望远镜跟踪架的结构形式至关重要,它将影响整个跟踪系统的跟踪精度和快速响应等性能指标。本文介绍了望远镜跟踪架的三种结构形式—赤道式、地平式和水平式,通过建立赤道式、地平式和水平式坐标系,相应介绍了三种跟踪架的测量原理,对三种结构形式的跟踪架的特点进行了讨论分析,赤道式利用赤经轴的匀速转动抵消地球自转产生的星体的视运动,主要用于天文观测,地平式具有较好的承载能力,应用较为广泛,现代大口径望远镜均采用地平式结构,水平式无天顶盲区,对高仰角空域目标跟踪性能优异。

主镜面型精度是地基大口径望远镜最关键的技术指标之一。为了研究主镜室以及主镜底支撑和侧支撑系统的重力变形造成的主镜面型误差,介绍了一地基光电望远镜的主镜室及详细的主镜支撑结构,借助于有限元法,建立了主镜,主镜室和支撑结构的详细有限元模型,分析计算了主镜在支撑状态下的镜面变形情况,并通过ZYGO干涉仪进行了面型检测。计算结果和实测结果对比,说明了主镜室及其支撑结构引入的主镜面型误差大小,同时也验证了有限元模型的正确性。

为了确定水平式光电望远镜的各主要误差对观测精度的影响,提高望远镜的指向精度,对它的目标定位误差进行了分析。针对水平式望远镜的结构特点,通过分析从被测目标到望远镜相面产生目标定位误差的光、机、电等各种误差因素,建立了水平式望远镜目标定位测量方程。应用蒙特卡罗法进行误差仿真,预测出水平式望远镜的目标定位误差,并对各误差的敏感性进行了分析。选取敏感性高的误差项建立误差补偿模型,对实拍星体误差进行补偿实验,结果表明：补偿后经轴转角误差标准差从66.4″降低到3.3″,下降了95%;纬轴转角误差标准差从49.4″降低到5.6″,下降了89%。所用方法和模型能够对主要误差进行分析和预测,可为水平式光电望远镜的总体设计提供参考。

赤道式望远镜因其跟踪测量的简单性和可靠性,在中小口径的望远镜中得到广泛的应用,本文介绍了赤道式望远镜的特点,建立了赤道式坐标系,并阐述了赤道式望远镜的跟踪测量原理。望远镜在制造、装配和安装过程中会产生视轴与纬轴不垂直、纬轴与极轴不垂直和极轴指北高度偏差等误差,这些误差严重影响望远镜的指向精度,文中利用球面三角形在赤道式坐标系中推导出制造、装配和安装误差引起的赤道式望远镜指向误差,此结果可用于实时测量的误差修正,也可用于结构设计中的误差分配。

为在外场环境下对大口径望远镜进行系统波像差的检验,研制了一套具有高探测能力的shack-hartmann波前传感器.利用恒星作为光源,对口径1m、焦距11m的大口径望远镜进行了波像差检验实验,测量结果为系统波像差在0.39λ～0.46λ rms之间,且随着俯仰角的增加而增大,主要像差形式为3阶0°像散,与星点检验的结果一致.