JPH03505259A - 潜水艦の位置を特定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「潜水艦を位１標定する方法及び装置」′２；発明は、水を含む周囲中の低陽子 対象物含位置検出し特に海又は内水中の潜水艦又は機雷を位１標定する方法であ 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を 位置標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。

潜水艦の戦いの枠内で潜水艦の位置陣定にアクティブシステムもパ・ノシプシス 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、例えばフリゲート艦の店内か 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備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既 に提案されている〈ドイツ特許公開明細１第　２３１８３０４号）。

それに対しパッシブ位置標定法では潜水艦自体に起因する物理現象が利用される ０例えば潜水艦を位１標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１標定プローブは核磁気共鳴原理に基 づいており、船舶又は舟艇により長い綱の先で探索海域にわたって曳航されて地 磁場の歪み３検出する。

例えば欧州特許明細１第６３５１７号、欧州特許公開明細１第　１２０５２０号 、欧州特許明絽嘗第　２１３４１８号に記載しであるような別のパッシブ位置標 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 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標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、潜水産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と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標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標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、魚群等によって発生する。

パッシブ音響位置標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−又は不均一となるこ とがある。

ドイツ特許公開明細１第　３４０６３４３号によつ、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含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。

米国特許明旧嘗第　４７・６６３８５号により、海底に埋められた機雷を捜し出 す水中位置襟足装置が知られている。この位置標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風からなり、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１第　２３７３２３号により石油産業用ポ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、即ちポーリング穴 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ポーリ ング大向に下ろされる０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１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 ーズ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 場を発生するとこの磁場は地磁場と関連してワイヤルーズ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、機雷等を位置標定するため設けで あるかぎり、位置標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 離を置いて位置標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 精密な三次元値１標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ｂ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探足物体の位１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ｒＪ％テ励起するのに適しているか ぎり、地磁堝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＃する。このことはこれら周知 の装！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値ｆｉｌ定に 全く不適であることを意味する。

そこで本発明は、前述の誇欠点を防止し、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標定を可能とする冒頭述べた種顕の方法及び装置を 提供することを特徴とする特に、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標定か可能とならねばならない。

この課題が冒頭述べた方法の点では、水の全開範囲内で水の陽子から核磁気共鳴 を発生する条件３作製し、共鳴信号の発生の点てこの空間範囲を監視し、共鳴信 号の減少を検出することにより解決される。

冒頭述べた装置の点では本発明の課題が、水５０が超、好ましくは１０００ｒｒ ｌ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ことにより解決 される。

最後になお本発明の課題は７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 置標定に用いることにより解決される。

本発明課題がこうして完全に解決される。

つまり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１例えば試料物 質数−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０ 次に監視され高陽子含有水を均一に充填した全開範囲内に低陽子対象物、例えば 金属製潜水艦又は金属、製８！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」とは原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、魚雷の位置標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１ｍ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−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成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■に配置した対象物、特にそこに停留 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、潜水工作梃、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羊−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！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忌な測定配置を実現することができる。その際二 二での関連で関心のあるきわめて大きな測定配Ｉの場合法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９ ０°以外の角度に配置しである。

この処１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Ｏ°にするとこの場 合！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付加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である。

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堝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界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、地磁場に対しは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 間範囲内に電界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１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 かで靜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Ｗ５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 対し実質例えば鞍形コイル等も勿論使用することがで的に垂直にして！ｉ２置し である。

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Ｂ様では磁場手段が永久磁石として構成しである。

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である。

これらの処１の利点として、ここでの利用条件に応じてさまざまな幾何学の希望 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さまざまなコイル幾何字 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、は１００ｍ２をかな り超えることによっても良好きる。

な作用が達成される。

を位置検出する走査手段を含む。

この処１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Ｒ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次元位置標定か可能 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。

この装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 ラスク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標定を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標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と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路線に従って走査し 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１８０゛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！の利点として強さの異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一商が陽 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怒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Ｕ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１７４波 長の数倍の間隔を置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全面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Ｕ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せ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７！！様でも同様であ り、この場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 組合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ｎ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である。

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であ 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２　ｋＨｚ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。

本発明の実施例を図面に示し以下詳しく説明する。

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戦闘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区は第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９ｒＸｉは埋められた機雷の本発明による位置標定を説明する第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 区。

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区。

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標定して回 収き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１ｏ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 は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−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、但し側面口で示しており、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に付属した複素電 界強度が第２図にＨｌの適宜なベクトルで記載しである。

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ＢＯで 表しである。地磁堝ＢＯ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な地磁場が約０．５ガウス（５０μＴ）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Ｂｏ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が地磁堝ＢＯ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２軸と一致した方向を中心に 歳差運動を行う、２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Ｂ。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４　ｋＨｚ／Ｇであり、０．５Ｇの地磁場中 に約２　ｋＨｚの核共鳴周波数が存在する。このことは、約１５０　ｋｍ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的１７− 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ＢＯの方向２２と交差するので電界強度ベクトルＨ１の投影はＨＩ Ｎ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，Ｒ “がこれとほぼ一致するが、それは第２点２４では力ｉ！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ＨＩＲ”が再び ベクトルＨ１”より小さくなる。但し投影）１１Ｒ，ＨＩＲｏ、Ｈ１λ”の強度 は電磁交番磁場Ｈ，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、方向及び位相側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３ ５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、面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１１〜１ ５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３５ ａ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である。

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ｆｐ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゛リゲ ートｒ！ｉ１０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図に示す線図かられ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！！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 陽子物質とからなり、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Ｍ１３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。に一 致する。

それに対し潜水ｆｆ１１３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ｆｓ＋から針路位２ ５２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４１ ａ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２これは全て地磁 場Ｂｏ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１１１３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」となる、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区に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ＢＯ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 棲的周囲内で符号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ＢＯ方向に属音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。それ散 開の指向性第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「陽子の穴コ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ｆｆ１１３”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の表面に配宣しであるのでなく、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ｉ雷６１を位置標 定することができる。つまり沈泥６２は実質的に水、即ち窩陽子含有物質からな つ、８！雪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は磁気穴さ え生じる。

第１０図は本発明の用途の別の変形！ｌ１３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をフリゲート鑑１０又は別の海上航行船が曳航する事例が再度示しで ある。しかしここでも自明のことであるがフリゲート艦１０に代え航空機、例え ばヘリコプタ−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である。

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Ｂｏの伏角に依存して、電磁交番磁場の力線が地磁場ＢＯ方向に 対しできるだけ垂直に走るよう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図の左下に口承した更に別の２つの変形！！！！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６ ６に送信コイル１５ｄが巻付けてあり、配置全体が海底６０に埋めである。

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１７４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、１７４波長の数倍の長さのヘル ツ・グイボ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ＢＯ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区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により増幅したリス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ＢＯ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ｔ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伝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標定はそもそもかかる対象 物、特に潜水艦１３が空間範囲５０内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。

このため第１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が座像方向２、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、調整可能な持続時開、調整可能な振幅で励起される。第３ ７の静止状態からが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 振幅及び持続時開と設定する大きさに応じて磁化ベクトルＭは２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２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Ｍｏで示すように２方向 から例えばＸ′方向に９０°回転する０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１８ｏ゛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、はぼ同じ時点に−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、これは磁場不均一 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１ ８０゛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、ビ ン・エコー７８等が現れる。

このパルス技術は、第１５区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１ ８０゛反転を引き起こすときだけ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Ｈｌ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 置しである。２０ｆは送信コイル１５ｆ、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−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ｉａ　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８ ３／１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ｔｒｉ　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１５ｆｌ、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１５ｆｌ、１５ｆ２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ｆｆ１１３を少なくとも二次元で位置標定す 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１５ｆ１．１５ｆ２の励磁を流 の変化が二次元座標ラスタ８９に変換することができ、ラスタの横座像には針路 Ｓと一致した座標方向、縦座標には深度Ｔが記載しである。測定中コイル１５ｆ 、、１５ｆ２を固定し、励磁を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像ラスタ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の二次元影像９１を表すことができる 。この影像９１から深度Ｔと針路Ｓ方向における位置を読取ることができる。

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図に示す三次元座像ラスタ９２とな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！！１３の位！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年に記載しで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０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。１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０周波数の変化 は電磁交番磁場の周波数と断熱的に同調し、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に埋めである。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、それはここで関心のある勾配コイル１０５の直径が数ｍから数−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の範囲では地磁堝ＢＯ１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１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ｉｌｏ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 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 るがぎり、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、寸 法設計及び位置の点で相互に等価と見做すことができ、別の結像、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図に示す組合せ配置では送信コイル１５ｈが垂直軸２０ｈを有する表面コ イルとして設けである。送信コイル１５ｈは可変送信機３５ｂ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２０ｂ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は靜測定場が勾配磁場のい ずれかを発生し、コイル１０５ｂの軸１０７ｂ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１゜５ｈは可変電源装置１０６ｈがら励磁電流工 が供給される。

共通の制御装置１１０は可変送信機３５ｈ、受信１！　３７ｂ及び可変電源装置 １０６ｈに接続しである。先に第１８図を基に具体的に示したようにコイル１５ ｈ、１５ｈ’、１０５ｈによりカバーされる空間範囲５０ｈ内で座標ラスク内部 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３ ５ｈを連続的に又は走査して調整し又はコイル１０５ｈ内の励磁電流工を適宜に 調整する前記プログラムの一つを発生する。

ｉ＆後になお第２１図に斜視図で示す所謂コイル配列１５１１．１５１２．１５ １３は矩形コイルを有し、第１６図の実施の意味で、＠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１１．１２、ｉ３が供給さ 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代え長線配置 、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側の周波数を発 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ｉされる：特許比ｍ　Ｐ　３９０８５７８． 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」 特許部ＩＩ　Ｐ　３９０８５７７．５ 「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Ｐ　３９０ｇ　５７５．９ 「パッシブ光学観測システムを有する水中艦艇」 特許部ＩＩ　Ｐ　３９０８５７４．０ 「潜航中の潜水艦を運転する方法及び潜水（特許出願Ｐ　３９０ｇ　５７２．４ 「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Ｐ　３９０１１１５７３．２ 「潜航中の潜水艦を運転する方法及び装置」＼′ Ｆｉｇ、１６ 国際調査報告 □ａ、□−ＰＣＴ／ＤＥ　　９０１００１９３国際調査報告 ＤＥ　９０００１９３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水を含む周囲中の低陽子対象物を位置検出し、特に海（１１）又は内水中の 潜水艦（１３）又は機雷（６１）を位置標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お いて、水の空間範囲内で水の陽子（５１，５３）から核磁気共鳴を発生する条件 を作製し共鳴信号の発生の点でこの空間範囲を監視し、共鳴信号（４５）の減少 を検出することを特徴とする方法。 ２．地磁場（Ｂｏ）の強さに陽子の磁気回転比を掛けたものに一致した周波数（ ｆｐ）の電磁交番磁場（Ｈ１）を陽子（５１，５３）に照射することにより地磁 場（Ｂｏ）内に核磁気共鳴を発生することを特徴とする請求の範囲１記載の方法 。 ３．地磁場（Ｂｏ）に静的補助磁場（Ｂ）が重ねられ、電磁交番磁場（ＨＩ）の 周波数（ｆｐ）が合成した全磁場（｜■ｏ＋■｜）の強さに陽子の磁気回転比を 掛けたものに一致することを特徴とする請求の範囲２記載の方法。 ４．電磁交番磁場（Ｈ１）を連続波信号により生成することを特徴とする請求の 範囲１〜３のいずれか１項又は複数項記載の方法。 ５．電磁交番磁場（Ｈ１）を被走査連続波信号により生成することを特徴とする 請求の範囲１〜３のいずれか１項又は複数項記載の方法。 ６．被走査連続波信号により陽子（５１，５３）のスピン・エコ−（７６，７８ ）を生成することを特徴とする請求の範囲５記載の方法。 ７．多次元座標ラスタ（８９，９２）の近似的に点状のセグメント（９０，９３ ）内で核スピン断層像結像法により空間範囲を監視することを特徴とする請求の 範囲１〜６のいずれか１項又は複数項記載の方法。 ８．基本磁場と電界強度が限定的に空間的に変化する少なくとも１つの勾配補助 磁場とを重わることによりセグメント（９０，９３）内に核磁気共鳴を生成する ことを特徴とする請求の範囲３、７記載の方法。 ９．電界強度（Ｈ１）が限定的に空間的に変化する被走査連続波信号の電界強度 （Ｈ１）を調整することによりセグメント（９０，９３）内に核磁気共鳴を生成 することを特徴とする請求の範囲５、７記載の方法。 １０．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）を位置標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５０ｍ２超、好ま しくは１０００ｍ２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。 １１．送信コイル（１５）が海（１１）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とを特徴とする請求の範囲１０記載の装置。 １２．舟艇が海峡に拘束された船舶、特にフリゲート艦（１０）であることを特 徴とする請求の範囲１１記載の装置。 １３．送信コイル（１５）が海（１１）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とを特徴とする請求の範囲１０記載の装 置。 １４．送信コイル（１５）を海（１１）又は内水の表面と平行に所定の針路（ｓ ）に沿って曳航する手段を設けたことを特徴とする請求の範囲１１〜１３のいず れか１項又は複数項記載の装置。 １５．送信コイル（１５）を海（１１）又は内水の底（６０）と平行に所定の針 路（ｓ）に沿って曳航する手段を設けたことを特徴とする請求の範囲１１〜１３ のいずれか１項又は複数項記載の装置。 １６．送信コイル（１５ｄ，１５ｅ）が海（１１）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とを特徴とする請求の範囲１０記載の装 置。 １７．送信コイル▽（１５ｅ，１５ｅ′）を電磁交番磁場（Ｈ１）の１／４波長 （ｎ・λ／４）の数倍に一致した寸法の共鳴配置として構成したことを特徴とす る請求の範囲１６記載の装置。 １８．個別コイルを海峡（６８）の両側に配置したことを特徴とする請求の範囲 １７記載の装置。 １９．送信コイル（１５ｄ，１５ｅ）を海底（６０）に埋めたことを特徴とする 請求の範囲１６〜１８のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ２０．送信コイル（１５ｂ）を海（１１）中に浮遊配置したことを特徴とする請 求の範囲１６〜１８のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ２１．送信コイル（１５）が受信手段（３７〜４１）の一部でもあることを特徴 とする請求の範囲１０〜２０のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ２２．受信手段（３７〜４１）が送信コイル（１５ａ，１５ｈ）とは分離した受 信コイル（１５ａ′，１５ｈ′）を有することを特徴とする請求の範囲１０〜２ ０のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ２３．受信コイル（１５ａ′，１５ｈ′）が送信コイル（１５ａ，１５ｈ）の間 近に配置され、そのコイル面が送信コイル（１５ａ，１５ｈ）のコイル面に実質 的に垂直であることを特徴とする請求の範囲２２記載の装置。 ２４．送信コイル（１５）が地磁場（Ｂｏ）方向に対し０′以外の角度に配置し てあることを特徴とする請求の範囲１０〜２３のいずれか１項又は複数項記載の 装置。 ２５．定常磁場（Ｂ）を発生する磁界手段が設けてあり且つこれが定常磁場（Ｂ ）が空間範囲に印加されるよう構成し配置にしてあることを特徴とする請求の範 囲１０〜２４のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ２６．磁界手段が勾配手段として構成してあり、電界強度が限定的に空間的に変 化する定常磁場（Ｂ）を空間範囲内に発生することを特徴とする請求の範囲２５ 記載の装置。 ２７．磁界手段が励磁コイル（１０５）として構成してあることを特徴とする請 求の範囲２５、２６のいずれか１項又は両側に記載の装置。 ２８．励磁コイルがコイル面を送信コイル（１５ｈ）のコイル面に実質的に垂直 にして配置してあることを特徴とする請求の範囲２７記載の装置。 ２９．磁界手段を永久磁石（６７）として構成したことを特徴とする請求の範囲 ２５、２６のいずれか１項又は両に項記載の装置。 ３０．コイル（１５，１５′，１０５）を環状コイルとして構成したことを特徴 とする請求の範囲１０〜２９のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ３１．コイル（１５，１５′，１０５）を多角形コイル面を有するコイルとして 構成したことを特徴とする請求の範囲１０〜２９のいずれか１項又は複数項記載 の装置。 ３２．コイル（１５，１５′，１０５）を個別コイル（１５ｉ１、１５ｉ２、１ ５ｉ３）の群として構成したことを特徴とする請求の範囲１０〜３１のいずれか １項又は複数項記載の装置。 ３３．コイル（１５，１５′，１０５）が強磁性コア（６６）を備えたことを特 徴とする請求の範囲１０〜３２のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ３４．超伝導性ワイヤを巻付けてコイル（１５，１５′，１０５）を形成したこ とを特徴とする請求の範囲１０〜３３のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ３５．超伝導性ワイヤが高温超伝導体からなることを特徴とする請求の範囲３４ 記載の装置。 ３６．コイル（１５，１５′，１０５）のコイル面が１０ｍ２を超え、好ましく は１００ｍ２をかなり超えることを特徴とする請求の範囲１０〜３５のいずれか １項又は複数項記載の装置。 ３７．コイル（１５，１５′，１０５）がさまざまなコイル面を有することを特 徴とする請求の範囲３６記載の装置。 ３８．受信手段が共鳴信号（４５）を位置検出する走査手段を含むことを特徴と する請求の範囲１０〜３７のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ３９．走査手段が送信コイル（１５）用曳航手段と協動し、送信コイル（１５） の位置（Ｎ，Ｓ，Ｗ，Ｏ）に依存して共鳴信号の所定の減少の検知を記録するこ とを特徴とする請求の範囲３８記載の装置。 ４０．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（８９，９２）の近似的点状セグメント（９ ０，９３）ごとに別々に記録することを特徴とする請求の範囲３８記載の装置。 ４１．結像手段がパルス発生器（３４）を有し、これで送信コイル（１５）用送 信機（３５）を制御して送信機（３５）が可変振幅、可変占有率の走査連続波信 号を送出することを特徴とする請求の範囲４０記載の装置。 ４２．結像手段が電源装置（１０６）を含み、これが空間範囲内に発生した定常 磁場（Ｂ）中に定義された勾配を調整することを特徴とする請求の範囲４０、４ １のいずれか１項又は両側記載の装置。 ４３．結像手段は送信コイル（１５）に給電する送信機（３５）用に同調装置（ ４２）を含むことを特徴とする請求の範囲４０〜４２のいずれか１項又は複数項 記載の装置。 ４４．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（４２）が送 信機（３５）の周波数を段階的に変更することを特徴とする請求の範囲４３記載 の装置。 ４５．結像装置が送信コイル（１５ｃ）の位置（λ）を変更する装置を含み、送 信コイル（１５ｃ）は電界強度が限定的に空間的に変化する電磁交番磁場（Ｈ１ ）を生成することを特徴とする請求の範囲４０〜４４のいずれか１項又は複数項 記載の装置。 ４６．結像手段が電界手段の位置（λ）を変更する装置を含み、電界手段は磁界 強度が限定的に空間的に変化する定常磁場（Ｂ）を発生することを特徴とする請 求の範囲４０〜４５のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ４７．結像手段が、選択的に駆動可能な多数の送信コイル（１５ｉ１、１５ｉ２ 、１５ｉ３）又は受信コイルを含むことを特徴とする請求の範囲４０〜４６のい ずれか１項又は複数項記載の装置。 ４８．共鳴信号（４５）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（１３）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 （４１）が作動するよう調整してあることを特徴とする請求の範囲１０〜４７の いずれか１項又は複数項記載の装置。 ４９．共鳴信号（４５）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 、機雷（６１）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（ ４１）が操作されるよう調整してあることを特徴とする請求の範囲１０〜４７の いずれか１項又は複数項記載の装置。 ５０．電磁交番磁場が１〜３ｋＨｚの周波数であることを特徴とする請求の範囲 １０〜４９のいずれか１項又は複数項記載の装置。 ５１．高陽子含有周囲中で低陽子範囲を巨視的に検出し特に海又は内水中で潜水 艦（１３）又は機雷（６１）を位置標定することに用いる陽子核磁気共鳴法の用 途。