摘要:太阳是最重要的能源，人类许多活动都离不开太阳，因此对太阳光谱及辐射的研究，受到了越来越广泛的重视。但是由于地球的公转和自转，形成太阳相对于地球的视运动，使得普通光语仅无法做较长时问的大阳光谱测试。因此必须有一套能方便的将太阳尤反射到恒定方向的定日装置。
本文叙述的小型定日镜是一种自动跟踪太阳的装呈，它驱动反封锐始终对准太阳，特太阳辐射反射到某一水平方向，便于尤谱仅或望远镜等仪器浏量大阳光谱或太阳辐射。仅器在纬度0--60 0 范围可调;跟踪精度0. 1 0;波段范围0. 35-2. 5 um;时间刻l度0-24)，赤纬刻度士24 0.
1.前言
近年来对太阳光谱的研究，以及利用太阳光谱开展某些物理、生化、环境、农业等方面的研究工作，受到了越来越广泛的重视。但是由于地球绕太阳的公转和自转.形成太阳相对于地球的运动。使得用普通光谱仪无法做较长时问的太阳光谱测试。为此我们研制了将太阳光反射到恒定方向的定日装置.它可以与光谱仪配套使用，也可单独使用。在天文学研究中，已经有了定日镜，定天镜装置，但都复杂庞大，价格昂贵，只适于大型天文台站使用。本装置具有体积小，结构简单，携带方便，造价低廉等特点。
2.仪器原理
(1)太阳的视运动
地球围绕地轴自西向东旋转，造成我们所见到的太阳东升西落。同时地球在黄道面内围绕太阳公转(见图1)，但地轴与公转的轨进平面(黄道面)不垂直，它与轨道平面成66 0 33’的交角，地轴始终指向遥远的北极星，倾斜着绕太阳公转。由于太阳光是沿着与黄道而平行的方向射出，当地球公转在轨道上的不同位置时，太阳光直射到地球表面上的位置也不同，一年中太阳直射点变动于南北纬23 0 27‘，之问，因此形成了地球上一年四季的变化。同时，就是在同一个季节，地球上不同纬度地区，以及同一地区在不同时间，射到该地区的太阳高角也都不同，任何时间、地点的太阳高角可由下式确定:
从图1很容易看出这种几何关系.定日装置的任务就是跟踪太阳的这种视运动。
(2)定日装置的结构原理
如上所述，定日装置必须设计成能装定当地当日纬度和赤纬，使定日镜的转轴(亦称极轴)与地轴严格平行，只有与地轴平行，并绕地轴转动才能实现逆周日运动。极轴与地面的夹角叫极轴角，由图1可知它等于当地的纬度。
定日装置有主镜和次镜两部分。主镜结构如图2所示，仪器转轴(极轴))5可绕纬度轴6旋转并锁定，纬度度盘12指示极轴与水平面的夹角。主镜8可绕赤纬轴11旋转并锁定，赤纬度盘7指示主镜赤纬角。同步电机2通过摩擦离合器3驱动仪器转轴5,带动赤纬轴7和主镜8绕极轴做逆周日运动，以跟踪太阳。时角度盘IO指示主镜时角。仪器的瞄准望远镜1与仪器转轴5平行，用以瞄准北极星，精确调定极轴纬度角及方位。
太阳光被主镜反射到极轴方向后经次镜反射到所需方向。次镜的俯仰角，高低及与主镜间的距离可根据需要调节。
3.基本参数确定
(1)光学尺寸的确定
(2)主镜赤纬角的确定:
(3)时角度盘及时差
地球自转一周需24小时，因此时角度盘将360 0圆周等分24个时刻度，对应一昼夜的时刻。其中2. 5 0为一小分度，每小分度之间为十分钟。
地球上各个地点的视时是以太阳的方位为基准，当太阳转到正南方向的时刻(严格说应该是太阳通过本地子午线的时刻)就是当地正午12时。因此各个地方也据太阳方位定出的地方时是不同的。而我们平时计算时间的钟面时是以东经1200作为标准的北京时，必须加(减)地区时间差才是本地方的视时，此外由于地球转动速度不均匀，造成钟面时与视时(或日冕时)的差异，称为时差，时差随地球在公转轨道上的位置不同而不同，在一年里它的变化可由天文手册中的时差表给出。
时角度盘上时间的设置应该为观测地的地方时再加时差，而地方时=(北京时)士(观测地区与东经120 0的经度差)x 4'，所以，度盘时=(北京时)土(地方经度时间差)十时差
4.仪器主要结构
(1)电机的选取
如上所述定日反射镜应以24小时一转的均匀速度与太阳视运动同方向转动，因此驱动仪器主镜转动的电机选取合适与否.直接影响仪器的跟踪精度。我们选用永磁同步电机，这种电机运行稳定性高，其转速不随负载及电源电压波动而改变。使用方便，可直接接220 V电网。
(2)离合器
由于跟踪观测可能从任何有阳光的时间开始，因此应能很方便地将主镜装定到该开始时刻。但是，电机的减速系统不能逆转，故在电机轴与仪器轴之间用一摩擦离合器联接，轴向稍用力转动摩擦轮即可很方便的调整转轴到任意所需刻度，但应注意消除电机变速齿轮之间的间隙。
(3)次镜装置
次镜可以绕赤纬轴旋转并锁定，以调节出射光线方向，次镜还可以调节升降，以适应不同纬度地区需要。次镜装置做成与主镜装置分离的结构，以利于装调和运输。
5.误差讨论
定日装置必须保证反射光线严格平行于地轴，才能精确跟踪太阳视运动，但实际装置有诸多因素影响跟踪精度。
(1)纬度装定误差
(2)极轴方位误差
即使转轴纬度角安装正确 .如果方位不精确指向北极，也会产生跟踪误差。
但瞄准望远镜可精确防准二化极，山方位误差产生的跟踪误差dB 2: 很小约为0.0020
(3)赤纬角装定误差
主镜赤纬角，按赤纬度盘装定，但赤纬
如果没有操作失误，时角可以精确装定，由此所产生的误差可忽略不计。其他误差，如度盘刻度误差，电机转速误差不可忽略。
综上分析可知，赤纬角装定误差dB 3 是影响跟踪精度的主要因素。如果按望远镜瞄准的靶标装定主镜赤纬角，则仪器的综合跟踪误差为
该仪器自1991年通过验收以来。长春物理所，航天部501所，长春光机所开放实验室等单位，用于测量太阳光谱均收到满意的测试结果。
