レーザー加速度計は、レーザーを使用して速度/方向の変化を測定する 加速度計です。
機構
このシステムは、3つの直交入力軸と複数のプルーフマスを備えたフレームを採用しています。各プルーフマスは所定のブランキング面を有しています。フレキシブルビームが各プルーフマスを支持します。フレキシブルビームは、プルーフマスがその軸上で移動することを可能にします。[1]
レーザー光源は光線を発します。レーザー光源は、中心に強度ゼロ領域を持つ横方向の電界特性を有します。ミラーは光ビームを検出器に送ります。検出器は光線の中心に配置され、光の強度に反応して強度信号を生成します。信号の大きさは光線の強度と相関しています。
プルーフマスのブランキング面は、光線ヌル強度領域内に垂直に中央に配置され、入力軸上の質量の横方向の動きに応じて光線のブランキングが強化されます 。
入力軸方向の加速度に応じて、プルーフマスはビームを偏向させ、ブランキング面を光線に対して横方向に移動させて光線を部分的に遮断します。制御手段は強度信号に応答して復元力を加え、プルーフマスを中央位置に戻します。そして、復元力に比例した出力信号を生成します。
アプリケーション
加速度計は、（スマート）ウォッチ、携帯電話、あらゆる種類の車両など、多くのデバイスに搭載されています。垂直方向に配置された加速度計は重力計として機能し、鉱業に有用です。[2]その他の用途としては、 医療診断や気候変動研究のための衛星測定などがあります。 [1]
レーザー
基本的なレーザーは、約500mHzの周波数範囲（線幅）で動作します。この範囲は、わずかな温度変化や振動、そしてレーザー共振器の欠陥によって広がります。特殊な科学用レーザーの線幅は1mHzに近づきます。[2]
歴史
2021
赤外線を用いてファブリ・ペロー共振器内の2つのマイクロミラー間の距離の変化を測定する加速度計が発表された。プルーフマスは質量10～20mgのシリコン単結晶で、1.5μm厚の柔軟な窒化シリコン（Si）を使って第1ミラーから吊り下げられている。
3北
4）ビームで駆動される。サスペンションにより、プルーフマスはほぼ理想的な並進運動で自由に動くことができる。2つ目の（凹面）ミラーは固定参照点として機能する。特定の周波数の光は、キャビティ内の2つのミラー間で共振（往復）し、その強度を増す一方、他の周波数の光は破棄される。加速時には、凹面ミラーに対するプルーフマスの変位が反射光の強度を変化させる。強度の変化は、キャビティの共振周波数に一致する単一周波数レーザーによって測定される。この装置は1フェムトメートル（10 −15 m）未満の変位を検知でき、3.2 × 10-8 g（地球の重力による加速度）までの加速度を1％未満の不確実性で検出できる。 [1]
線幅20Hzの加速度計が発表されました。SolsTiS加速度計は、チタンドープサファイア共振器を備え、線幅を狭くし、廃熱を急速に放散させる形状になっています。この装置は原子の波動性を利用しています。レーザーは複数のビームに分割されます。1本のビームは、約10 −7 Kに冷却された拡散ルビジウムガスに照射されます。この温度は、6本のビームを用いたドップラー冷却によって原子を減速・冷却することで実現されます。原子は2つの量子波に分裂します。2番目のパルスは分裂を反転させ、3番目のパルスはそれらを互いに干渉させ、分離中に波が受けた加速度を反映する干渉パターンを生成します。別のレーザーパルスは、様々な原子における干渉パターンを検出し、それが加速度の量を反映するものです。軍用グレードのレーザー加速度計は、1日に数キロメートルのドリフト（誤差の累積速度）を示します。この新型装置は、ドリフトを1ヶ月あたり2キロメートルに低減します。[2]
参照
参考文献
- ^ abc Dumé, Isabelle (2021-04-10). 「加速度計の感度がレーザーで向上」. Physics World . 2021年6月12日閲覧。
- ^ abc 「量子の奇妙さが加速度計の設計改善に役立つ」エコノミスト誌、2021年6月12日。ISSN 0013-0613 。 2021年6月12 日閲覧。
外部リンク
- Melkoumian, Baghrat V. (2001-08-21).誘導・航法用レーザー加速度計. 捕捉・追跡・指向 XV. 第4365巻. 国際光学・フォトニクス協会. pp. 206– 213. doi :10.1117/12.438048.
