天体赤纬测定中的度盘精确定位与测微器精度研究

　　1　前言

　　由于众多的复杂因素,赤纬的测量要比赤经测量困难得多,度盘测定问题就是其中一个最为主要和受到广泛关注的课题。目前子午环最好的赤纬单次测定精度为0.12″[1,2],为了得到赤纬单次测定优于0.1″的精度,这就要求采用一种高精度的度盘测微器系统。目前主要使用的度盘测微器有三种类型,第一种是采用光敏二极管或光敏三极管作为接收器件的活动狭缝光栅扫描测微器,如Carlsberg自动子午环CAMC[3]等;第二种为采用线性CCD或Reticon阵作为探测器的固定读数方式,如东京子午环PMC190[4,5];第三种为近几年才发展起来的二维CCD度盘测微器[6]。

　　用子午环测定恒星赤纬,一项最重要的工作是确定度盘的分划误差。对于一个“均匀”分划的度盘,其每条刻线的位置划分精度并不能保证始终优于2″。若要用这种度盘来测定天体赤纬,则必须进行度盘的分划误差修正(或称对径误差修正)。高精度的测量要求赤纬测定的系统误差小于±0.1″[5,7],因而要求对径修正精度达百分之几个角秒。

　　根据Einicke和宫本(Miyamoto)的报告,Carlsberg子午环CAMC和东京子午环PMC190的度盘对径修正精度分别达到0.035″和0.018″[4,8]。有关对径修正问题,许多人研究了不同的测量原理及归算方法[7,9,10],这一问题也是基本天体测量中的关键问题之一[11]。若要达到对径修正精度优于百分之几个角秒,则必须至少使得度盘测微器对刻线像的位置测定精度达到同等水平,且这种测定应具有良好的稳定性。换句话说,除了对径修正的测定方法及数学处理方法外,度盘测微器测量的系统精度及其稳定性是影响对径修正精度的关键性因素。

　　事实上对于测微器误差的完整描述是无法办到的,其原因是人们对各种误差源的详尽情况无法完全了解。譬如重力和温度对机械变形的影响就很难用精确的数学形式来描述。在许多度盘问题的研究报告中,仅就其中几项比较简单和明显的问题给以理论上的讨论[3,11,12],并且有些问题的讨论也只限于对实际情况做一定假设之后进行的,所以很难得到对度盘测微器系统误差问题的完整解释。

　　在以往人们对于测微器的精度问题中,一方面要求设计精度极高;另一方面由于机械变形影响,要求对测微器进行经常的调整,以保证其测量精度。而测微器的经常调整则可能引起测量系统的变化。另外,这种调整过程也是较为复杂和耗费人力的。

　　基于目前测微器存在的诸多问题,作者通过对陕西天文台中国丹麦水平子午环(DCMT)度盘测微器精度问题的研究,提出了一种系统精度的微分测量与系统误差密度分布函数的解析模型,从而得到测微器的系统误差修正,不仅大大提高了测微器的测量精度,而且避免了经常调整所带来的问题。