JP6062977B2 - 核磁気共鳴ジャイロスコープシステム - Google Patents
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Description
Claims (17)
- 核磁気共鳴(NMR)ジャイロスコープシステムであって、
アルカリ金属及び磁気回転同位体を包囲するように密封された蒸気セルと、
前記NMRジャイロスコープシステムの受感軸とアライメントされ、前記蒸気セルを通して供給されることにより、前記アルカリ金属及び前記磁気回転同位体の歳差運動を生じさせる磁場を生成するように構成された磁場源と、
前記蒸気セル内の前記アルカリ金属を分極させて、前記アルカリ金属及び前記磁気回転同位体の前記歳差運動を促進する光ビームを前記受感軸に対してオフセット角で生成するように構成されたレーザであって、前記オフセット角は、前記アルカリ金属の歳差運動の全周期中の前記アルカリ金属による前記蒸気セルから出射する検出ビームの最小吸収と最大吸収との差に対応する信号の最大信号対雑音比に関連する最適角に相当する、前記レーザと、
前記検出ビームの測定された特性に基づいて、前記受感軸周りの回転角を計算するように構成された角回転センサとを備え、
前記特性は、前記磁気回転同位体の前記歳差運動に関連する、システム。 - 前記角回転センサは、
前記アルカリ金属による前記光ビームの吸収に対応する前記検出ビームの強度をモニタリングするように構成された光検出器を含み、
前記検出ビームは、
前記アルカリ金属の歳差運動周波数に相当する搬送波周波数を有する、請求項1に記載のシステム。 - 前記磁場源は、第1の磁場を生成するように構成された第1の磁場源であり、
前記システムは、
前記第1の磁場に対して直角な方向に第2の磁場を生成するように構成された第2の磁場源をさらに含み、
前記第2の磁場は、前記磁気回転同位体の共振周波数に相当する周波数を有する、請求項1に記載のシステム。 - 前記角回転センサは、
前記検出ビームを復調する及び前記復調された検出ビームの特性に基づいて前記回転角を計算するように構成された回転検出コンポーネントを含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記回転検出コンポーネントは、前記アルカリ金属の歳差運動周波数に相当する周波数で前記検出ビームを復調するように構成される、請求項4に記載のシステム。
- 前記復調された検出ビームの周波数は、前記磁気回転同位体の歳差運動周波数に相当する、請求項4に記載のシステム。
- 前記回転検出コンポーネントは、
基準信号を生成するように構成された局所発振器をさらに含み、
前記回転検出コンポーネントは、前記磁気回転同位体の前記歳差運動周波数を前記基準信号と比較することに基づいて、前記回転角を計算するように構成される、請求項6に記載のシステム。 - 請求項1に記載の前記NMRジャイロスコープシステムを含む、三軸ジャイロスコープシステム。
- 核磁気共鳴(NMR)ジャイロスコープシステムにおいて、受感軸周りの回転角を決定する方法であって、
アルカリ金属及び磁気回転同位体を包囲するように密封された蒸気セルを通して、前記NMRジャイロスコープシステムの前記受感軸とアライメントされた磁場を供給すること、
前記磁場に対してオフセット角で前記蒸気セルを通して光ビームを供給することにより、前記アルカリ金属を分極させて、前記磁場に反応した前記アルカリ金属及び前記磁気回転同位体の歳差運動を促進すること、
前記蒸気セルから出射する前記光ビームに相当する検出ビームの強度をモニタリングすることであって、前記オフセット角は、前記検出ビームの最大信号対雑音比に関連する最適角に相当し、前記検出ビームは、前記アルカリ金属の歳差運動の全周期中の前記アルカリ金属による前記光ビームの最小吸収と最大吸収との差に対応する、前記検出ビームの強度をモニタリングすること、
前記検出ビームの前記強度に基づいて、前記受感軸周りの前記回転角を計算することを備える、方法。 - 前記回転角を計算することは、
前記アルカリ金属の歳差運動周波数に相当する周波数で前記検出ビームを復調することにより、前記磁気回転同位体の歳差運動周波数に相当する周波数を有する復調信号を生成することを含む、請求項9に記載の方法。 - 前記回転角を計算することは、
前記復調信号を所定の周波数を有する基準信号と比較すること、
前記復調信号と前記基準信号との差に基づいて、前記受感軸周りの前記回転角を計算することをさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記磁場を供給することは、
前記NMRジャイロスコープシステムの前記受感軸とアライメントされた第1の磁場を供給することを含み、
前記方法は、
前記第1の磁場に対して直角な方向に第2の磁場を供給することを備え、
前記第2の磁場は、前記磁気回転同位体の共振周波数に相当する周波数を有する、請求項9に記載の方法。 - 前記光ビームを供給することは、
前記光ビームを方向付ける1組の光学系を通して前記光ビームを供給することを含む、請求項9に記載の方法。 - 核磁気共鳴(NMR)ジャイロスコープシステムであって、
アルカリ金属及び磁気回転同位体を包囲するように密封された蒸気セルと、
前記NMRジャイロスコープシステムの受感軸とアライメントされた第1の磁場及び前記第1の磁場に対して直角の第2の磁場を生成するように構成された磁場源であって、前記第1及び第2の磁場は、前記蒸気セルを通して供給されることにより、前記アルカリ金属及び前記磁気回転同位体の歳差運動を生じさせる、前記磁場源と、
前記第1の磁場に対してオフセット角で前記蒸気セルを通して供給され、前記蒸気セル内の前記アルカリ金属を分極させることにより、前記アルカリ金属及び前記磁気回転同位体の前記歳差運動を促進する光ビームを生成するように構成されたレーザであって、前記オフセット角は、前記アルカリ金属の歳差運動の全周期中の前記アルカリ金属による前記蒸気セルから出射する検出ビームの最小吸収と最大吸収との差に対応する信号の最大信号対雑音比に関連する最適角に相当する、前記レーザと、
光検出器によって測定される前記検出ビームの強度に基づいて、前記受感軸周りの回転角を計算するように構成された角回転センサとを備える、システム。 - 前記角回転センサは、
前記検出ビームを復調する及び前記復調された検出ビームの周波数に基づいて前記回転角を計算するように構成された回転検出コンポーネントを含む、請求項14に記載のシステム。 - 前記回転検出コンポーネントは、
前記アルカリ金属の歳差運動周波数に相当する周波数で前記検出ビームを復調して、前記磁気回転同位体の歳差運動周波数を有する復調検出信号を供給するように構成される、請求項15に記載のシステム。 - 前記回転検出コンポーネントは、
基準信号を生成するように構成された局所発振器をさらに含み、
前記回転検出コンポーネントは、前記磁気回転同位体の前記歳差運動周波数を前記基準信号と比較することに基づいて、前記回転角を計算するように構成される、請求項16に記載のシステム。
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