Dryf temperaturowy ostrości w refraktorach

Adam_Jesion · 2 Marca 2019

8 minut temu, JSC napisał:

Wydaje mi sie jednak i utwierdza mnie w przekonaniu ten wątek, ze bardziej istotne sa sprawy termiczne optyki, a niestety Fluoryty i Edki maja bardzo dużą rozszerzalność cieplną soczewki.

Tak, dokładnie.

Behlur_Olderys · 2 Marca 2019

6 minut temu, Adam_Jesion napisał:

Tak, jasne... w laboratorium, przy przewidywalnych warunkach i homogenicznej strukturze. A tu mamy do czynienia z różnymi elementami (wyciąg inaczej, tuba inaczej, różne stopy), do tego w środku tuby masz powietrze, które od środka będzie spowalniać adaptację cieplną, ogrzewają też przy okazji wewnętrzną soczewkę obiektywu, kiedy ta pierwsza już jest chłodniejsza od powietrza na zewnątrz. Do tego większość APO jest z separacją powietrzną, co też opóźnia proces i działa jak izolator. Przypominam, że taka tuba apo jest dosyć hermetycznie zamknięta w czasie sesji - z jednej strony obiektyw, z drugiej korektor/kamera. Nie mają żadnej wentylacji.

Nie zapominaj też o fakcie, że większość osób w naszych warunkach ma do tego grzałki zamontowane w różnych miejscach.

Jak ty chcesz to modelować liniowo w prosty sposób?

Chciałem tylko powiedzieć tylko tyle:

Rozszerzalność to zjawisko liniowe w normalnym zakresie temperatur.

Jego skala to dziesiątki um na 1stopień dla elementu o długości 1m.

Bez żadnych implikacji do tematu ostrzenia. Wiadomo, dla więcej niż 1 elementu zacznie się robić bardzo ciekawie (czyt. nie do policzenia) od strony fizycznej, jak wszędzie :)

Co do modelowania: co ciekawe, nawet w skomplikowanych modelach najczęściej największy wpływ ma jeden, dwa najbardziej znaczące elementy a reszta to już w ogóle inny rząd wielkości. Dlatego warto byłby kiedyś dorwać się do porządnego eksperymentu z modelowaniem w rodzaju finite elements dla jakiegoś prostego układu optycznego i sprawdzić, jakie są najważniejsze czynniki. Zamiast zgadywać. Nie wiem, czy ktoś to już kiedyś robił (firmy optyczne?) Ale nie wydaje się to aż tak niemożliwe. Czasami okazuje się, że rezultaty są sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem

Behlur_Olderys · 2 Marca 2019

56 minut temu, JSC napisał:

Wydaje mi sie jednak i utwierdza mnie w przekonaniu ten wątek, ze bardziej istotne sa sprawy termiczne optyki, a niestety Fluoryty i Edki maja bardzo dużą rozszerzalność cieplną soczewki.

To ciekawe. Czy możesz podać jakieś konkretne liczby? Dla szkła pyrex współczynnik liniowy to ok 3.2*10^-6/K, 6x mniej niż wspomniane wcześniej aluminium.

Tu są ciekawe dane:

https://www.cloudynights.com/topic/478195-focal-length-change-with-temperature/

Wygląda na to, że tuba i soczewka to najważniejsze zmienne, ale znając życie, dane są wzięte z badań w kontrolowanych warunkach

PS: @Adam_Jesion

Dopóki zmiany temperatury zachodzą na tyle wolno, że sprzęt jest cały czas w równowadze termodynamicznej, a wpływ wszystkich możliwych czynników to tylko kwestia rozszerzalność termicznej to ostateczny efekt będzie też liniowy.

Teraz zauważ, że pomijam dwie kwestie:

1. być może w grę wchodzą inne czynniki, niż ekspansja termiczna, które są nieliniowe.

2. Efekt to jakieś wydłużenie czegoś. Jeśli wydłużenie liniowe jakiegoś elementu wpływa na zmianę ogniskowania w sposób nieliniowy, to też będzie to widać. Ale powiedzmy sobie szczerze: rzadko spotyka się efekty nieliniowe na tyle, żeby w pewnym przybliżeniu (np. przy zmianach w granicach -/+5stopni,) model liniowy nie był wystarczający .

Przybliżenie liniowe to jedno z potężniejszych narzędzi w fizyce ze względu na prostotę i uniwersalność

Edytowane 2 Marca 2019 przez Behlur_Olderys

JSC · 2 Marca 2019

28 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

To ciekawe. Czy możesz podać jakieś konkretne liczby? Dla szkła pyrex współczynnik liniowy to ok 3.2*10^-6/K, 6x mniej niż wspomniane wcześniej aluminium.

Coefficients of Thermal Expansion (CTE)

F2: 8.2 * 10^-6 /K

F5: 8.0 * 10^-6 /K

N-BK7: 7.1 * 10^-6 /K

N-BAK4: 6.99 * 10^-6 /K

S-FPL51: 13.1 x 10^-6 /K

S-FPL53: 14.5 x 10^-6 /K

Fluorite: 18.9x 10^-6/K

Istotne jest jeszcze z jakiego szkła są wykonane kolejne soczewki w refraktorze. FPL53 jest zwykle stosowane razem z BK7 - jak widać jest spora różnica w rozszerzalności cieplnej. Z drugiej strony soczewki w środku dłużej się wychładzają (no chyba, ze są zalane olejem lub sklejone). W każdym razie temat jest na pewno trudny dla konstruktorów.

Behlur_Olderys · 2 Marca 2019

Godzinę temu, JSC napisał:

Coefficients of Thermal Expansion (CTE)

F2: 8.2 * 10^-6 /K

F5: 8.0 * 10^-6 /K

N-BK7: 7.1 * 10^-6 /K

N-BAK4: 6.99 * 10^-6 /K

S-FPL51: 13.1 x 10^-6 /K

S-FPL53: 14.5 x 10^-6 /K

Fluorite: 18.9x 10^-6/K

Istotne jest jeszcze z jakiego szkła są wykonane kolejne soczewki w refraktorze. FPL53 jest zwykle stosowane razem z BK7 - jak widać jest spora różnica w rozszerzalności cieplnej. Z drugiej strony soczewki w środku dłużej się wychładzają (no chyba, ze są zalane olejem lub sklejone). W każdym razie temat jest na pewno trudny dla konstruktorów.

Do tego ciekawe byłoby jeszcze: ile trwa osiągnięcie równowagi termicznej z powietrzem 1kg soczewki po zmianie z równowagi o jeden stopień...?

Zgaduje, że dla soczewki w rodzaju 100mm średnicy będzie to czas rzędu kilku minut... Wątpię, żeby po początkowym czasie adaptacji temperatura w nocy zmieniała się szybciej, niż stopień Celsjusza na minutę???

Edytowane 2 Marca 2019 przez Behlur_Olderys

Grzędziel · 2 Marca 2019

Czytając ten wątek jasno wynika, że kupując tubę karbonową nadzieja, że ostrość będzie stabilna jest płonna.

Edytowane 2 Marca 2019 przez Grzędziel

ZbyT · 2 Marca 2019

47 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

Do tego ciekawe byłoby jeszcze: ile trwa osiągnięcie równowagi termicznej z powietrzem 1kg soczewki po zmianie z równowagi o jeden stopień...?

skąd przekonanie, że dochodzi do równowagi termicznej?

doświadczenie wskazuje, że rzadko do niej dochodzi (na szczęście)

gdyby powietrze, tuba i soczewki miały tę samą temperaturę to poniżej punktu rosy cały teleskop włącznie z soczewką pokryłby się rosą, a powietrze byłoby zamglone. Fakt, że do tej sytuacji dochodzi rzadko świadczy o tym, że osiągnięcie równowagi nie jest łatwe

kiedyś zrobiłem taki eksperyment: mierzyłem temperaturę tuby oraz powietrza w 2 miejscach oddalonych od siebie o 50 cm. Nawet po kilku godzinach różnice temperatur bywały większe niż 1^oC, a nawet momentami dochodziły do 2^oC. Termometry oczywiście wcześniej były wzajemnie skalibrowane. Temperatury elementów optycznych z wiadomych powodów nie mierzyłem

sam pomiar temperatury nie jest sprawą prostą. Każdy termometr mierzy własną temperaturę, a jest ona równa temperaturze mierzonego ośrodka dopiero po osiągnięciu równowagi. Taką równowagę trudno uzyskać. Wystarczy gdy termometr i mierzony ośrodek różnią się kolorem czy chropowatością powierzchni, a będą inaczej wypromieniowywać ciepło lub tracić je za pomocą konwekcji. Wtedy stale ciepło będzie przepływać między ośrodkiem, a termometrem i wskazania termometru zafałszują temperaturę mierzonego ośrodka

gdy wykonujemy pomiar na zewnątrz przy spadającej temperaturze i powiewach wiatru możemy wskazania termometrów mierzących temperaturę teleskopu traktować jedynie orientacyjnie. Na szczęście temperatura samej optyki jest nieco wyższa bo słabo traci ona ciepło przez wypromieniowanie, a dzięki odrośnikowi konwekcja też ma mniejszą wydajność

pozdrawiam

MateuszW · 2 Marca 2019

Godzinę temu, Grzędziel napisał:

Czytając ten wątek jasno wynika, że kupując tubę karbonową nadzieja, że ostrość będzie stabilna jest płonna.

W teleskopie karbonowym nadal pozostaje rozszerzalność lustra, która w teorii jest podobnie istotna, co rozszerzanie tuby. Jednakże w praktyce ja swojego newtona karbonowego nigdy nie przeostrzałem

A co do waszych rozważań na temat kontroli ostrości "na żywo" i jej poprawiania, gdy fwhm spadło, to zastanawia mnie jak to odniesiecie do zmian seeingu podczas nocy? Moim zdaniem wahania seeingu będą dużo bardziej widoczne, niż utrata ostrości (stąd nie wiem jak działają i jaki mają sens te urządzenia zalinkowane przez @Tayson).

Behlur_Olderys · 2 Marca 2019

1 godzinę temu, ZbyT napisał:

skąd przekonanie, że dochodzi do równowagi termicznej?

doświadczenie wskazuje, że rzadko do niej dochodzi (na szczęście)

gdyby powietrze, tuba i soczewki miały tę samą temperaturę to poniżej punktu rosy cały teleskop włącznie z soczewką pokryłby się rosą, a powietrze byłoby zamglone. Fakt, że do tej sytuacji dochodzi rzadko świadczy o tym, że osiągnięcie równowagi nie jest łatwe

kiedyś zrobiłem taki eksperyment: mierzyłem temperaturę tuby oraz powietrza w 2 miejscach oddalonych od siebie o 50 cm. Nawet po kilku godzinach różnice temperatur bywały większe niż 1^oC, a nawet momentami dochodziły do 2^oC. Termometry oczywiście wcześniej były wzajemnie skalibrowane. Temperatury elementów optycznych z wiadomych powodów nie mierzyłem

sam pomiar temperatury nie jest sprawą prostą. Każdy termometr mierzy własną temperaturę, a jest ona równa temperaturze mierzonego ośrodka dopiero po osiągnięciu równowagi. Taką równowagę trudno uzyskać. Wystarczy gdy termometr i mierzony ośrodek różnią się kolorem czy chropowatością powierzchni, a będą inaczej wypromieniowywać ciepło lub tracić je za pomocą konwekcji. Wtedy stale ciepło będzie przepływać między ośrodkiem, a termometrem i wskazania termometru zafałszują temperaturę mierzonego ośrodka

gdy wykonujemy pomiar na zewnątrz przy spadającej temperaturze i powiewach wiatru możemy wskazania termometrów mierzących temperaturę teleskopu traktować jedynie orientacyjnie. Na szczęście temperatura samej optyki jest nieco wyższa bo słabo traci ona ciepło przez wypromieniowanie, a dzięki odrośnikowi konwekcja też ma mniejszą wydajność

pozdrawiam

W takim razie chciałbym zamiast globalnej równowagi termodynamicznej - lokalną równowagę.

Abstrahując od nomenklatury, przedstawiam rozumowanie:

1. Przy stałej temperaturze powietrza, po odczekaniu początkowego okresu ustalenia (wiadomo, jeśli przytaszczyliśmy sprzęt z 20stopni na mróz -20 to pewnie ze 2h) temperatura każdego kawałka (siatka 1mm wystarczy:) ) sprzętu z osobna jest stała lokalnie, choć nie równa wszędzie globalnie (np. grzałki będą cieplejsze, powietrze chłodniejsze, a tuba gdzieś pomiędzy). Rozkład temperatury jest stacjonarny, choć niehomogeniczny.

2. Przy odpowiednio wolnych zmianach temperatury powietrza (wolniej, niż - powiedzmy - 1K na 10 minut) zmiany temperatury kawałków sprzętu są liniowe w funkcji temperatury zewnętrznej, dopóki zmiany nie są większe, niż - powiedzmy - kilkanaście stopni w ciągu nocy.

Teraz jeśli te dwa postulaty są spełnione (a moim zdaniem najczęściej są) to zmiany długości kawałków sprzętu na skutek rozszerzalności cieplnej są też liniowe w funkcji temperatury otoczenia, przynajmniej w niewielkim zakresie (wspomniane kilkanaście stopni). A ponieważ dowolna suma funkcji liniowych jest funkcją liniową, to jeśli jakiś parametr setupu (np. ogniskowa?) zależy jedynie od długości jakichś elementów, to powinien również być liniową funkcją temperatury powietrza, przynajmniej dopóki spełnione są postulaty.

Oczywiście, może wchodzą w grę jakieś inne tematy (wilgotność? Ciśnienie? luzy? Ugięcia? Wiatr? Ale nic stricte związanego z temperaturą)

Ale to już poza tym, co chciałem udowodnić

BTW:

Śledzenie gwiazd montażem wydaje się od strony matematycznej jeszcze prostsze niż ostrzenie, a jednak sporo ludzi używa guidingu. Wydaje się więc że również przy ostrzeniu dałbym sobie spokój z analizą offline tylko stosował stare, niezawodne sprzężenie zwrotne

Edytowane 2 Marca 2019 przez Behlur_Olderys

Duser · 2 Marca 2019

2 godziny temu, MateuszW napisał:

Moim zdaniem wahania seeingu będą dużo bardziej widoczne, niż utrata ostrości

Otóż nie. Zakładając w miarę wydłużoną ekspozycję guidera, powiedzmy 4-5 sek , seeing sie ładnie uśrednia, a FWHM pozostaje wzglednie stałe ( wiem to z własnych obserwacji zachowania FWHM w PHD podczas guidowania) . I spokojnie można by to wykorzystać do podostrzania np co klatkę . Kwestia napisania wmiare zmyślnego algorytmu, który ignorował by krótkotrwałą zmiennośc FWHM i korygował tylko realne odchyłki.

A urządzonko zalinkowane przez Tysona ma jeszcze taką przewagę, że wie, w którą dokładnie stronę ostrzyć ( gwiazda rozostrzona przybiera formę elipsy położonej pionowo lub poziomo, w zależności od położenia ogniska).

Gdyby tylko jakoś przechwytywać FWHM z PHD....

Czy Maxim udostępnia takie dane podczas guidowania? Musze sprawdzić.

Edit> nie udostepnia. Jest tylko odczyt FWHM najjaśniejszej gwiazdy ze zdjęcia

Edytowane 2 Marca 2019 przez Duser

Tayson · 2 Marca 2019

Może da radę zapisywać każda klatkę z PHD i ją jakoś analizować?

Może napisz o tym do twórców SGP. Jest szansa że nie jesteś pierwszy który na to zwraca uwagę.

Adam_Jesion · 2 Marca 2019

4 godziny temu, JSC napisał:

Coefficients of Thermal Expansion (CTE)

F2: 8.2 * 10^-6 /K

F5: 8.0 * 10^-6 /K

N-BK7: 7.1 * 10^-6 /K

N-BAK4: 6.99 * 10^-6 /K

S-FPL51: 13.1 x 10^-6 /K

S-FPL53: 14.5 x 10^-6 /K

Fluorite: 18.9x 10^-6/K

Istotne jest jeszcze z jakiego szkła są wykonane kolejne soczewki w refraktorze. FPL53 jest zwykle stosowane razem z BK7 - jak widać jest spora różnica w rozszerzalności cieplnej. Z drugiej strony soczewki w środku dłużej się wychładzają (no chyba, ze są zalane olejem lub sklejone). W każdym razie temat jest na pewno trudny dla konstruktorów.

To wyobraźcie sobie, że znaleźli się tacy projektanci obiektywu teleskopu, którzy połączyli szkła BK7 i FPL53 w dublecie za pomocą kleju (obiektyw klejony, bez separacji powietrznej, czy choćby olejowej). Jak myślicie, jak to działało w czasie nagłych spadków temperatury?

Nowok76 · 3 Marca 2019

Rozwiązanie problemu jest proste w postaci Kstars z Ekosem. Od samego początku mojej przesiadki na Linuxa urzywam opcji sprawdzania FWHM pomiędzy klatkami. Wystarczy ustawić graniczną wartość i program zrobi korektę ostrości.

Pav1007 · 5 Marca 2019

W dniu 1.03.2019 o 21:42, Grzędziel napisał:

Ciekawe, też kiedyś sporo fociłem ED 80 i ostrość niestety bardzo pływała.

Zgadzam się, w ED80, przy skali 1,54" wymagany jest refocus co ok 2*.

SGP posiada wbudowany moduł mierzenia HFD poszczególnych klatek (niestety, na słabych komputerach mocno spowalnia to proces akwizycji, bo program czeka z uruchomieniem następnej klatki do końca analizy zdjęcia). Pokazuje to w formie wykresu i doskonale widać jak odjeżdża ostrość, lub coś niedobrego znalazło się na klatce, kliknięcie na taki "punkt" na wykresie otwiera zdjęcie i można szybko oznaczyć je jako "BAD".

W dniu 3.03.2019 o 10:30, Nowok76 napisał:

Od samego początku mojej przesiadki na Linuxa urzywam opcji sprawdzania FWHM pomiędzy klatkami. Wystarczy ustawić graniczną wartość i program zrobi korektę ostrości.

A jeżeli coś wydarzy się na niebie, przejdzie malutki cirrus czy przeleci samolot i pogorszy to ostrość na jednej klatce (FWHM wyjdzie poza wartość graniczną) to też wykona refocus? czy poczeka do następnej klatki i jeśli sytuacja się powtórzy to dopiero zrefocusuje? - pytam z ciekawości.

P