레이저 가속도계
Laser accelerometer | 이 글은 검증을 위해 인용구가 추가로 필요하다.– · · 책· · (2021년 11월)(이 |
레이저 가속도계는 속도/방향 변화를 측정하기 위해 레이저를 사용하는 가속도계다.
메커니즘
3개의 직교 입력축과 다중 인증 질량을 가진 프레임을 사용한다.각 증명 질량에는 미리 결정된 블랭킹 표면이 있다.유연한 빔은 각 교정 질량을 지지한다.플렉시블 빔은 축에서 입증 질량의 이동을 허용한다.[1]
레이저 광원은 광선을 제공한다.레이저 소스는 중심 null 강도 영역을 갖는 가로장 특성을 가지고 있다.거울은 빛의 광선을 검출기로 전송한다.검출기는 광선 중앙에 위치하며 빛의 강도에 반응하여 강도 신호를 제공한다.신호의 크기는 광선의 강도와 관련이 있다.
입증 질량 블랭킹 표면은 광선 null 강도 영역에 중심 및 정상으로 위치하여 입력 축의 질량 횡방향 이동에 대응하여 광선의 블랭킹을 증가시킨다.
입력축 방향의 가속도에 대응하여 프루프 질량은 빔을 꺾어 광선을 가로지르는 방향으로 블랭킹 표면을 이동하여 광선을 부분적으로 블랭킹한다.제어 장치는 강도 신호에 반응하여 교정 질량을 중앙 위치로 복원하기 위한 복원력을 적용하고 복원력에 비례하는 출력 신호를 제공한다.
적용들
가속도계는 (스마트) 시계, 전화기, 모든 종류의 차량을 포함한 많은 장치에 추가된다.가속도계는 수직 방향의 중력계로, 채굴에 유용하다.[2]다른 애플리케이션에는 기후 변화 연구를 위한 의료 진단 및 위성 측정이 포함된다.[1]
레이저스
기본 레이저는 약 500mHz의 주파수 범위(라인 폭)로 작동한다.그 범위는 작은 온도 변화와 진동, 그리고 레이저 공동의 결함에 의해 넓어진다.전문화된 과학 레이저의 라인 폭은 1mHz에 접근한다.[2]
역사
2021
Fabry-Perot 캐비티에서 두 마이크로미러 사이의 거리 변화를 측정하기 위해 적외선을 사용한 가속도계가 발표되었다.입증 질량은 질소 10–20mg의 단일 실리콘 결정으로, 유연한 1.5μm 두께의 실리콘 질화(SiN
3
4) 빔을 사용해 첫 번째 거울에 매달려 있다.서스펜션은 거의 이상적인 변환 동작으로 교정 질량을 자유롭게 이동할 수 있도록 한다.두 번째(콘케이브) 거울은 고정된 기준점 역할을 한다.특정 주파수의 빛은 캐비티의 두 거울 사이에서 앞뒤로 반사되어 그 강도를 높이는 반면 다른 주파수는 폐기된다.가속 아래에서, 오목 거울에 상대적인 프루프 질량 변위는 반사된 빛의 강도를 변화시킨다.강도의 변화는 공동의 공명 주파수와 일치하는 단일 주파수 레이저로 측정한다.이 장치는 1 펨토미터(10m−15) 미만의 변위를 감지할 수 있으며 불확실성은 [1]1% 미만인 상태에서 3.2 × 10-8g(지구의 중력에 의한 가속도)의 낮은 가속도를 감지할 수 있다.
20Hz의 선폭으로 가속도계가 발표되었다.SolsTiS 가속도계에는 티타늄 도핑 사파이어 캐비티가 있어 선폭이 좁도록 유도하고 폐열을 빠르게 소멸시키는 방식으로 형성돼 있다.그 장치는 원자의 파동 특성을 이용한다.레이저를 여러 개의 빔으로 나눈다.한 빔이 약 10K까지−7 냉장되어 있는 확산 루비듐 가스를 타격한다.이 온도는 6개의 빔으로 이루어진 도플러 냉각기를 사용하여 원자를 감속/냉각함으로써 달성된다.원자들은 두 개의 양자파로 갈라졌다.두 번째 펄스는 스플릿을 역전시키는 반면 세 번째 펄스는 서로 간섭할 수 있게 해 파동이 분리되는 동안 겪었던 가속도를 반영하는 간섭 패턴을 만들어낸다.또 다른 레이저 펄스는 다양한 원자의 간섭 패턴을 감지해 가속도를 반영한다.군사용 레이저 가속도계, 표류(누적 오류의 비율로 계산) 1일새 장치는 표류를 한 달에 2km로 줄인다.[2]
참고 항목
참조
외부 링크
- Melkoumian, Baghrat V. (2001-08-21). "Laser accelerometer for guidance and navigation". Acquisition, Tracking, and Pointing XV. International Society for Optics and Photonics. 4365: 206–213. doi:10.1117/12.438048.
