;3个悬臂中,一个悬臂在多个转动区域形变明显且对载荷敏感,一个悬臂部分区域对载荷敏感,均主要由于其与转台中心连接刚度较差引起。

非等晕效应对NVST高分辨重建结果的影响

根据抚仙湖1 m新真空太阳望远镜高分辨率重建算法,从理论上分析了非等晕效应对斑点干涉术和斑点掩模法的影响。使用实测光球数据以不同子块大小分别进行高分辨数据重建,通过对不同子块大小情况下重建图像的功率谱、相位的比较,对非等晕效应的影响进行分析。结果表明,当重建区域大小超过等晕区时,非等晕效应会限制斑点干涉术和斑点掩模法的有效性,由于算法失效会导致模和相位重建的准确度降低。最后结合图像处理程序的具体情况,对算法的进一步优化提供了建议。

NVST垂直双光谱切换扫描系统

1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)的科学目标之一是对太阳活动区域进行二维光谱扫描观测。基于1 m新真空太阳望远镜多波段光谱仪(Multi-Band Spectrometer,MBS)和大色散光谱仪(High Dispersion Spectrometer,HDS)提出了垂直双光谱切换扫描系统,可实现相互垂直的两个光谱仪的光谱扫描观测任务,并实现两个光谱仪之间的切换。分析了光谱扫描观测的原理和过程,结合终端仪器系统的具体构造,完成了扫描系统的光机结构设计和装调分析,并对扫描系统进行了性能测试,包括系统稳定性、扫描直线度以及扫描步幅精度。测试结果满足预期功能需求和精度要求,为后续1 m新真空太阳望远镜进行常规光谱扫描观测提供了支持。

基于NVST观测的米粒识别和形态特征分析

米粒组织是太阳表层对流运动所产生的一种形态特征.由于米粒强度分布不均匀以及边缘比较模糊,使得采用传统的基于强度和梯度阈值的方法来准确地识别它们变得困难.因此,本文提出了一个基于相位一致性的米粒识别算法.选用中国科学院云南天文台抚仙湖的新一代太阳真空望远镜(New Vaccum Sloar Telescope,简称NVST)的高分辨活动区观测资料来展示算法的识别过程,并根据识别结果分析了米粒的形态特征.选取了2个目前已存在的米粒识别算法来验证所提算法的准确性和有效性,实验结果表明所提算法能够有效地提取那些低对比度的米粒特征.同时为了检验算法对阈值的响应程度,分别选取了3组阈值来检验不同阈值情况下的差异性.结果证明所提算法对阈值响应不敏感.为了进一步检验所提算法获取统计结果的准确性,对米粒的直径、强度、形状以及分形维数进行统计.统计结果很好地符合了已有文献的结论,这也进一步验证所提算法的准确性和健壮性,能够用于进一步的科学研究.

NVST高分辨率图像中太阳小尺度结构的精细放大

将基于深度学习的放大方法应用于天文图像的研究中,根据新真空太阳望远镜(NVST)图像中的结构特征,提出一种有效的天文图像放大方法。首先使用Binning技术对数据进行降采样处理,获得对应的低分辨率图像;其次通过改进的残差稠密网络充分提取和利用低分辨率图像多级特征,重建出高分辨率的太阳图像;最后通过残差分析、相关性分析及功率谱分析对太阳图像的重建误差进行定量评估。实验结果表明,相对传统插值法,所提方法能够对太阳图像中的小尺度结构进行精细放大,且在放大图像的同时有效提高图像的信噪比。

1m太阳望远镜光电导行镜无热化分析

作为1m太阳望远镜(NVST)导行系统的重要组成部分,导行镜的成像稳定性至关重要。环境温度载荷造成的镜体变形会造成热离焦从而影响导行镜的成像质量。采用有限元方法分析NVST导行镜在-5℃、20℃和35℃等不同环境温度状态下的温度分布,并计算了温度变化产生的轴向结构变形,即最大离焦量为6.45μm。计算结果表明:主镜到靶面的距离变化最大值常温下为7.14μm远小于系统焦深(±35μm),达到了对NVST导行镜无热化结构设计的目的。

新垂直筛板塔的Hausen板效率

对新垂直筛板塔提出了Ｈａｕｓｅｎ效率模型和双池模型相结合的新观点。观察和测试了靠近出口堰一排帽罩的前喷提升液全部或部分喷射到降液管内及堰上有无溢流时对板效率的影响，导出Ｈａｕｓｅｎ效率模型式。用试验及文献数据进行检验。

ATMSAR处理器发送数据业务的信元调度算法

叙述了ATMSAR(SegmentationAndReassembly)处理器发送信元的机理 ,讨论了基于发送调度表的业务成形方式产生的信元时延抖动 (CellDelayVariation ,CDV)以及信元时延抖动容限 (CellDelayVariationTolerance ,CDVT) ,推导了CDVT的计算公式 ,设计了使CDVT最小的信元调度算法NVST(NearVirtualSdenTime) ,并分析了其性能。为了满足业务公平性进一步提出了FNVST(FairNearVirtualSendTime)信元调度算法。仿真计算结果表明FNVST可以使各业务的CDVT较为均匀。最后 ,我们讨论了FNVST算法在ATM网卡驱动程序上的应用。

一米新真空太阳望远镜光谱扫描观测系统设计

1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)是国内用于对太阳进行观测和研究的大型科研设备,针对太阳活动区光谱观测的需求,在现有的大色散光谱仪及多波段光谱仪基础上,设计了光谱扫描设备,并基于C#设计了一套观测控制系统软件,实现扫描设备的运动控制和观测数据的采集。进行光谱扫描观测时,计算机控制扫描设备步进运动,并利用图像采集卡通过Camera Link总线采集CCD/CMOS相机的探测数据,基于多线程技术采集观测数据,将采集的图像数据存储成FITS(Flexible Image Transport System)文件,并将光谱图像数据处理成灰度图像用于软件界面监视。此套软件已用于1 m太阳望远镜光谱扫描观测,测试结果满足预期功能需求,为后续观测系统功能升级提供了良好的扩展性。

基于主成分分析的太阳光谱信息提取

太阳光谱观测是研究太阳大气活动现象有效手段之一。提出了一种基于主成分分析的太阳光谱特征信息提取和重构方法,分析了重构数据噪声抑制程度和主成分阶数的关系,计算了不同主成分阶数下重构数据的谱线信噪比以及多普勒速度测量精度。结果显示特征信息提取后,重构数据较大程度保留了原始光谱数据信息,光谱数据信噪比明显提高,谱线多普勒速度测量精度也显著提高,并且三维光谱数据存储和传输量大幅缩减。该方法能够满足一米新真空太阳望远镜当前数据规范发布需求和科学目标要求,为中国在建的光纤阵列太阳望远镜以及未来的巨型太阳望远镜光谱数据处理提供参考。

一米真空太阳望远镜Level 1级图像选帧的GPU实现

抚仙湖一米真空太阳望远镜Level 1数据是利用图像选帧位移叠加技术获得的,目前Level 1处理的时间约20 s,大约是图像采集时间的1.7倍.为了达到减少其所需时间的目的,本文采用GPU技术来实现选帧流程,包括斑点干涉选帧和互相关图像位移叠加.在CUDA环境下,实现了利用GPU处理大量傅里叶变换和图像矩阵的并行四则运算等功能.在我们的实验环境下,对100帧图像的处理只需要0.6 s.同时对整个流程中各个模块的运行时间也进行了详细的测量、分析和讨论.