王希群，呂卓，王遠(yuǎn)方舟，付玉，譚旭，金振宇

（1 中國科學(xué)院云南天文臺，昆明 650011）（2 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）（3 云南省太陽物理與空間目標(biāo)監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650011）（4 云南省應(yīng)用天文技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，昆明 650011）

0 引言

磁像儀等基于可調(diào)諧濾光器的太陽窄帶觀測系統(tǒng)可以對太陽大氣的磁場、速度場等物理參數(shù)進(jìn)行高空間高時(shí)間分辨率觀測，是太陽物理觀測研究的重要觀測設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于空間和地基太陽觀測系統(tǒng)［1］。目前正在空間工作的太陽窄帶觀測系統(tǒng)有美國太陽動(dòng)力學(xué)天文臺（Solar Dynamics Observatory，SDO）上的日震及磁像儀（Helioseismic and Magnetic Imager，HMI）［2］，我國2022年發(fā)射的先進(jìn)天基太陽天文臺（Advanced Space-based Solar Observatory，ASO-S）上搭載的全日面矢量磁像儀（Full-disc vector Magneto Graph，F(xiàn)MG）［3］等。地基太陽望遠(yuǎn)鏡也配備了基于濾光器的窄帶觀測系統(tǒng)，對光球、色球等太陽大氣的流場和磁場進(jìn)行觀測研究。如云南撫仙湖太陽觀測基地的一米新真空太陽望遠(yuǎn)鏡（New Vacuum Solar Telescope，NVST）配備了觀測色球的窄帶成像觀測通道，國家天文臺懷柔觀測站太陽磁場望遠(yuǎn)鏡［4］，美國大熊湖天文臺的Goode 太陽望遠(yuǎn)鏡（Goode Solar Telescope，GST）［6］、瑞典太陽物理研究所的瑞典太陽望遠(yuǎn)鏡（Swedish Solar Telescope，SST）［8］、德國波茨坦天體物理研究所的GREGOR 望遠(yuǎn)鏡［10］等望遠(yuǎn)鏡均配備了磁像儀等太陽窄帶觀測系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)太陽光球的高精度磁場和速度場測量，觀測系統(tǒng)對系統(tǒng)線心精度提出了較高的要求。如HMI 為實(shí)現(xiàn)17 m/s 的視向速度測量精度［12］，617.3 nm 處系統(tǒng)線心誤差需小于0.035 pm，GST 的的近紅外成像光譜偏振儀（Near-InfraRed Imaging Spectropolarimeter，NIRIS）在1.565 μm 波段要求線心誤差小于0.6 pm［13］。ASO-S 的FMG 在532.4 nm 對系統(tǒng)線心穩(wěn)定性的要求是優(yōu)于2 pm。由于望遠(yuǎn)鏡與太陽的相對運(yùn)動(dòng)、系統(tǒng)光學(xué)結(jié)構(gòu)和濾光器加工和裝配誤差等原因，觀測系統(tǒng)中心波長和標(biāo)定的中心波長存在偏差存在，這種偏差稱為系統(tǒng)頻率漂移。系統(tǒng)頻率漂移會(huì)導(dǎo)致對實(shí)際觀測波長估計(jì)不準(zhǔn)，從而嚴(yán)重影響太陽大氣磁場和速度場等重要物理參數(shù)的測量精度。由于系統(tǒng)頻率漂移有視場分布，為了對太陽大氣的磁場和速度場進(jìn)行高精度測量，需要在全視場范圍內(nèi)對系統(tǒng)頻率漂移進(jìn)行測量，在并在太陽大氣的磁場和速度場測量過程中予以改正。

常用于太陽磁場和速度場觀測的可調(diào)諧濾光器有基于多光束干涉的FP 濾光器和基于偏振干涉的里奧濾光器。其中里奧濾光器由于線心穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于空間和地基太陽觀測系統(tǒng)中?；诳烧{(diào)諧里奧濾光器的磁像儀頻率漂移的原因主要包括觀測系統(tǒng)相對太陽運(yùn)動(dòng)引入的多普勒頻移，光軸入射角所產(chǎn)生的頻率漂移，濾光器的線心誤差等。其中觀測系統(tǒng)相對太陽運(yùn)動(dòng)引入的多普勒頻移可以通過運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行估計(jì)，而濾光器的線心誤差，光軸入射角所產(chǎn)生的頻率漂移需要通過實(shí)測進(jìn)行定標(biāo)。由于系統(tǒng)頻率漂移與光學(xué)系統(tǒng)密切相關(guān)，磁像儀通常利用磁場測量所需的太陽譜線對系統(tǒng)頻率漂移進(jìn)行測量和定標(biāo)。云南天文臺XU Zhi，WANG Liangkai 等提出了利用太陽譜線輪廓掃描法測量系統(tǒng)頻率漂移誤差和視場效應(yīng)［14］。光電研究所WANG Jia 等在此基礎(chǔ)上提出了利用白光成像通道聯(lián)合觀測，改正環(huán)境擾動(dòng)對頻率漂移測量的影響［16］。這些方法可以對太陽觀測系統(tǒng)的平均頻率漂移進(jìn)行測量，也可以對不同視場的頻率漂移進(jìn)行較低分辨率的測量，但是其視場分辨率不足以滿足太陽光大氣磁場和速度場的高精度測量要求。為實(shí)現(xiàn)HMI 全視場頻率漂移測量及改正，COUVIDAT S 等切換光學(xué)結(jié)構(gòu)將望遠(yuǎn)鏡入瞳成像，從而獲得頻率漂移結(jié)果［17］，我國的FMG 也采用類似方法。改變光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行頻率漂移測定方便快捷，但定標(biāo)光路與觀測光路仍存在一定差異，使定標(biāo)結(jié)果存在一定程度系統(tǒng)誤差。

本文針對地基大口徑太陽望遠(yuǎn)鏡窄帶觀測系統(tǒng)存在的系統(tǒng)頻率漂移問題，開展了全視場系統(tǒng)頻率漂移的在線測量方法研究。系統(tǒng)頻率漂移的全視場在線測量指的是利用太陽大氣譜線輪廓掃描獲得觀測視場范圍內(nèi)的頻率漂移的精細(xì)測量。全視場在線測量主要面臨兩個(gè)問題：1）在譜線輪廓掃描過程中，觀測目標(biāo)的空間和時(shí)間的強(qiáng)度起伏；2）由譜線輪廓高精度提取系統(tǒng)頻率漂移的方法。本文提出了全視場系統(tǒng)頻率漂移的在線測量方法，并在撫仙湖1 m 新真空太陽望遠(yuǎn)鏡［18］的高分辨太陽光球觀測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)測驗(yàn)證。

1 頻率漂移在線測量方法

基于里奧濾光器的太陽窄帶觀測系統(tǒng)頻率漂移與光學(xué)系統(tǒng)密切相關(guān)，因此要求頻率漂移測量和實(shí)際觀測的光學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)一致。利用系統(tǒng)觀測的太陽大氣譜線對系統(tǒng)頻率漂移進(jìn)行測量，可以最大限度的保證光學(xué)系統(tǒng)的一致性。太陽日面中心寧靜區(qū)的太陽譜線不會(huì)出現(xiàn)多普勒頻率漂移和塞曼效應(yīng)引起的譜線展寬，可以作為標(biāo)準(zhǔn)譜線測量系統(tǒng)頻率漂移。在太陽日面中心寧靜區(qū)對觀測的太陽大氣譜線進(jìn)行光譜輪廓掃描，分析其光譜輪廓可以估計(jì)系統(tǒng)頻率漂移。利用曲線擬合或重心法從光譜掃描輪廓估計(jì)中心波長，從而測量系統(tǒng)頻率漂移。掃描太陽大氣譜線輪廓掃描測量系統(tǒng)頻率漂移面臨兩個(gè)問題：1）如何從譜線輪廓掃描精確估計(jì)中心波長；2）高精度太陽日面中心寧靜區(qū)也有光球米粒、色球針狀物等空間結(jié)構(gòu)，望遠(yuǎn)鏡的跟蹤誤差和湍流大氣導(dǎo)致譜線輪廓掃描過程中觀測目標(biāo)不一致。為此，在測量過程中讓望遠(yuǎn)鏡小范圍內(nèi)隨機(jī)晃動(dòng)，通過多幀采集平均平滑觀測目標(biāo)的空間結(jié)構(gòu)。在譜線掃描輪廓估計(jì)中心波長時(shí)，采用高斯函數(shù)擬合方法。

1.1 高斯函數(shù)擬合太陽大氣譜線輪廓

太陽日面中心寧靜區(qū)的太陽大氣譜線沒有磁場引起的譜線展寬和太陽自轉(zhuǎn)導(dǎo)致的多普勒頻漂。利用基于里奧濾光器的觀測系統(tǒng)對太陽大氣譜線進(jìn)行掃描，其光強(qiáng)輪廓為如式（1）所示，是太陽大氣譜線與濾光器透過率函數(shù)的卷積。

式中，I(λ)為利用光譜掃描獲得的光譜輪廓，ISP(λ)為標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜，TFilter(λ)為觀測系統(tǒng)中濾光器透過帶輪廓。圖1 是太陽光球中心波長為532.419 nm 的Fe I 吸收線的理想譜線輪廓和經(jīng)過半極大值全寬（Full Width at Half Maxima， FWHM）為10 pm 的里奧濾光器掃描獲得的譜線輪廓之間的比較。

圖1 太陽光球532.419 nm 吸收線與Lyot 濾光器輪廓卷積Fig.1 Convolution of 532.419 nm absorption line of solar photosphere and Lyot filter profile

經(jīng)過觀測系統(tǒng)掃描獲得的太陽譜線輪廓在線心附近接近高斯函數(shù)，利用高斯函數(shù)擬合可精確測量中心波長位置。圖2 為將模擬的10 pm 里奧濾光器掃描獲得的532.419 nm Fe I 譜線輪廓在中心波長±5 pm 范圍內(nèi)進(jìn)行高斯函數(shù)擬合的結(jié)果。模擬結(jié)果表明，當(dāng)光譜強(qiáng)度根據(jù)連續(xù)譜強(qiáng)度歸一化處理后，光譜線心±5 pm范圍輪廓的高斯擬合殘差最大值為5×10?4。

圖2 光譜輪廓高斯擬合Fig.2 Gaussian fitting of spectral profile

譜線輪廓的掃描范圍和步長根據(jù)觀測譜線和觀測系統(tǒng)以及測量精度要求進(jìn)行調(diào)整。太陽光球的譜線相對較窄，譜線FWHM 通常在10 pm～25 pm 之間，要求濾光器的透過率FWHM 也很窄，通常為10 pm。為此，太陽光球觀測系統(tǒng)掃描范圍可以較窄，要更多考慮視場入射角等因素引入的頻率漂移。如在532.419 nm Fe I 譜線，如果里奧濾光器安裝在準(zhǔn)直光路，正入射的視場和入射角為1°的視場頻率漂移為約2 pm。考慮到系統(tǒng)頻率漂移會(huì)因地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差，適當(dāng)增大光譜輪廓觀測范圍為線心±5 pm。對于Hα 等太陽色球譜線，由于譜線較寬，需要增大譜線輪廓掃描范圍。

1.2 譜線輪廓高斯擬合誤差分析

當(dāng)利用高斯函數(shù)擬合譜線輪廓測量頻率漂移時(shí)，光強(qiáng)隨機(jī)起伏導(dǎo)致測量誤差。光強(qiáng)隨機(jī)起伏的因素主要有目標(biāo)的空間結(jié)構(gòu)、光子噪聲和觀測過程中的大氣吸收的隨機(jī)變化等。下面利用蒙特卡洛模擬法分析光強(qiáng)隨機(jī)起伏對頻率漂移測量精度的影響。

蒙特卡洛模擬過程為，在經(jīng)過觀測系統(tǒng)的理論譜線輪廓，疊加零均值高斯分布的隨機(jī)起伏，生成有光強(qiáng)起伏的譜線輪廓模擬數(shù)據(jù)。對生成的模擬譜線輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯函數(shù)擬合，測量中心波長位置。在模擬過程中生成了10 組隨機(jī)起伏RMS 不同的數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)有1 000 個(gè)譜線輪廓。隨機(jī)起伏RMS 為測量范圍內(nèi)理論譜線輪廓最大最小值的差的1%，2%，3%，……，10%。圖3 為模擬數(shù)據(jù)的測量誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果。如圖3左圖所示，擬合誤差呈零均值的高斯分布，擬合誤差RMS 與光強(qiáng)起伏RMS 如圖3 右上圖所示，呈線性關(guān)系。光強(qiáng)起伏RMS 與擬合誤差RMS 線性擬合結(jié)果如式（2）所示。

圖3 光強(qiáng)誤差統(tǒng)計(jì)及對擬合精度影響Fig.3 Error statistics and its influence on fitting accuracy

2 頻率漂移測量實(shí)驗(yàn)

NVST 是我國最重要的地基太陽觀測設(shè)備，在NVST 的太陽光球觀測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開展了全視場系統(tǒng)頻率漂移的在線測量方法的實(shí)驗(yàn)研究。

2.1 NVST 高分辨太陽光球觀測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

高分辨太陽光球觀測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝在NVST Coude 儀器平臺上，光學(xué)配置如圖4 所示。

圖4 測試系統(tǒng)光學(xué)配置Fig.4 Setup of the experimental system

NVST Coude 焦點(diǎn)F3處可切入切出視場定標(biāo)單元，進(jìn)行兩通道探測器視場定標(biāo)及齊焦調(diào)節(jié)［18］。分光鏡控制窄帶通道光強(qiáng)與寬帶通道光強(qiáng)比為9∶1，放置合適參數(shù)減光片，保證兩個(gè)通道曝光時(shí)間接近。Lyot 濾光器放置在準(zhǔn)直光路中，透過帶FWHM 最窄的級次放置在瞳面位置。兩臺探測器通過同步采集控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微秒量級同步采集，保證每幀采集的窄帶圖像強(qiáng)度可以被準(zhǔn)確校正。詳細(xì)系統(tǒng)參數(shù)見表1。

表1 測試系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)Table 1 Key parameters of experimental system

2.2 頻率漂移在線測量流程

基于太陽光球觀測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開發(fā)了頻率漂移測量數(shù)據(jù)采集及處理程序。系統(tǒng)頻率漂移在線測量流程如圖5 所示。

圖5 全視場頻率漂移在線測量流程Fig.5 Online measurement pipeline of full FOV wavelength drift

控制望遠(yuǎn)鏡小范圍內(nèi)無規(guī)則指向日面中心寧靜區(qū)，觀測系統(tǒng)視場為102″，指向范圍小于600″即可實(shí)現(xiàn)光球結(jié)構(gòu)的平滑，且不引入太陽自轉(zhuǎn)帶來的頻率漂移。每幀采集不同空間位置圖像，曝光時(shí)間30 ms，每個(gè)掃描波長點(diǎn)采集幀數(shù)為10，重復(fù)掃描次數(shù)為15。根據(jù)仿真結(jié)果，設(shè)定掃描范圍為濾光器線心及±5 pm 偏帶，步長1 pm，共11 個(gè)點(diǎn)。使用快速調(diào)諧濾光器，波長切換時(shí)間為0.1 s，每個(gè)波長狀態(tài)采集10 幀，每幀曝光時(shí)間為30 ms，則每個(gè)波長耗時(shí)0.4 s。由于必要的延時(shí)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等因素，實(shí)測每個(gè)波長數(shù)據(jù)采集時(shí)間為1 s，實(shí)際每組掃描測量耗時(shí)11 s。獲得的單色通道數(shù)據(jù)S 格式為11×10×15×2 048×2 048；寬帶通道與單色通道逐幀同步，則獲得的寬帶通道數(shù)據(jù)C格式為11×10×15×2 048×2 048。假定觀測時(shí)視場內(nèi)無云，光強(qiáng)起伏在視場內(nèi)是均勻的，寬帶通道可用逐幀強(qiáng)度均值表示逐幀強(qiáng)度，故寬帶校正數(shù)據(jù)C′格式為11×10×15。利用寬帶校正數(shù)據(jù)C′對單色通道數(shù)據(jù)S進(jìn)行逐幀校正，校正后的單色通道數(shù)據(jù)S′格式為11×10×15×2 048×2 048。

2.3 目標(biāo)空間結(jié)構(gòu)平滑

用于進(jìn)行全視場頻率漂移測量的每個(gè)波長數(shù)據(jù)由150 幀原始圖像平均得到。每幀圖像均為日面中心寧靜區(qū)太陽光球圖像，多幀平均后類似望遠(yuǎn)鏡平場結(jié)果，太陽光球的米粒結(jié)構(gòu)會(huì)被平滑。單幀圖像與多幀平均圖像相同視場位置的歸一化強(qiáng)度如圖6 所示，標(biāo)準(zhǔn)差由0.021 降為0.005。

圖6 多幀平均減小空間結(jié)構(gòu)引入的光強(qiáng)誤差Fig.6 Reduction of error by multi frame average

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

利用平滑后的多波長圖像，在全視場范圍內(nèi)得到光譜輪廓，對每個(gè)視場的光譜輪廓進(jìn)行高斯擬合，得到系統(tǒng)在全視場范圍內(nèi)的頻率漂移情況。下文對在線頻率漂移測量結(jié)果進(jìn)行展示，并對測量精度進(jìn)行分析。

3.1 頻率漂移測量結(jié)果

經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到11 幀圖像，分別為11 個(gè)波長點(diǎn)的平滑目標(biāo)空間結(jié)構(gòu)后的圖像。探測器每個(gè)點(diǎn)得到一組譜線輪廓，對譜線輪廓進(jìn)行高斯函數(shù)擬合，得到對應(yīng)視場的頻率漂移。圖7 為譜線輪廓高斯函數(shù)擬合流程以及測量結(jié)果，圖7（a）為平滑后的11 個(gè)波長點(diǎn)圖像，圖7（b）為不同視場處隨機(jī)選取的16 個(gè)譜線輪廓及高斯函數(shù)擬合情況，圖7（c）為頻率漂移測量結(jié)果。高斯函數(shù)擬合譜線輪廓后擬合殘差RMS 為0.05。

圖7 譜線輪廓高斯函數(shù)擬合流程以及測量結(jié)果Fig.7 Pipeline and result of spectral profile fitting

頻率漂移測量結(jié)果接近二次曲面，但是存在明顯的條紋，經(jīng)過分析，頻率漂移測量結(jié)果的條紋與圖7（a）的條紋非常相似。圖7（a）中的條紋為探測器封窗的干涉條紋，這表明頻率漂移測量會(huì)受到探測器封窗干涉條紋的影響。為了進(jìn)一步分析系統(tǒng)頻率漂移的測量結(jié)果，利用圖像濾波的去除條紋。圖8（a）為去除條紋后的頻率漂移測量結(jié)果及等高線，圖8（b）為分離出的條紋。由圖8（a）可知，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)全視場頻率漂移呈同心圓狀分布，圓心一定程度上偏離視場中心。

圖8 分離干涉條紋Fig.8 Separation of wavelength drift and ripple

濾光器引入的頻率漂移由入射角引起［20］，關(guān)系如式（5）。

式中，λ0為濾光器中心波長，δλ為非正入射時(shí)濾光器頻率漂移量，ne，no為雙折射晶體非尋常光及尋常光折射率，i為Lyot 單元入射角。將去除條紋的頻率漂移測量結(jié)果進(jìn)行二次曲面擬合后，殘差如圖9 所示，擬合殘差PV 值為0.35 pm。

圖9 球面擬合殘差Fig.9 Residual of spherical fitting

在不同時(shí)間對系統(tǒng)頻率漂移進(jìn)行測量，圖10（a）、10（b）為使用2022年9月27日13：21 及17：47 的數(shù)據(jù)獲得的全視場頻率漂移結(jié)果。由頻率漂移結(jié)果可知，全視場頻率漂移的分布發(fā)生微小變化，意味著觀測系統(tǒng)視場中入射角發(fā)生改變，原因是望遠(yuǎn)鏡運(yùn)動(dòng)引起的光軸變化。圖10（c）為兩次測量的漂移量校正完光軸偏移后的差異，差值的頻率漂移均值為0.8 pm，根據(jù)多普勒效應(yīng)，在532.4 nm 處0.8 pm 波長漂移對應(yīng)視向速度為450 m/s，計(jì)算方法如式6。

圖10 頻率漂移多次測量結(jié)果Fig.10 Results of repeated measurement

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)經(jīng)緯度為24°34′48″N，102°57′01″E，當(dāng)天日中時(shí)間為13：00。日中時(shí)地球自轉(zhuǎn)不引入系統(tǒng)頻率偏移，兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)距離日中時(shí)間分別為21 min 及287 min，對應(yīng)地球轉(zhuǎn)動(dòng)角度為5.3°及71.8°。地球自轉(zhuǎn)引入的視向速度可由公式計(jì)算，即

式中，v0為赤道處地球自轉(zhuǎn)速度，通常為466 m/s，φ、θ分別為觀測時(shí)的緯度及與太陽直射處的經(jīng)度差。使用以上計(jì)算公式，可知兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)因地球自轉(zhuǎn)引入的視向速度差異為365 m/s。實(shí)驗(yàn)測得的視向速度差異與理論計(jì)算結(jié)果差異在測試方法誤差范圍內(nèi)。

3.2 實(shí)測結(jié)果誤差分析

曲面擬合結(jié)果一定程度上反映了系統(tǒng)頻率漂移測量的精度。但是為了更精確的分析測量誤差，需進(jìn)行重復(fù)測量。由于望遠(yuǎn)鏡時(shí)刻在運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)光軸也隨時(shí)間變化，為減小系統(tǒng)光軸變化及其他環(huán)境因素對測量方法精度的估計(jì)，兩次測量時(shí)間間隔需盡可能減小。將一次測量數(shù)據(jù)分為兩組，可視為連續(xù)兩次測量，分別測量系統(tǒng)頻率漂移，對兩次測量的差異進(jìn)行比較。所采用的分組方法為每一個(gè)波長點(diǎn)150 幀圖像，前75 幀為第一組，后75 幀為第二組，使用兩組數(shù)據(jù)分別獲得全視場頻率漂移結(jié)果。兩次測量的頻率漂移均值分別為?6.674 pm 和?6.675 pm。連續(xù)兩次測量的結(jié)果排除了系統(tǒng)光軸運(yùn)動(dòng)及環(huán)境因素引入的誤差，兩次測量的差異為測量方法存在的誤差。全視場頻率漂移結(jié)果差異的標(biāo)準(zhǔn)差為0.13 pm，差異結(jié)果見圖11。全視場統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，由測量方法引入的測量誤差優(yōu)于0.13 pm。

圖11 兩次測量差異Fig.11 Difference in repeated measurement

4 結(jié)論

本文提出了全視場系統(tǒng)頻率漂移的在線測量方法，利用太陽大氣譜線輪廓掃描，實(shí)現(xiàn)了觀測視場范圍內(nèi)頻率漂移的精細(xì)測量?？刂仆h(yuǎn)鏡指向日面中心隨機(jī)位置并進(jìn)行連續(xù)同步采集，利用多幀圖像平均方法降低了擬合誤差。利用同步采集的寬帶圖像對濾光器光譜掃描圖像進(jìn)行強(qiáng)度校正，減小了光強(qiáng)起伏對光譜輪廓擬合的影響。與傳統(tǒng)方法相比，該方法降低了系統(tǒng)入射光強(qiáng)起伏及觀測目標(biāo)空間結(jié)構(gòu)的干擾，提高了視場效應(yīng)測量的精度?；谠摲椒ǎ贜VST 儀器平臺搭建實(shí)驗(yàn)光路并進(jìn)行頻率漂移實(shí)測，結(jié)果表明全視場的頻率漂移測量誤差小于0.13 pm。系統(tǒng)頻率漂移的靜態(tài)誤差接近二次曲面，與理論模型一致；在102″視場范圍內(nèi)，系統(tǒng)頻率漂移靜態(tài)誤差幅度為1.6 pm；多次測量頻率漂移均值隨地球自轉(zhuǎn)變化，且與望遠(yuǎn)鏡指向范圍相關(guān)，需盡可能保證觀測區(qū)域處于日面中心，減小太陽自轉(zhuǎn)引入的誤差。利用該方法對太陽光球觀測系統(tǒng)頻率漂移進(jìn)行在線高精度測量，可用于校正太陽大氣速度場及磁場測量過程中的光譜數(shù)據(jù)，提高其測量精度。

經(jīng)過窄帶濾光器的單色光會(huì)在探測器封窗發(fā)生干涉，形成規(guī)則的干涉條紋。不同波長的圖像中條紋位置不同，使得光譜輪廓擬合得到的頻率漂移結(jié)果中也存在條紋。目前選用圖像濾波的方式去除全視場頻率漂移結(jié)果中的條紋，無法保證條紋剔除效果。以后的觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮如何從源頭消除圖像的干涉條紋，比如選用帶有一定楔角的探測器封窗等。

全視場頻率漂移在線測量方法數(shù)據(jù)獲取方式與太陽光球觀測過程中的平場模式相似，頻率漂移在線測量使用的數(shù)據(jù)僅做了暗場及強(qiáng)度校正，未做平場改正。因此多幀平均后的圖像中存在臟點(diǎn)，會(huì)影響全視場頻率漂移的測量。為了提高全視場頻率漂移測量精度，還需考慮如何消除觀測系統(tǒng)中臟點(diǎn)的影響。