全日面太陽磁場望遠鏡精密溫控系統研制*

張鑫偉，林佳本，鄧元勇

(1. 中國科學院太陽活動重點實驗室 (國家天文臺)，北京 100101；2. 中國科學院大學，北京 100049)

太陽磁場是太陽物理中最關鍵的物理量[1]，太陽耀斑、日冕、太陽黑子等日面活動都與太陽磁場有密切的聯系。懷柔太陽觀測基地(Huairou Solar Observing Station, HSOS)的全日面太陽磁場望遠鏡(Solar Magnetism and the Activity Telescope, SMAT)建成于2006年[2]，開展全日面矢量磁場和全日面Hα觀測，是具有國際一流水平的太陽磁場和太陽活動監測設備。濾光器是全日面太陽磁場望遠鏡核心光學組成部件，其中的雙折射晶體的折射率對溫度變化十分敏感，溫度波動能直接導致觀測的太陽譜線中心偏移出656.281 ± 0.2 nm的設定要求[3]。因此，要使濾光器穩定工作在要求的窄帶范圍內，達到預期觀測目標，就要求光學原件的溫度穩定精度必須控制在0.01 ℃以內[4]。

全日面太陽磁場望遠鏡從建成至今已運行十多年，原有溫控系統精度大大下降，故障頻發，因此需要更換新的溫控系統。本設計既為設備改造升級，同時也為中國科學院先導專項A類項目先進天基太陽天文臺(Advanced Space-borne Solar Observatory, ASO-S)載荷之一全日面矢量磁像儀(Full disk vector MagnetoGraph, FMG)宇航級溫控系統設計積累技術經驗。

國內外對高精度恒溫控制系統有深入的研究。隨著電子技術與人工智能的發展，溫控系統中的測控電路集成度越來越高，溫控算法更多的結合神經網絡等智能化方法，以適用于復雜非線性的溫控場合。在濾光器恒溫控制方面，南京天文儀器廠[5]將銅絲纏繞在濾光器內核外圍，銅絲同時承擔測溫和加熱作用，達到了良好的溫控效果。……