JP2657582B2 - 潜水艦の位置を特定する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、水を含む周囲中の低陽子対象物を位置検出
し特に海又は内水中の潜水艦又は機雷の位置を特定する
方法であって、対象物がその周囲に比較して引き起こす
磁気障害を陽子核磁気共鳴を利用して検出するものに関
する。

本発明は更に、水中に潜航した低陽子対象物を位置検
出し特に潜水艦又は機雷の位置を特定する装置であっ
て、電磁交番磁場を利用して陽子核磁気共鳴を励起する
少なくとも１個の送信コイルと共鳴信号を検出する受信
手段とを有するものに関する。

本発明は更に陽子核磁気共鳴法の用途に関する。

発明の背景 潜水艦の戦いの枠内で潜水艦の位置特定にアクティブ
システムもパッシブシステムも利用される。

アクティブシステム（例えばソナー）では探索艇、例
えばフリーゲート艇の艇内から探索信号、一般に音域又
は超低周波域の音響信号が放射される。これらの音響信
号が潜水艦の表面で反射して探索艇の艦内に設けた受信
機に達し、好適な評価法によりこれらの受信信号から潜
水艦の位置を測定することができる。

かかるアクティブ位置特定法から潜水艦を保護するた
め、衝突した音響信号をできるだけ吸収する被覆を潜水
艦の外殻にそなえることが知られている。

潜水艦の周囲を流れる下水部分の渦流を化学添加剤の
添加により下げることもすでに提案されている。（ドイ
ツ特許公開明細書第2318304号） それに対しパッシブ位置特定法では潜水艦自体に起因
する物理現象が利用される。例えば潜水艦を位置特定す
るのに潜水艦の金属部分が地磁場を乱す事実を利用する
ことが知られている。それ故周知の位置特定プローブは
核磁気共鳴原理に基づいており、船舶又は船艇により長
い網の先で探索海域にわたって曳航されて地磁場の歪み
を検出する。

例えば欧州特許明細書第63517号、欧州特許公開明細
書第120520号、欧州特許明細書第213418号に記載してあ
るような別のパッシブ位置特定法は潜水艦が放射する音
響信号の測定に基づいている。つまり潜水艦は潜水艦内
の可動部品が外殻に振動を伝達する程度に応じて周囲の
海水に音を放射する。まずなによりも潜水艦の可動推進
要素、つまり原動機の回転部分及び軸が測定可能な音響
信号を発生し、だがまた回転するスクリュー及びスクリ
ューに起因するキャビテーションも音源として考慮しな
ければならない。最後に昇降舵及び水平舵の操作時、空
気排出時、トリム質量の摺動時にも音響信号が発生し、
最新フリーゲート艦の艦内に設けた適宜な感度を有する
パッシブ位置特定システムでこれらを検出することがで
きる。

これに関連し原子核技術推進装置を有する潜水艦の場
合になお加わる特殊性として、潜水艦の艦内に使用され
るような原子炉は普通周期的に操作される制御棒を装備
している。制御棒は原子炉容器内を所定の周波数で動か
され、制御棒の浸漬深さは調整可能であり、こうして原
子炉から放出される出力を調整することができる。しか
し比較的大きな質量が周期的に動くので発生する音響信
号も比較的強く、かかる原子核技術で推進される潜水艦
の位置特定に利用することができる。

他方、益々感度が高くなる最新のパッシブ音響位置特
定システムでは潜水艦の周囲に存在する音も益々大きな
規模で考慮しなければならないことが知られている。こ
の自然の音は主として潮流、うねり、魚類等によって発
生する。

パッシブ音響位置特定システムを運転する場合この周
囲の音は雑音として検知可能であり、この雑音は周囲の
条件に応じて周波数分布が均一又は不均一となることが
ある。

ドイツ特許公開明細書第3406343号により、その強さ
が周囲雑音の強さより僅か上にすぎない潜水艦の音響信
号を周囲雑音から検知することのできる方法が知られて
いる。

米国特許明細書第4766385号により、海底に埋められ
た機雷を捜し出す水中位置特定装置が知られている。こ
の位置特定装置はケーブルで曳航され但し固有推進装置
を備えた無人艇からなり、これは地磁場中に機雷の存在
を検知するためプロトン磁力計を装備している。

欧州特許公開明細書第237323号により石油産業用ボー
リング穴の精密測量法が知られている。この方法では、
プローブの外部空間内、即ちボーリング穴を取り囲む土
壌内で核共鳴測定を行うことができるよう核共鳴プロー
ブがボーリング穴内に下ろされる。例えば炭化水素の存
在を検知するため核磁気共鳴を利用して周囲土壌の化学
組成の分析が行われる。

最後にドイツ特許公開明細書第3690746号により地下
鉱物の鉱床パラメータ測定方法が知られており、そこで
はワイヤループを地表に配置し、ワイヤループの下方範
囲で核磁気共鳴が励起される。つまりワイヤループの下
方範囲で核磁気共鳴が励起される。つまりワイヤループ
により交番磁気を発生するとこの磁場は地磁場と関連し
てワイヤループの下方の土壌内で核共鳴を励起する。こ
うして測定範囲内で特定の鉱物が検出される。

しかし周知方法及び装置は、それらが潜水艦、機雷等
を位置特定するため設けてあるかぎり、位置特定すべき
物体にかなり接近する必要があるか、又は大きく距離を
置いて位置特定することが固定式の測定配置では可能で
なく、被探索物体の精密な三次元位置特定を可能とする
ためむしろ測定配置を走行させて幾つかの測定を行わね
ばならない欠点を有する。このことはなかんずく可動物
体、例えば潜水艦の場合かなり不利であるが、それは、
利用できる測定配置が１つにすぎずそしてこれが測定範
囲内を走行しなければならないとき被位置特定物体の位
置がその間にかなり変化することがあるからである。

周知の方法及び装置が実験室の外で核磁気共鳴を励起
するのに適しているかぎり、地磁場が常に定磁場として
利用され、分光測定、即ち分析測定も実施され、その測
定場所は測定配置のその都度の位置に依存する。このこ
とはこれら周知の装置及び方法が潜水艦等の可動物体や
機雷等の固定物体の三次元位置特定に全く不適であるこ
とを意味する。

発明の説明 そこで本発明は、前述の諸欠点を防止し、被探索対象
物を識別可能に画像表示できるまでに正確な多次元位置
特定を可能とする冒頭述べた種類の方法及び装置を提供
することを課題とする。特に、強磁性でないか又は事実
上測定不可能であるにすぎないような対象物でも位置特
定が可能とならねばならない。

本発明方法は、海（11）又は湖の水中の潜水艦（13）
や機雷（61）のような低陽子対象物がその周囲に比較し
て引き起こす磁気障害を陽子核磁気共鳴を利用して検出
する方法において、水中の空間範囲で水の陽子（51,5
3）の核磁気共鳴を発生させる状態を作り、共鳴信号の
発生をこの空間範囲で監視し、共鳴信号（45）が減少し
たことを検出することによって二次元的又は三次元的に
低陽子対象物の位置を特定することを特徴とする方法を
要旨としている。

本発明装置は、水中に潜航した低陽子対象物を位置検
出し、特に潜水艦（13）又は機雷（61）を位置特定する
装置であって、電磁交番磁場（H₁）を利用して陽子核磁
気共鳴を励起する少なくとも１個の送信コイル（15）と
共鳴信号（45）を検出する受信手段（37〜41）とを有す
るものにおいて、水50m³超、好ましくは1000m³をはるか
に超える空間範囲に電磁交番磁場（H₁）を印加できるよ
う送信コイル（15）を構成配置し、受信手段（37〜41）
が共鳴信号（45）の所定の減少を検知する装置（40）を
含むことを特徴とする装置を要旨としている。

実施例 本発明方法は、水の空間範囲内で水の陽子から核磁気
共鳴を発生する状態を作製し、共鳴信号の発生をこの空
間範囲で監視し、共鳴信号の減少を検出することにより
低陽子対象物を二次元又は三次元的に位置特定するもの
である。

本発明装置は、水50m³超、好ましくは1000m³をはるか
に超える空間範囲に電磁交番磁場を印加できるよう送信
コイルを構成配置し、受信手段が共鳴信号の所定の減少
を検知する装置を含む構成になっている。

また本発明の課題は冒頭述べた用途の枠内で、陽子核
磁気共鳴法を高陽子含有周囲中で低陽子範囲の巨視的検
出、特に海又は内水中の潜水艦又は機雷の位置特定に用
いることにより解決される。

冒頭述べた周知方法又はそれに対応した装置とは対照
的に、例えば試料物質数cm³という小さな試料を曳航プ
ローブの内部に配置し、この試料内で核磁気共鳴を発生
するだけでなく、むしろ数十、数百又は数千ｍ規模の巨
視的範囲で大きな空間内に核共鳴を発生し、水の励起さ
れた陽子の信号全体を受信し評価する。次に監視され高
陽子含有水を均一に充填した空間範囲内に低陽子対象
物、例えば金属製潜水艦又は金属製機雷が達するとこれ
は受信される陽子共鳴信号が対象物の体積と空間範囲の
体積との比に一致した規模で減少するのでこの信号減少
を基に容易に検知することができる。技術水準とは異な
り対象物自体が多かれ少なかれ強い強磁性である必要は
なく、肝要なことはむしろ殆どの場合軍事技術で使用さ
れる材質にあてはまることであるが対象物が水に比べ低
陽子であることだけである。以下「低陽子」とは顕著な
陽子信号を提供しない材料の性質と理解すべきである。
それ故材料の緩和時間は秒範囲である。その結果、本発
明方法及び本発明装置は高陽子含有周囲中の任意の低陽
子対象物を捜し出すのに利用することができ、つまり機
雷探索、適宜な潜水装置で敵の潜水工作艇の位置検出、
魚雷の位置特定等に利用することができる。

本発明装置の好ましい１構成では送信コイルが海又は
内水中に配置され、送受信手段を備えた舟艇と接続して
ある。

この処置の利点として送信コイルを所定の針路に沿っ
て曳航することにより例えば所定の経緯線網内で敵潜水
艦、機雷等の系統的探索を行うことができる。

このことは特に舟艇が海表に拘束された船舶、特にフ
リゲート艦であるときあてはまるが、それはこの場合敵
潜水艦の探索がこの潜水艦に対する防衛処置と直接結び
付けることができるからである。

それに対し本発明装置の別の１構成では送信コイルが
海又は内水のなか又は上に配置され、送受信手段を備え
た航空機と結ばれている。

この処置の利点として、航空機、例えばヘリコプター
又は艦載機が、艦内で最初の経緯線網を探索した後その
都度送信コイルを連行し、地理学的距離にある別の経緯
線網へと飛行することにより、地理学上距離のある海又
は内水の経緯線網を迅速な時間系列で探索することがで
きる。

前記事例の場合好ましくは送信コイルを海又は内水の
表面と平行に所定の針路に沿って曳航する手段を設けて
おくことができる。

この処置の利点として海面より上又は下の或る位置か
ら既に指摘した方法で所定の経緯線網を探索することが
できる。

だがまたこれらの代案として送信コイルを海底又は内
水の底と平行に所定の針路に沿って曳航する手段を設け
ることも可能である。

本発明装置のこの利用は海底のなか又は表面に配置し
た対象物、特にそこに係留された機雷を探索すべきとき
特に適している。

本発明装置の別の実施例群では送信コイルが海又は内
水のなかで固定配置され、固定式送受信手段と結ばれて
いる。

この処置の利点として、固定配置された送信コイルが
全ての低陽子対象物、つまり従来どおり建造された全て
の水中又は水上艦艇、潜水工作艇、魚雷等を位置検出し
そして場合によっては識別することができるので、沿岸
部分、港湾、河口、海峡等の固定式監視が容易に可能で
ある。

その際送信コイルを電磁交番磁場の1/4波長の数倍に
一致した寸法の共鳴配置として構成するのが好ましい。
この構成は海峡の監視に特に適している。

この処置の利点として、共鳴状態の障害は格別容易に
検出することができるので、この共鳴配置は格別敏感な
測定を可能とする。

固定式送信コイルの前記実施例の変形ではこの送信コ
イルは個々の場合にいずれが望ましいかに応じて海底内
に埋めるか又は海中に浮遊配置することができる。

更に別の実施例群では送信コイルが受信手段の一部で
もある。

この処置の利点として単一のコイルを使用するだけで
よく、これが同時に送受信機として働く。それ故装置支
出、特に先に評価した可動システムの場合の装置支出が
著しく低下する。

それに対し別の実施例群では受信手段が送信コイルと
は分離した受信コイルを有する。

この処置の利点として、送信手段を受信手段から分離
することで漏話を劇的に低減することができるので一層
敏感な測定配置を実現することができる。その際ここで
の関連で関心のあるきわめて大きな測定配置の場合広が
った空間範囲をカバーするため適宜に大きな送信出力も
必要となることをはっきり認識しなければならない。他
方、受信される共鳴信号は場合によっては振幅がきわめ
て小さく、送信手段を受信手段から分離すると検出限界
が著しく上昇することがある。

この場合受信コイルが送信コイルの間近に配置され、
そのコイル面が送信コイルのコイル面に実質的に垂直で
あるとき特別良好な作用が達成される。

この処置は、送信コイルと受信コイルとが幾何学的に
減結合され、陽子に起因する共鳴信号のみが受信コイル
内に誘導される所謂誘導配置が得られる利点を有する。

本発明装置の更に別の格別好ましい実施例では送信コ
イルが地磁場方向に対し90°以外の角度に配置してあ
る。

この処置は有利なことに核共鳴実験の場合交番磁場方
向が定常磁場方向に垂直になるとの事実を利用する。他
方、ここでの関連で関心のある種類の極端に大きな寸法
のコイル構成の場合その力線が測定範囲内で実質的に一
定方向を占める電磁交番磁場を達成することができな
い。つまりここで関心のある種類の使用される全ての送
信コイルにおいて、核共鳴を発生する定常磁場として地
磁場を利用するとき、電磁交番磁場の成分は常に地磁場
方向に垂直に現れる。それにも拘らず、送信コイルを地
磁場方向に対し90°以外の角度、特に角度０°にすると
この場合電磁交番磁場の最大磁場強度の成分が地磁場に
垂直に向くので測定効果の極大が現れる。

核共鳴を発生する定常磁場として地磁場を利用する利
点として更に、地磁場は地球のあらゆる場所で有効であ
り、考慮しなければならないのは地表に対する磁場方向
の伏角だけであるので不可的磁場発生手段は必要ない。
また地磁場は一般に被探索空間範囲内で一定と見做し得
るほど均一である。

それに対し更に別の実施例群では定常磁場を発生する
磁場手段が設けてあり、定常磁場がこの空間範囲を負荷
するよう構成し配置してある。

この処置の利点として核共鳴は被探索空間範囲内で核
地磁場に拘りなく発生することができ、定常磁場の適宜
に大きな電解強度でもって測定感度の向上も又それに伴
い本発明装置の到達距離拡大を達成することができる。

だが大きな利点を有して、地磁場に対しほぼ同じ大き
さの磁場を重ね合わせて発生するためにだけ磁場手段を
用いることも可能である。

前記実施例の１変形態様では例えば磁場手段が勾配手
段として構成してあり、空間範囲内に電解強度が限定的
に空間的に変化した定常磁場を発生する。

この処置の利点として被探索空間範囲の多次元符号化
を行うことができ、そのなかで静状態か又は空間範囲内
の各点に時間を変化させて電界強度の異なる定常磁場が
印加され、次にこれは各点において実験条件が異なる場
合でも核共鳴を発生することになる。

この場合磁場手段を励磁コイルとして構成するのが特
別好ましいが、それは励磁コイルの場合励磁コイルの励
磁、寸法及び位置決めを変えることで磁場強度の多数の
空間プロフィールを発生することができるからである。

この変形態様の１実施例では励磁コイルが、コイル面
を送信コイルのコイル面に対し実質的に垂直にして配置
してある。

この処置の利点として励磁コイルはそれが定常磁場を
発生するのに利用されるとき信号収率を最大にするが、
それは古典的核共鳴実験では送信コイルを定常磁場方向
に対し常に垂直に配置しなければならないからである。

この実施例の別の変形態様では磁場手段が永久磁石と
して構成してある。

この処置の利点として適宜に寸法付与した永久磁石で
大きな空間範囲でも定常磁場を発生することができ、こ
のためエネルギを別途供給する必要はない。

本発明の更に別の実施例ではコイルが環状コイルとし
て又はコイル面が多角形のコイルとして又は単コイル群
として構成してある。

これらの処置の利点として、ここでの利用条件に応じ
て様々な幾何学の希望する電磁交番磁場又は定常磁場を
発生し又は共鳴信号を様々なコイル幾何学で検出するこ
とができる。しかし更になお別のコイル形状、例えば鞍
形コイル等ももちろん使用することができる。

これに関連して更にコイルに強磁性コアを備えるのが
好ましい。

この処置の利点として発生する交番磁場又は定常磁場
の強度を適宜に高めることができ又これにより受信コイ
ルの感度も高めることができる。

更に、超伝導性ワイヤを巻付けてコイルを形成すると
特別好ましい。

この処置の利点として電気励起の支出が少ない場合で
も大きな強度の磁場を発生することができる。

この実施例において超伝導性ワイヤが高温超伝導体か
らなると特に好ましい。

この処置の利点として特にセラミック超伝導体を使用
することでコイルは液体ヘリウム温度よりはるかに高い
温度で運転することができ、かかる配置の可動使用も可
能となる。

コイルのコイル面が10m²を超え、好ましく100m²をか
なり超えることによっても良好な作用が達成される。

このコイル寸法と適宜な励磁（アンペア回数）の場合
水数千m³に至るまでの前記種類の空間範囲に交番磁場又
は定常磁場を印加することができる。

更にコイルがさまざまなコイル面を有するとコイルの
点で好ましい。

このことの利点として物理的要求条件に応じてさまざ
まなコイル（送信コイル、受信コイル、励磁コイル）に
さまざまなコイル面を使用することができる。コイル系
を海表上を曳航する場合このことの利点として更に例え
ば寸法のきわめて大きい表面コイルを使用することがで
き、他方これに垂直に水中にある別のコイルにはより小
さなコイル面を設けてコイル配置の流体力学的抵抗を下
げるとともに曳航地コイルの位置変化に対する敏感さを
下げることができる。

更に別の実施例群では受信手段が共鳴信号を位置検出
する走査手段を含む。

この処置の利点として多数の計測を行うことにより探
索対象物の位置測定が可能である。

この実施例の具体的１変形態様では走査手段が送信コ
イル用曳航手段と協動し、送信コイルの位置に依存して
共鳴信号の所定の減少を検知したことを記録する。

この処置の利点として例えばコイル系の曳航時共鳴信
号は針路上で探索艇のその都度の位置に依存して記録さ
れ、共鳴信号の所定の減少を検知すると針路上の位置に
対し局所的割当が可能となる。このことから対象物の１
次元位置特定が可能となる。

それに対しこの実施例の別の変形態様では走査手段が
核スピン断層像結像手段を含み、これは共鳴信号の所定
の減少を検知したことを多次元座標ラスタの近似的点状
セグメントごとに別々に記録する。

この処置の本質的利点としてコイル配置を停止させた
場合でも電気パラメータを変更することで空間範囲内の
点状質問が可能であり、空間範囲の全てのセグメント
が、空間範囲が信号を発生する陽子で完全に満たされて
いるのに一致した共鳴信号を提供するかどうか順次正確
に測定することができる。こうして多次元座標ラスタ内
で低陽子対象物の画像を生成することができ、そのなか
に空間セグメントがマーキングされ、そのなかで共鳴信
号は低陽子周囲水の共鳴信号から下にずれている。つま
りこうして対象物の位置特定を３つの空間座標で、つま
り潜航深度に関しても行うことができ、しかも画像生成
が適宜に精密であるなら対象物の識別さえ可能である。
つまりこうして潜水艦の位置特定時潜水艦の表面座標上
の正確な位置及び潜航深度を突き止めることができ、場
合によっては適宜に微細な結像により潜水艦の型式も識
別して適宜な防衛処置を行うことができる。

この実施例の第１の実際的変形態様では結像手段がパ
ルス発生器を有し、これで送信コイル用送信機を制御し
て送信機が可変振幅、可変占有率の被走査連続波信号を
送出するようにすることができる。

これらの特徴は、パルス核共鳴のとき方形関数又は好
適な包絡線に従って走査した連続波信号の振幅及びパル
ス幅を好適に調整することにより所謂90°パルス又は18
0°パルスを生成できる事実を利用する。つまり例えば
被走査連続波信号の振幅を変えると海の定義された深度
で90°パルス又は180°パルスを発生することができ
る。これらのパルスをスピン・エコー・パルス列を構成
するのに利用すると、海の特定深度に低陽子対象物が存
在するかどうかを容易に突き止めることができる。

別の変形態様では結像手段が電源装置を含み、これが
空間範囲内に発生した定常磁場中に定義された勾配を調
整する。

この処置の利点として強さのことなる定常磁場を空間
範囲の各空間点に印加することにより、先に既に示唆し
た如く空間範囲の磁気符号化が行われ、電磁交番磁場の
残りのパラメータが適宜に変更可能であることにより核
磁気共鳴は空間内のこれらの各点で個別に発生すること
ができる。

更に別の１変形態様では結像手段が送信コイルに給電
する送信機用に同調装置を含む。

この処置の利点として電磁交番磁場の周波数を均一に
変えることで定義された個別点で又は空間範囲の個別面
に沿ってやはり核共鳴を励磁することができるが、それ
はこの点又は面でのみ特定の周波数において磁場強度と
周波数との商が陽子の磁気回転比に一致し、又は他方で
広帯域照射により陽子系全体が励磁され、共鳴信号を受
信機側でフーリエ変換により高感度で処理することがで
きるからである。

この実施例の更に別の変形態様では共鳴系内にさまざ
まな共鳴モードが生成されるよう同調装置が送信機の周
波数を段階的に変更する。

この処置は共鳴系の素子を例えば海峡の両側に配置
し、電磁交番磁場の1/4波長の数倍の間隔をおいて配置
し又は適宜に長くした構成に特に適している。こうして
形成した共鳴能力のあるシステムにおいて、電磁交番磁
場の力線の分布がその都度の振動モードに依存して変化
するさまざまな共鳴モードで共鳴を生成することができ
る。これによっても空間範囲の空間分解能を達成するこ
とができ、この分解能をやはり結像に利用することがで
きる。

この実施例の更に別の変形態様では結像装置が送信コ
イルの位置を変更する装置を含み、送信コイルは電界強
度が限定的に空間的に変化する電磁交番磁場を生成す
る。

この処置の利点として実際上避けることのできない送
信コイルの不均一性は送信コイルの位置を適切に変更し
例えば傾動さえることで空間範囲のさまざまな点に、磁
場の整列及び強度が種々異なる力線を順次印加するのに
利用される。

結像手段が電界手段の位置を変更する装置を含む別の
変形態様でも同様であり、この場合電界手段は磁場強度
が限定的に立体的に変化する定常磁場を発生する。

最後になお別の変形態様では結像手段も、選択的に駆
動可能な多数の送信コイル又は受信コイルを含むことが
できる。

この処置でも利点として複数個のコイルのその都度１
つの組合せ又はさまざまな組み合わせを時間的に連続し
て駆動することにより空間範囲内の点に電磁交番磁場又
は定常磁場のさまざまな電界強度を印加することができ
る。

本発明の更に別の実施例では共鳴信号の所定の減少を
検知する装置はこの減少が空間範囲内の、潜水艦の体積
又は別の変形態様では機雷の体積に近似的に等しい低陽
子体積に一致するとき警告表示器が作動するよう調整し
てある。

この処置の利点としてさまざまな閾値を設定すること
で検知物体の種類の粗走査を既に行うことができる。

以上論述した実施例では空間範囲の水中で陽子核共鳴
が励起されると前提してあるのであり、地磁場を定常磁
場として利用する場合これが陽子の磁気回転比に一致す
るよう電磁交番磁場には約2kHzの周波数を与えねばなら
ないであろう。

その他の利点は明細書及び添付図面から明らかとな
る。

前記特徴及び以下なお説明する特徴はその都度記載し
た組合せだけでなく、本発明の枠を逸脱することなく別
の組合せや単独でも勿論適用することができる。

本発明の図示例を図面に示し以下詳しく説明する。

図面の簡単な説明 第１図は海中を潜航している潜水艦をフリゲート艦が
表面座標及び潜航深度により位置特定している先頭状態
を概略示す斜視図。

第２図は有効磁場を説明する第１図の状況を概略示す
側面図。

第３図は核磁気共鳴を説明する図。

第４図は本発明により使用する核共鳴装置のブリッジ
回路を示す第１ブロック図。

第５図は本発明により使用する核共鳴装置の誘導配置
を示す第２ブロック図。

第６図は第４図の配置で測定した核共鳴信号のグラ
フ。

第７図は第５図の配置で測定した核共鳴信号のグラ
フ。

第８図は本発明装置の到達距離を説明する第２図と同
様の図。

第９図は埋められた機雷の本発明による位置特定を説
明する第２図と同様の別の図。

第10図は海中での本発明装置のさまざまな配置を説明
する第２図と同様の別の図。

第11図はパルス核共鳴を説明する図。

第12〜14図は核共鳴スピン・エコー実験を説明する指
示計図。

第15図は第12〜14図を基に示した実験を発生するパル
スプログラムの時間図。

第16図は電磁定常磁場の電界強度変化を利用した深度
符号化を説明する第２図と同様の別の図。

第17図は本発明方法による二次元結像を説明する図。

第18図は三次元画像表示についての第17図と同様の
図。

第19図は静磁場を付加的に印加する場合についての第
２図と同様の別の図。

第20図は本発明により使用する３コイル配置を説明す
る図。

第21図は本発明により使用するコイル配列を説明する
図。

図示例 第１図において10は潜水艦を位置特定して戦闘し又は
機雷等を位置特定して回収を行うことのできるフリゲー
ト艦である。フリゲート艦10は海11を航行中矢印12で表
した針路ｓに沿って位置する。フリゲート艦10の空間的
近傍に潜水艦13が潜航しており、その位置は符号14で表
した座標系において表面座標Ｎ、Ｓ、Ｗ、Ｏ及び潜航深
度Ｔに従って測定される。このためフリゲート艦10が送
信コイル15を敷設しており、これは好適なケーブル16を
介しフリゲート艦10と接続され且つこれにより所定の探
索領域にわたって針路ｓに沿って曳航される。

送信コイル15は好ましくは海11の表面又はそのすぐ下
を浮遊し、このため好適な浮遊体と大きな緊張面を維持
する手段とを備えているが、これらは第１図で見易くす
るため詳しく図示してない。送信コイル15は１機又は複
数機のヘリコプターで保持し又は曳航することも勿論可
能である。

第２図が第１図の関係を再び、但し側面図で示してお
り、送信コイル15と垂直なコイル軸20とが認められる。
送信コイル15はケーブル16から高周波電流ｉを受け、送
信コイル15が発生する電磁交番磁場は力線21に附属した
複素電界強度が第２図にH₁の適宜なベクトルで記載して
ある。

第２図に示す空間範囲内で更に地磁場が有効であり、
これが第２図に矢印B₀で表してある。地磁場B₀が第２図
に示す空間範囲内を延びる方向22は地表に対する伏角が
その都度の空間範囲の地理学的位置に依存する。

局所的に実質的に均一的な地磁場が約0.5ガウス（50
μＴ）であることは知られている。地表に対する伏角は
地理学的幅に依存し、赤道での０°と地球の磁極での90
°との間で変化する。

従って地磁場B₀は陽子の核磁気共鳴、即ち海11の水の
水素原子を発生するのに使用することができる。

第３図にごく概略示す陽子30はその磁化ベクトルＭが
地磁場B₀の方向を向き、経路31に沿って、第３図におい
て想定座標系のｚ軸と一致した方向を中心に歳差運動を
行う。ｚ方向に直交する平面x/y上に、第３図に別に矢
印で表したように電磁交番磁場H₁を印加すると特定空間
範囲内で全陽子30の全ての磁化ベクトルＭの歳差運動を
同期化することができる。電磁交番磁場H₁の周波数は有
効定常磁場の強さから、つまりこの場合地磁場B₀から、
しかも各核共鳴活性核種について周波数と電界強度との
商を表す所謂磁気回転比に関係して明らかとなる。陽子
の場合磁気回転比が約4kHz/Gであり、0.5Gの地磁場中に
約2kHzの核共鳴周波数が存在する。このことは約150km
の真空波長に一致し又はその誘電率を約９と仮定するこ
とのできる水中の波長約17kmに一致する。

既に触れたように核共鳴を励起するため入射される電
磁交番磁場H₁は既存の定常磁場の方向に垂直でなければ
ならない。第２図のコイル15で発生した電磁交番磁場の
力線21が湾曲して走るので空間範囲の各点での電界強度
ベクトルH₁の投影をそれぞれ考慮しなければならない。

第２図の第１点23で認めることができるように第１点
23では力線が比較的鋭角で地磁場B₀の方向22と交差する
ので電界強度ベクトルH₁の投影はH_1Rにすぎない。それ
に対し第２点24では電界強度ベクトルH₁′の投影H_1R′
がこれとほぼ一致するが、それは第２点24では力線21が
この方向22を約90°で交差するからである。それに対し
第３点25では投影H_1R″が再びベクトルH₁″より小さく
なる。但し投影H_1R、H_1R′、H_1R″の強度は電磁交番磁
場H1の電界強度の強さがコイル軸20の方向でコイルに向
かうにつれ増加するので第１点から23から第３点25にか
けて増加する。

全体でこのことは、電界強度ベクトルH₁が限定的に空
間分布した電磁交番磁場H₁の実際に実現可能な入射の場
合量、方向及び位相別に計算しなければならないことを
意味する。

第４図に示すブロック図では例えばパルス発生器34に
より制御可能な送信機35がブリッジ回路36に供給し、該
回路は３つのブリッジ分岐内に調整可能な規格化した複
素抵抗体と第４ブリッジ分岐に送信コイル15を有する。
ブリッジ回路36の横分岐に増幅器37が配置してあり、こ
れは出力側が記録計38又はその他の記憶装置と接続して
あり、これには入力端39を介し針路ｓに一致した信号を
供給可能である。増幅器39の出力端は更に閾値段40に接
続してあり、閾値段自身は警告表示器41を駆動する。

パルス核共鳴を励起するのにパルス発生器34を使用す
る場合、後に第11〜15図を基になお説明するように、望
ましくは増幅器37の前にスイッチを設けて増幅器37の入
力端をパルス持続時間の間遮断し又パルス休止の間開く
ことができる。

それに対し第５図に示す変形配置では同調装置42によ
り制御可能な送信機35aが送信コイル15aに供給するだけ
である。送信コイル15aとは電気的に分離された受信コ
イル15a′はそのコイル面が好ましくは送信コイル15aの
コイル面に垂直であり、それ自身が増幅器37aに接続し
てあり、既に第４図について説明したスイッチ素子が増
幅器の後段に設けてある。

第４、５図に示す配置の動作様式は以下の如くであ
る。

第４図の配置では受信コイルとしても働く送信コイル
15が海11中にあり、送信機35の周波数を上述の如く送信
コイル15の周囲の陽子共鳴周波数f_Pに調整すると海11の
周囲水中に陽子共鳴が励起される。これにより送信コイ
ル15の複素抵抗が変化し、それに応じてブリッジ回路36
の同調が外れる。ブリッジ回路36の複素基準抵抗を調整
することによりいまや横分岐中の電圧はフリーゲート艦
10の探索航走中ゼロに調整することができる。このこと
が第６図に核共鳴信号45で示してあり、この信号は振幅
がほぼ０である。記録計38内で記録される第６図に示す
線図からわかるように針路位置s₁に至るまで励起又は受
信核共鳴信号に変化が現れていない。

しかし潜水艦13が送信コイル15によりカバーされる空
間範囲内に達するといまや陽子共鳴のため励起される水
の容積が少なくなるので受信共鳴信号が適宜に減少す
る。つまり潜水艦は実質的に金属と封入空気、つまり低
陽子物質又は無陽子物質からなり、潜水艦13の占める空
間範囲は陽子共鳴信号の送出にもはや寄与しない。従っ
て送・受信コイル15によりピックアップされる共鳴信号
は送信コイル15によりカバーされる空間範囲の体積と潜
水艦13の体積との比に応じて減少する。

潜水艦13が送信コイル15により捕捉される空間範囲に
進入するとき現れるブリッジ回路36の同調外れが第６図
に上昇線46としてはっきり認めることができる。上昇線
46は針路位置s₂まで続き、この位置で潜水艦13は送信コ
イル15によりカバーされる空間範囲を再び離れたのであ
る。

閾値段40においてブリッジ回路36の横分岐に電圧Ｕの
閾値U1を設けることができ、この閾値が警告表示器41を
トリガする。

それに対し第５図の配置では、送信コイル15aに対し
直交配置した受信コイル15a′内に常に最大核共鳴信号
が誘導され、このことが第７図に核共鳴信号45aにより
示唆してあり、この信号は受信コイル15a′の端子電圧U
₀に一致する。

それに対し潜水艦13が送信コイル15aの測定範囲内に
達すると既に述べた如く空間範囲の体積と潜水艦13の体
積との割合に応じて発生する核共鳴信号が減少し、受信
コイル15a′内で誘導される電圧が少なくなる。このこ
とが第７図の下降線47に認めることができ、この下降線
は針路位置s₁から針路位置s₂まで続く。こうした場合閾
値段40aは電圧U₁を超えると警告表示器41aがトリガされ
るよう調整される。

第４図のパルス発生器34と第５図の同調装置42は定周
波、定振幅の連続波信号に代え被走査連続波信号又は周
波数可変信号又は振幅可変信号又は雑音信号又はこれら
を組合せた信号を発生するのに利用することができる
が、このことは後になお第11図以下を基に説明する。

第８図に再び第２図と同様の図が示してあり、符号50
で示唆した空間範囲を送信コイル15によりカバーするこ
とができる。「空間範囲」とはこの場合送信コイル15の
周囲の空間範囲のことであり、この範囲内で海11の水の
陽子で測定可能な核共鳴信号がなお発生し検出される。
従って空間範囲50の広がりは送信コイル15の寸法設計、
形状及びアンペア回数に勿論依存する。

第８図に符号51で空間範囲50内の第１陽子が示唆して
あり、これは全て地磁場B₀方向（第２図参照）に整列し
ている。従って空間範囲50内に均一に分布した第１陽子
51は全て測定信号に寄与する。

それに対し潜水艦13の箇所にあるのは低陽子物質又は
無陽子物質、特に金属のみであるので潜水艦13は符号52
で表した「陽子の穴」と成る。既に触れたようにこうし
て潜水艦13が空間範囲50内に進入すると空間範囲50の体
積と陽子の穴52の体積との商に近似的に一致した核共鳴
信号が減少する。

但し第８図に13′で示唆したように潜水艦が空間範囲
50から僅かな位置にあるときも、潜水艦13′を建造した
材料が地磁場B₀の変化を生じるかぎり空間範囲50の内部
で有効な測定効果が生じる。つまりこの場合潜水艦13′
の直接的周囲内で符号53で示唆した第２陽子が共鳴しな
くなり、特に狭帯域で測定する場合そうなるが、それは
陽子の共鳴周波数が磁気回転比に関し電界強度の絶対値
に厳密に比例するからである。更に第２陽子53は、第１
陽子51のように地磁場B₀方向に厳密に平行に整列するの
でなくむしろ潜水艦13′の方又はこれから離れる方に配
向し、潜水艦13′の輪郭に依存した画像を生じる。それ
故別の指向性第２陽子53は第１陽子51とは別の核共鳴信
号となる。なぜなら第２陽子53はさまざまに整列し、し
かも潜水艦13′の構成に応じて全体効果の点で相互に相
殺することがあるからである。

このことから第８図に符号54で表した「磁気穴」を生
じ、その体積は「陽子の穴」の体積よりかなり大きくな
ることがある。

磁気穴54を生じる材料の潜水艦13′全体が空間範囲50
を航走し又はこれにより捕捉されるとこれは、当該体積
の商がやはり適宜に変化するので、先に陽子の穴52を基
に説明したものより測定効果が本質的に強くなる。

第９図に図示した本発明の別の適用範囲では送信コイ
ル15bが表面コイルとして海11の表面に配置してあるの
でなく、むしろ海底60から距離を置いて浮遊吊下される
か又は海底60から上に所定の間隔を置いて曳航される。

こうして例えば海底60の沈泥62に埋もれ又は流し込ま
れた機雷61を位置特定することができる。つまり沈泥62
は実質的に水、即ち高陽子含有物質からなり、機雷61は
先に第８図を基に図示したようにやはり陽子の穴又磁気
穴さえ生じる。

第10図は本発明の用途の別の変形態様を幾つか示す。

第10図の左上にまず既に第２、８図を基に示した通常
の適用事例、つまり送信コイル15をフリーゲート艦10又
は別の海上航行船が曳航する事例が再度示してある。し
かしここでも自明のことであるがフリーゲート艦10に代
え航空機、例えばヘリコプター又は艦載機を送信コイル
15の曳航に利用することができる。

第10図の右上に図示した別の適用事例では送信コイル
15cが垂線に対し角度をもって傾けて曳航され、このた
め好適なドラグアンカー等を利用することができるが、
これらは第10図では見易くするため図示省略してある。
このことから第10図にはっきり認めることができるよう
に、送信コイル15cの両側で海水中に核共鳴が励起され
るので空間範囲50cが拡大する。その際傾き角は、地磁
場B₀の伏角に依存して、電磁交番磁場の力線が地磁場B₀
方向に対しできるだけ垂直に走るように調整することが
できる。この場合コイル面をフリゲート艦の針路と一直
線に並べると針路の両側で空間範囲が捕捉されるので格
別望ましい。

第10図の左下に図示した更に別の２つの変形態様では
強磁性物質を利用して磁石65が利用される。このため左
下に図示した実施例の右半分では磁心66に送信コイル15
dが巻き付けてあり、配置全体が海底60に埋めてある。

最後になお第10図の右下に示す別の変形態様では海峡
68を横切り又はその両側を横切って共鳴配置15e,15e′
が配置してあり、その寸法は電磁交番磁場の1/4波長の
数倍である。こうして力線21eで示唆したように共鳴配
置15e,15′内に共鳴磁場が生成し、これはさまざまな振
動モードで、即ち力線を空間的に分布させて走ることが
できる。共鳴配置としては、移相電流を流し、1/4波長
の数倍の長さのヘルツ・ダイポール又は直線導体の軸平
行配置が考えられる。

前述の実施例では一般に、定常磁場として利用する地
磁場B₀中で核磁気共鳴が励起されると前提された。しか
し地磁場B₀を補足して外部で発生した静磁場も、しかも
送信コイル15〜15eについて第１〜10図に説明したよう
なあらゆる種類のコイル構成と一緒に利用することがで
きる。このため特にかかる静測定場を磁心66により増幅
したり又はそれを永久磁石により発生することも考えら
れる。外部で発生したかかる静磁場でもって測定電界強
度は地磁場B₀の比較的小さな値0.5ガウスから１オーダ
又は数オーダ高めることができ、測定周波数を適宜に適
合すると信号強度も高まり、信号強度は核共鳴実験の場
合測定周波数に近似的に比例する。

磁界強度の強さは電磁交番磁場の場合にも定常磁場の
場合にもコイル使用時にはアンペア回数に依存するの
で、本発明の１実施例では磁気コイルとして超伝導性ワ
イヤを巻付けて形成したコイルが使用される。かかる超
伝導性コイルにより、周知の如くきわめて高いアンペア
回数を達成することができ、その際通常の伝導性空気コ
イル配置の場合に必要な電線を用意する必要はない。こ
こで関心のある種類の適用事例の場合、今日既に液体窒
素オーダ以上の温度で知られているようなセラミックス
をベースとした最新の高温超電導体を使用するのが格別
好ましい。

更に、先に述べた全ての実施例において対象物の位置
特定はそもそもかかる対象物、特に潜水艦13が空間範囲
50の内部に存在するか否かを認識する形で行われた。

更に、潜水艦13の正確な三次元上の位置を表面座標
Ｎ、Ｓ、Ｗ、Ｏの点でも潜航深度Ｔの点でも突き止める
ことができるよう、このことを可能とする本発明の別の
実施例を以下幾つか説明する。

このため、この実施例群ではパルス核共鳴法が利用さ
れる。

それを具体的に示すため第11図が第３図と同様の図を
示す。第３図の静止状態では陽子の磁化ベクトルＭが座
標方向ｚ、即ち有効定常磁場の方向を中心に均一に歳差
運動を行う一方、陽子は高周波パルスにより、即ち陽子
共鳴周波数の被走査連続波信号により、調整可能な持続
時間、調整可能な振幅で励起される。第３図の静止状態
からかかる高周波パルスに曝される磁化ベクトルＭは第
11図に示すようにその先端が空間内を揺れ動く螺旋軌道
70を通過する。高周波パルスの振幅及び持続時間を設定
する大きさに応じて磁化ベクトルＭはｚ方向から例えば
90°だけｘ、ｙ平面にまで又は180°だけ−ｚ方向にま
で偏向する。最初の場合所謂90°パルス、第２の場合所
謂180°パルスと呼ばれる。

第12図が所謂「回転系ｘ′/y′」における実験を示し
ており、まずそのスピンがｚ方向における共通の磁化ベ
クトルＭを特徴としている物質に90°パルスが刻印され
る。これにより磁化ベクトルＭは第12図にＭ′で示すよ
うにｚ方向から例えばｘ′方向に90°回転する。次に磁
場不均一の故に磁化ベクトルは第13図にＭ″で示すよう
にｘ′方向から両側に扇状に広がる。この時点にスピン
系に180°パルスが刻印され、扇状に広がった全ての磁
化ベクトルＭ″はｘ′/y′平面上を逆方向に走り、ほぼ
同じ時点に−ｘ′軸方向で交わる。この所謂再位相化は
測定可能なエコー効果にはっきり現れる。所謂スピン・
エコー技術のその他の詳細については例えばラウキエン
著「核磁気高周波分光学」、所収：フリュゲ編「物理学
ハンドブック」第38/1巻、スプリンガー出版、1958年、
120〜376頁から読み取ることができる。

このため第15図にパルス系列が書き込んであり、符号
73は第12図の90°パルスを表す。磁化ベクトルＭの折り
返しにより誘導信号74が発生するが、これは磁化不均一
により急速に減衰する。符号75で示唆したのはそれに続
く第13、14図の180°パルスであり、これは前述の如く
スピン・エコー76となる。180°パルスは77で、そして
その後でも繰り返すことができ、これにより別のスピン
・エコー78等が現れる。

このパルス技術は、第15図に示すパルス系列が磁化ベ
クトルの再位相化を引き起こすのはパルスの振幅及び長
さが磁化ベクトルＭの実質的に90°反転又は180°反転
を引き起こすときであることを考慮するなら、ここでの
関連において利用することができる。

空間範囲50内ではパルス73、75、77の長さが変化しな
い。但しこれらのパルスの振幅は変化しないが、そのこ
とはH₁の強さが空間範囲内で減少する点に関し既に先に
第２図について説明したとおりである。

第16図に示す本発明配置では２個の送信コイル15f₁、
15f₂が海表に並置している。20fは送信コイル15f₁のコ
イル軸、21fは付属の力線である。80/1〜84/1で第16図
に書き込んであるのは送信コイル15f₁が発生する電磁交
番磁場の同一磁界強度線（又は空間的に表した面）であ
る。線83/1上に位置する陽子に180°パルスが及ぼす電
界強度が線83/1上にあると仮定する。ところで探索すべ
き低陽子対象物が点86にあると、線83/1上に180°パル
スにより選択的に発生される核共鳴信号が別の線82/1又
は84/1上でそこに支配している電界強度H₁を考慮して発
生され点86のように陽子の穴で弱まっていない核共鳴信
号より小さいので、対象物が検知される。それに対し第
２送信コイル15f₂では点86の陽子の穴が線83/2上にない
ので当該線83/2上で核共鳴信号の減衰が記録されない。
それに対し第２コイル15f₂中の電流が変化して180°条
件が線82/2上で満たされないなら、いまや点86の陽子の
穴が有効となるので信号降下がそこに現れる。

コイル15f₁、15f₂が発生する電磁交番磁場の磁界強度
の強さの空間的変化が既知であるので、コイル15f₁、15
f₂中の変化する励磁電流で測定することにより点86は線
83/1、82/2の交点として突き止めることができる。

こうして低陽子対象物、例えば潜水艦13を少なくとも
二次元で位置特定することができる。

第17図に例示したように第16図に示すコイル15f₁、15
f₂の励磁電流の変化が二次元座標ラスタ89に変換するこ
とができ、ラスタの横座標には針路ｓと一致した座標方
向、縦座標には深度Ｔが記載してある。測定中コイル15
f₁、15f₂を固定し、励磁電流を段階的に増減して電磁交
番磁場の励磁電流を周期的に切換えることにより座標ラ
スタ89の各セグメント90を点検することができる。こう
して大きな空間的対象物の場合幾つかのセグメント90が
低陽子と検知され、好適な結像により潜水艦13の二次元
映像91を表すことができる。この映像91から深度Ｔと針
路ｓ方向における位置を読み取ることができる。

第16図に示す２個のコイル15f₁、15f₂に図示平面に垂
直になお第３のコイルを付加すると、三次元分解能も達
成することができる。これが第18図に示す三次元座標ラ
スタ92となり、その空間的セグメント93はやはり励磁電
流を段階的に変えることで周期的に質問して陽子共鳴信
号が減衰し又は全く消失した三次元セグメント93を突き
止めることができる。好適な結像により、潜水艦13の位
置に一致した三次元範囲94を表示することができる。

こうして爆雷等の投下範囲96を特定することができ、
この範囲は範囲94の位置座標97、98から求められる。範
囲94の深度99も容易に読取ることができる。

二次元又は三次元座標ラスタ89又は92の二次元セグメ
ント90又は三次元セグメント93の選択的測定法を先に第
16図を基に説明したが、これは幾つかのうちの１例にす
ぎない。

更に核スピン断層像から知られ、例えばロート著「医
学におけるNMR断層像及び分光学」、スプリンガー出
版、1984年に記載してあるような数多くの別の結像又は
体積選択方法及び装置も使用することができる。

これらの方法では定常磁場に単数又は複数の所謂勾配
磁場が重ねられる。これはその強さが所定の如く空間的
に変化する静磁場と理解される。次に定常磁場に複数の
かかる勾配磁場を順次重ね合わせ、空間範囲内の各点に
所定の時点に定常磁場の特定の強度値を割当てることに
より空間範囲の磁気符号化を行うことができる。これで
もって、磁気回転比が定数であるので、これらの点の各
々に特定の共鳴周波数も一致する。電磁交番磁場の周波
数を変えることで空間範囲のさまざまな点を順次選択
し、選択的に陽子の存否を点検することができる。周波
数の変化は電磁交番磁場の周波数を断熱的に同調し、即
ち所謂「周波数掃引」を調整することで達成することが
でき、だがまた周知の核スピン断層像法により、多数の
周波数で空間範囲の広帯域励磁を行いそしてフーリエ変
換により空間範囲内でスピン系のステップ応答を分析し
結像することも可能である。このために必要な方法及び
装置は核スピン断層像の方からそれ自体知られており、
それ故ここでは見易くするため詳しい再説明は省くこと
にする。

第19図に示す配置では勾配コイル105が付属の電源装
置106とともに海底60に埋めてある。勾配コイル105がコ
イル軸107を中心に静磁場Ｂを発生し、その強さは一方
でコイル105のアンペア回数に、だが他方で空間座標に
も依存するが、それはここで関心ある勾配コイル105の
直径が数ｍから数km以上という寸法であるため均一な磁
場分布を達成することができないからである。従って、
電磁交番磁場H₁を発生する送信コイル15gの範囲では地
磁場B₀、静勾配磁場Ｂ及び電磁交番磁場H₁が重なる。そ
の結果、送信コイル15gによりカバーされる空間範囲の
事実上各点で測定条件が異なることになり、パラメータ
を変更することで空間範囲内のセグメントを順次質問し
ていくことができる。この変更は例えば勾配コイル105
の電流強さＩを変え、送信コイル15gの電流強さｉを変
え、送信コイル15gの傾きを変え、又は送信コイル15gを
フリゲート艦10で曳航することにより行うことができ
る。これらのパラメータを組合わせてさまざまな時間に
調整することも可能であり、それらが再現性あるもので
あるかぎり、関心のある空間範囲内で全てのセグメント
が限定的に符号化される。

この箇所で再度強調しておくなら、本発明の枠内で全
ての「コイル」を構成、数法設計及び位置の点で相互に
等価と見做すことができ、別の決像、例えば第９、10図
の構成の図示は送信コイル、受信コイル、静的補助磁場
を発生するコイル、又は勾配コイルに等しくあてはま
る。

第20図に示す組み合わせ配置では送信コイル15hが垂
直軸20hを有する表面コイルとして設けてある。送信コ
イル15hは可変送信機35hから励磁電流ｉが供給される。
受信コイル15h′がコイル面を垂直にして配置してあ
り、そのコイル軸20h′は送信コイル15hの軸20hに垂直
である。受信コイル15h′の信号は増幅器37hに送られ
る。コイル105hは静側定場か勾配磁場のいずれかを発生
し、コイル105hの軸107hは送信コイル15hの軸20h及び受
信コイル15h′の軸20h′に垂直である。それに伴いコイ
ル105hのコイル面も垂直に走る。コイル105hは可変電源
装置106hから励磁電流Ｉが供給される。

共通の制御装置110は可変送信機35h、受信機37h及び
可変電源装置106hに接続してある。先に第18図を基に具
体的に示したようにコイル15h、15h′、105hによりカバ
ーされる空間範囲50h内で座標ラスタ内部のセグメント
を陽子存否の点で選択的に点検するため制御装置110は
送信機35hを連続的に又は走査して調整し又はコイル105
h内の励磁電流Ｉを適宜に調整する前記プログラムの一
つを発生する。

最後になお第21図に斜視図で示す所謂コイル配列15
i₁、15i₂、15i₃は矩形コイルを有し、第16図の実施の意
味で電磁交番磁場を変えて空間分解能を達成するためコ
イルにそれぞれ別の励磁電流i₁、i₂、i₃供給される。し
かし静磁場の複数の勾配の適宜なプロフィルを空間範囲
に刻印するため第21図の配置を勾配コイルに使用すると
きも同様である。

以上説明した実施例は勿論それらに限定されるものと
理解すべきではなく、むしろ本発明の枠を逸脱すること
なく数多くの変形態様が可能である。

例えば静磁場又は電磁交番磁場を発生するのに上述の
コイル形状に変え長線配置、ダイポール配置等も設けて
おくことができる。別の核種、例えば炭素又はフッ素の
同位体に移ると別の磁気回転比、従って同じ磁界強度の
場合別の周波数を発生しなければならないので、前記寸
法及び周波数範囲もそれに限定されるものと理解すべき
ではない。

本出願は同一出願人の同一日の以下の出願と関連して
おり、各出願の開示内容はこの指摘により本出願の開示
内容ともされる： 特許出願P3908578.3 「音源、特に潜航中の潜水艦に影響を及ぼす方法及び潜
水艦」 特許出願P3908577.5 「潜航中の潜水艦の音響放出を減らす方法及び装置」 特許出願P3908575.9 「パッシブ光学観測システムを有する水中鑑定」 特許出願P3908574.0 「潜航中の潜水艦を運転する方法及び潜水艦」 特許出願P3908572.4 「潜航中の潜水艦の音響放出を減らす方法及び装置」 特許出願P3908573.2 「潜航中の潜水艦を運転する方法及び装置」

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】海（11）又は湖の水中の潜水艦（13）や機
   雷（61）のような低陽子対象物がその周囲に比較して引
   き起こす磁気障害を陽子核磁気共鳴を利用して検出する
   方法において、水中の空間範囲に水の陽子（51,53）の
   核磁気共鳴を発生させる状態を作り、共鳴信号の発生を
   この空間範囲で監視し、共鳴信号（45）が減少したこと
   を検出することによって二次元的又は三次元的に低陽子
   対象物の位置を特定することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の方法において、
   電磁的交番磁場（H₁）を陽子（51、53）に照射すること
   により地球磁場（B₀）に核磁気共鳴を生ぜしめ、その際
   に利用する電磁的交番磁場（H₁）の周波数（f_P）を、陽
   子の磁気回転比を乗じた地球磁場（B₀）の強さに等しい
   値に設定することを特徴とする方法。
3. 【請求項３】請求の範囲第１項または第２項に記載の方
   法において、限定領域を核スピントモグラフ結像法によ
   り多次元座標ラスター（89、92）上に表示される近似的
   な点状のセグメント（90、93）として監視することを特
   徴とする方法。
4. 【請求項４】水中に潜在する陽子含有率の低い物体の位
   置たとえば潜水艦（13）や機雷（61）の位置を特定する
   装置であって、電磁的交番磁場（H₁）により水素原子核
   の核磁気共鳴を励発させる送信コイル（15）と、共鳴信
   号（45）を検出する受信手段（37〜41）とが設けられて
   おり、少なくとも50m³を上回り、より有利には1000m³を
   はるかに上回る限定水域を電磁的交番磁場（H₁）によっ
   て印加しうる送信コイル（15）の構成様式および配置形
   式が採用されていることを特徴とする装置。
5. 【請求項５】送信コイル（15）が海中（11）もしくは陸
   水域中に配設されており、送信および受信手段を搭載し
   た船舶と接続可能であることを特徴とする請求の範囲第
   ４項に記載の装置。
6. 【請求項６】請求の範囲第４項または第５項に記載の装
   置において、コイル（15、15′、105）の占有面積が10m
   ³を上回り、より有利には100m³をはるかに上回る値に設
   定されていることを特徴とする装置。
7. 【請求項７】陽子含有率の高い周辺域内における陽子含
   有率の低い領域の巨視的な検出を行って、海中もしくは
   陸水域中での潜水艦（13）または機雷（61）の位置を特
   定するためにプロトン核磁気共鳴分析法を使用する方
   法。