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由于大气湍流的存在，望远镜对天文目标成像时像质受到了严重的衰减，而光波波前畸变，光学分辨率，长曝光，短曝光传递函数等描述大气像质衰减的参数均需要用大气相干长度r0表示，大气相干长度在天文台选址以及高分辨成像中起着决定性作用。因此准确地测量大气相干长度是十分有意义的。
本文首先介绍了光波在大气中传播的到达角起伏，湍流大气中的成像，成像跟踪技术基础。接着介绍了大气相干长度参数的概念和大气相干长度仪的结构、测量方法，到达角起伏测量的原理，大气相干长度仪的各部件的组成、功能及性能指标。重点介绍跟踪系统的组成，详细阐述应用的综合算法，波门算法设定图像的活动范围，带门限的中值滤波对图像进行预处理，应用亮度算法来求图像光斑重心坐标，程序实现对望远镜的参数设置，调控以及数据的处理等。最后自动跟踪程序应用到实际观测实验，分析了假目标和图像失真等对跟踪的影响还分析了仪器误差，曝光时间等对大气相干长度测量的影响。