[发明专利]侧面遮拦式日晕光度计

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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John W.Evans发明的Evans Sky Photometer(ESP),一种是2004年Haosheng Lin等人在夏威夷放置的Sky Brightness Monitor(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Evans J.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Lin H S,Penn M J.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。

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案是：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。