基于差分图像运动的便携式多孔径日间大气湍流廓线测量技术研究

Measurement of turbulence profile is an important issue in modern sitemeasurement. Day-time turbulence profile is very important to the development and evaluation of solar AO system. Now S-DIMM+ is widely used in daytime turbulence profile measurement up to 30km. However, In S-DIMM+ an existing facility telescope with a large aperture size is needed. In this project, we plan to develop a portable seeing profiler which directly use solar granulation structure to measure the vertical turbulence profile up to about 30 km. We propose two techniques, which are Multi-Aperture Seeing Profiler (MASP) and Advanced Multi-Aperture Seeing Profiler (A-MASP). Numerical simulations show that MASP and A-MASP are both able to have similar performance as S-DIMM+ on 1m telescope. In this project, we will build prototypes of the MASP and A-MASP, and choose a better one to measure the turbulence profile on Mountain Wumingshan Area in Western Sichuan.

大气湍流廓线是现代天文选址中重要的考察指标。日间大气湍流廓线的测量对太阳自适应光学的设计和性能评估具有重要的意义。目前使用光学方法测量30km日间大气湍流廓线大多使用S-DIMM+方法，然而该方法需要已建成的大口径太阳望远镜，无法使用在选址中。本项目计划研究便携式日间大气湍流廓线测量技术，采用多台小型子望远镜组成阵列，通过观测太阳表面米粒结构进行日间大气湍流廓线测量。我们提出多了孔径湍流廓线测量技术(MASP)与改进的多孔径湍流廓线测量技术(A-MASP)两种方案。数值模拟显示这两种方案和一台运行在1m望远镜上的S-DIMM+性能相当，可以给出测量高度~30km的大气湍流廓线数据。本项目中我们计划搭建MASP和A-MASP的样机，通过试观测选择最适合的方案，对四川稻城无名山台址进行日间大气湍流廓线测量。

本项目在执行期间开展了湍流廓线测量仪性能分析及优化、在湍流廓线测量仪设计与搭建等方面的工作。提出了在MASP仪器中使用多颗导星的方法，指出使用多颗导星具有提高15km处湍流测量精度、增大有效口径、增加地表附近探测分辨率等优点。对AMASP性能进行了研究，提出了原始的采样高度计算公式存在不合理之处，并提出了采样高度的修正公式，并使用数值模拟的方法进行验证。提出了TTSP测量仪的概念并对其进行了性能分析。根据A-MASP原理设计了仪器原型，并进行了仪器搭建和实验室测试及实测。项目发表文章4篇，申请专利一项，培养博士研究生2名。