全日面太陽磁場望遠鏡精密溫控系統研制

作者：張鑫偉,林佳本,鄧元勇

摘要：雙折射濾光器是太陽觀測中的重要設備,其中的雙折射晶體的折射率對溫度變化非常敏感,光學設計要求濾光器溫度控制系統的穩定精度達到0.01℃以內,才能保證濾光器精確穩定地工作。太陽望遠鏡中雙折射濾光器構型復雜,使用環境惡劣,其高精度溫控一直是國際公認的核心技術。針對全日面太陽望遠鏡濾光器的溫控問題,設計了基于積分分離PI加前饋的復合溫控系統,實現了對濾光器的高精度恒溫控制。系統使用24位AD實現高精度溫度采集,采用數字濾波算法提高測溫精確度;積分分離PI結合環境溫度作為參數的前饋控制的復合控制方法,輸出脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,PWM)控制策略,實現對濾光器高精度溫控。相比原有的濾光器溫控系統,本系統在保持原有溫控精度的前提下,大大簡化了系統設計。結果表明,當設定溫度為42.216℃時,在實驗室中,溫控精度達到±0.001℃。該溫控系統已經在懷柔觀測基地投入使用,最大溫度波動0.0075℃,控制效果準確穩定,獲得大量高質量科學數據。

發文機構：中國科學院太陽活動重點實驗室（國家天文臺） 中國科學院大學

關鍵詞：溫度控制太陽望遠鏡雙折射濾光器PID控制前饋控制Temperature controlSolar telescopeBirefringent filtersPID controlFeed-forward control

分類號： TH753.1[機械工程—精密儀器及機械]