侧面遮拦式日晕光度计制造技术

本发明专利技术涉及一种侧面遮拦式日晕光度计，该光度计从左至右依次包括外挡板、外窗口、上消杂光光阑、下消杂光光阑、中部光阑、第二衰减片、孔径光阑、物镜、滤光轮和CCD相机；外挡板中部安装第一衰减片，第一衰减片、第二衰减片、孔径光阑、物镜、CCD相机位于同一轴线上；太阳直射光经第一衰减片并经第二衰减片进入光学系统成像在CCD相机像面上；天空亮度经第二衰减片成像在CCD相机像面上，通过CCD相机像面上的亮度比再结合第一衰减片的衰减量级得到天空亮度与太阳亮度的相对值。本发明专利技术的优点是可大大降低内视场衍射光强，提高内视场可观测范围；同时通过侧面观测天空亮度，增大太阳径向视场范围的天空亮度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种日晕光度测量装置，具体的说，涉及一种侧面遮拦式日晕光度计。
技术介绍
日晕光度计主要用于日冕仪选址，通过测量天空散射的亮度来确定是否满足日冕仪观测的需求。目前国际上使用的日晕光度计主要有两种，一种是1948年JohnW.Evans专利技术的EvansSkyPhotometer(ESP),一种是2004年HaoshengLin等人在夏威夷放置的SkyBrightnessMonitor(SBM)。中科院云南天文台于2011年制造的日晕光度计就是仿照SBM制造的一个日晕光度计，但通过一些改进及使用更先进的CCD，使其时间分辨率大大提高。ESP和SBM被放置于多个太阳观测站进行长年的日晕光度测量，而云南天文台的日晕光度计被用于大理、轿子雪山等地的日晕测量。ESP类型的日晕光度计(见文章EvansJ.W.1948,J.Opt.Soc.Am.,38,1083)主要为通过类似于外掩式日冕仪的结构，同时利用光楔式渐变衰减片衰减太阳直射光，通过观察衰减后的太阳直射光和消除衍射光后的天空亮度相同时，通过光楔式衰减片的衰减级次得到天空亮度的参数。这种结构的日晕光度计，仅可观测单波长的天空亮度，不能用来测量大气溶胶含量和积分水汽含量；另外由于它是通过手动操作的，使其无法连续长年观测。而且它的造价也比较高。SBM类型的日晕光度计(见文章LinHS,PennMJ.PASP,2004,116:652和刘念平等.\日晕测量与日晕光度计外缘杂散光抑制试验.\天文学报52(02)(2011):160-170.)为简化的外掩式日冕仪结构，主要通过采用多层O型环缠绕的外掩体来消除内视场的衍射光，同时外侧采用消杂光光阑消除仪器镜筒壁的散射杂散光。同时太阳直射光通过在外掩体中心开孔，并使用两个ND2的衰减片将中心太阳直射光衰减到10-4量级。SBM类型的日晕光度计的优点在于其稳定性好，全自动观测，造价便宜等。其缺点主要为内视场及外视场的衍射光很强，限制了内视场及外视场的观测，在所拍摄的图像中内视场及外视场产生两个明亮的圆环，使其最小实际内视场仅为4R⊙(R⊙为太阳光球平均半径)。云南天文台的日晕光度计进行了部分外视场衍射的抑制，但其抑制的方法为减小第三个光阑口径，这种方法会减小外视场衍射，但同时会使得外视场的渐晕增大，甚至直接减小实际可观测的外视场。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种侧面遮拦式日晕光度计，可大大降低内视场衍射光强，提高内视场可观测范围；同时通过侧面观测天空亮度，增大太阳径向视场范围的天空亮度。本专利技术的技术方案是：一种侧面遮拦式日晕光度计，该光度计从左至右依次包括外挡板、外窗口、上消杂光光阑、下消杂光光阑、中部光阑、第二衰减片、孔径光阑、物镜、滤光轮和CCD相机；外挡板垂向设置于该光度计的左部，外挡板高度小于外窗口高度，外挡板遮挡2R⊙的太阳直射光，使其无法照射到物镜上，外挡板中部安装第一衰减片，第一衰减片、第二衰减片、孔径光阑、物镜、CCD相机位于同一轴线上；太阳直射光经第一衰减片并经第二衰减片进入光学系统成像在CCD相机像面上；天空亮度经第二衰减片成像在CCD相机像面上，第一衰减片的衰减量级为10-4，第二衰减片的衰减量级为10-2；通过CCD相机像面上的亮度比再结合第一衰减片的衰减量级得到天空亮度与太阳亮度的相对值。优选的是，该光度计整体呈矩形结构，矩形结构左端为开敞的外窗口，太阳直射光从外窗口左侧水平射入光学系统，天空亮度从外窗口左侧倾斜射入光学系统，其中，天空亮度包括外视场光线和内视场光线，即外窗口可观测的天空亮度视场范围为3R⊙～10R⊙。优选的是，所述外挡板分3层设置，即外挡板共有3块，分别为外挡板一、外挡板二和外挡板三，3块外挡板尺寸依次减小，且3块外挡板从左至右依次排布；外挡板一设置于外窗口处，外挡板一中部安装第一衰减片、外挡板二中部安装第二通光孔、外挡板三中部安装第三通光孔，且第一衰减片、第二通光孔和第三通光孔位于同一水平线上，第一衰减片的衰减量级为10-4。优选的是，所述上消杂光光阑采用矩形板结构，上消杂光光阑的上端与矩形结构的上顶内壁连接，上消杂光光阑的下端呈悬空状态，上消杂光光阑的前后两端分别与矩形结构的前后内壁连接，上消杂光光阑相对于矩形结构的上顶为倾斜安装。优选的是，所述上消杂光光阑与矩形结构的上顶之间夹角为45°。优选的是，所述上消杂光光阑包括上消杂光光阑一、上消杂光光阑二、上消杂光光阑三，上消杂光光阑一、上消杂光光阑二、上消杂光光阑三互相平行；上消杂光光阑三的下边缘高度低于外挡板上边缘高度且高于孔径光阑上边缘高度；上消杂光光阑二的下边缘位于孔径光阑下边缘与上消杂光光阑三下边缘连线的上方；上消杂光光阑一的下边缘位于上消杂光光阑二下边缘与上消杂光光阑三下边缘连线的上方；外窗口上边缘位于上消杂光光阑一下边缘与上消杂光光阑二下边缘连线的上方。优选的是，所述下消杂光光阑设置于矩形结构的下底内壁，下消杂光光阑与矩形结构的下底垂直连接。优选的是，所述下消杂光光阑共有4只，两只下消杂光光阑并行分布于上消杂光光阑一与上消杂光光阑二之间，两只下消杂光光阑并行分布于消杂光光阑二与上消杂光光阑三之间。优选的是，所述滤光轮共设4个滤光片，4个滤光片可分别旋转至与物镜同一水平面。本专利技术与现有技术相比的有益效果为：(1)本专利技术的光度计装置采用三层外挡板结构代替外掩体结构，使得衍射光降低至少一个量级以上，使得更小的内视场可以被观测到；(2)通过侧面遮拦式的外挡板结构，即采用侧面观测方式，可以使得更大的视场成像在像面，目前设计视场为2～10R⊙，受渐晕及衍射光影响，实际内视场可达到3R⊙，小于SBM的4R⊙，外视场扩展到10R⊙，可以使得不受衍射光影响的天空亮度平稳区域扩大，使得到的天空亮度更精准；(3)上消杂光光阑通过分层遮挡设计，不仅消除镜筒壁的散射光，同时消除外视场的衍射光；同时上消杂光光阑采用倾斜设置，使得照射到其表面的太阳直射光的散射光影响降低。附图说明图1本专利技术的总体光路结构图；图2本专利技术的光路结构侧视图；图3外挡板在物镜口径处的衍射光强径向分布；图4上消杂光光阑示意图。图中，1—外挡板一；2—外挡板二；3—外挡板三；4—外窗口；5—上消杂光光阑一；6—上消杂光光阑二；7—上消杂光光阑三；8—下消杂光光阑；9—中部光阑；10—第二衰减片；11—物镜；12—滤光轮；13—CCD相机；14—太阳直射光；15—内视场光线；16—外视场光线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下叙述中以图1所示的方位进行描述，图1中的上下左右即为描述中的上下左右，图1所朝方向即为描述中的前方，背离图1方向即为描述中的后方。实施例1参见图1-图3，本专利技术公开一种侧面遮拦式日晕光度计，该光度计从左至右依次包括外挡板、外窗口4、上消杂光光阑、下消杂光光阑8、中部光阑9、第二衰减片10、孔径光阑、物镜11、滤光轮12和CCD相机13。该光度计整体呈矩形结构，矩形结构左端为开敞的外窗口4，太阳直射光14从外窗口2左侧水平射入光学系统，即本专利技术的光度计采用侧面观测方式。本专利技术的光度计采用外挡板代替传统外掩体结构，以降低衍射光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧面遮拦式日晕光度计，其特征在于：该光度计从左至右依次包括外挡板、外窗口(4)、上消杂光光阑、下消杂光光阑(8)、中部光阑(9)、第二衰减片(10)、孔径光阑、物镜(11)、滤光轮(12)和CCD相机(13)；外挡板垂向设置于该光度计的左部，外挡板高度小于外窗口高度，外挡板中部安装第一衰减片，第一衰减片、第二衰减片(10)、孔径光阑、物镜(11)、CCD相机(13)位于同一轴线上；太阳直射光(14)经第一衰减片并经第二衰减片(10)进入光学系统成像在CCD相机(13)像面上；天空亮度经第二衰减片(10)成像在CCD相机(13)像面上。

【技术特征摘要】
1.一种侧面遮拦式日晕光度计，其特征在于：该光度计从左至右依次包括外挡板、外窗口(4)、上消杂光光阑、下消杂光光阑(8)、中部光阑(9)、第二衰减片(10)、孔径光阑、物镜(11)、滤光轮(12)和CCD相机(13)；外挡板垂向设置于该光度计的左部，外挡板高度小于外窗口高度，外挡板中部安装第一衰减片，第一衰减片、第二衰减片(10)、孔径光阑、物镜(11)、CCD相机(13)位于同一轴线上；太阳直射光(14)经第一衰减片并经第二衰减片(10)进入光学系统成像在CCD相机(13)像面上；天空亮度经第二衰减片(10)成像在CCD相机(13)像面上。2.根据权利要求1所述的侧面遮拦式日晕光度计，其特征在于：该光度计整体呈矩形结构，矩形结构左端为开敞的外窗口(4)，太阳直射光(14)从外窗口(2)左侧水平射入光学系统。3.根据权利要求1所述的侧面遮拦式日晕光度计，其特征在于：所述外挡板共有3块，分别为外挡板一(1)、外挡板二(2)和外挡板三(3)，3块外挡板尺寸一致，且3块外挡板从左至右依次排布；外挡板一(1)设置于外窗口(4)处，外挡板一(1)中部安装第一衰减片、外挡板二(2)中部安装第二通光孔、外挡板三(3)中部安装第三通光孔，且第一衰减片、第二通光孔和第三通光孔位于同一水平线上，第一衰减片的衰减量级为10-4。4.根据权利要求2所述的侧面遮拦式日晕光度计，其特征在于：所述上消杂光光阑采用矩形板结构，上消杂光光阑的上端与矩形结构的上顶内壁连接，上消杂光光阑的下端呈悬空状态，上消杂光光...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明哲，张红鑫，夏利东，刘维新，卜和阳，
申请(专利权)人：山东大学，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37