Оцінка потенційної точності малогабаритного гоніометра із розширеним динамічним діапазоном на основі ядерного магнітного резонансу
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313878Ключові слова:
гоніометр, ядерний магнітний резонанс, газова комірка, оптичне накачування, котушка Гельмгольца, Ларморова частотаАнотація
Дослідження присвячено оцінці потенційних точнісних характеристик малогабаритного гоніометра на основі ядерного магнітного резонансу з розширеним динамічним діапазоном. Це потребувало отримання моделі похибок гоніометра, оцінки його точності на основі цієї моделі та формулювання практичних рекомендацій з розробки такого приладу на основі виконаної оцінки точності.
Для проведення оцінки точності ядерного гоніометра розроблено теоретичну модель, яка дозволяє визначити оптимальні робочі параметри газової суміші комірки, діапазони їх допустимих змін, чутливість гоніометра, залежність його характеристик від зовнішніх і внутрішніх факторів. Зокрема, визначено залежність вихідного сигналу приладу від параметрів газової суміші, оптичної накачки. Для гоніометра з коміркою об’ємом 8 см3 оптимальна температура складає 130°С, оптимальна інтенсивність випромінювання накачки 5 мВт.
Також визначено залежність вихідного сигналу від вимірюваного кута повороту, проаналізовано шуми та залежність похибки приладу за допустимими значеннями його параметрів. На основі розробленої моделі визначено параметри гоніометра з коміркою об’ємом 8 см3; гранична кутова чутливість такого гоніометра при повному придушенні технічних шумів складає δφsen=1.0 кут.сек. Найбільший вклад в похибку вимірювання кута вносить нестабільність потужності накачки Ip (DIp/ Ip =0,05) – 85%; магнітного поля B0 (DB0/B0 = 10-8) – 13%, температури T (DT/T=0,1) – 2 %.
Розглянутий гоніометр відповідає середньому класу точності, δφtot≥10 кут.сек. Він може знайти застосування в оптичному виробництві для оперативного контролю, атестації та паспортизації оптичних виробів. Для поліпшення кутової точності гоніометра потрібно підвищувати стабільність інтенсивності лазерного накачування.
Посилання
- Zheng, L., Tang, Q., Ma, X., Zhang, Y. (1996). High-precision static and dynamic angular measurements with a ring laser gyroю Automated Optical Inspection for Industry, 2899, 50–53. https://doi.org/10.1117/12.253053
- Pisani, M., Astrua, M., Santiano, M., Beverini, N., Di Virgilio, A., Maccioni, E. et al. (2018). G-LAS: a ring laser gyroscope for high accuracy angle measurements. Journal of Physics: Conference Series, 1065, 032009. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1065/3/032009
- Wie, Z., Yao, H., Ke, L., Jin, Z., Zi, X. (2022). Calibration and Measurement Method of Laser Gyro Goniometer. Metrology Science and Technology, 66 (4), 40–47.
- Cherepanska, I. Yu., Bezvesilna, O. M., Sazonov, A. Yu. (2019). Precise Intelligent Goniometric System. Visnyk of Vinnytsia Politechnical Institute, 143 (2), 7–14. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2019-143-2-7-14
- Zou, W., Huang, Y., Lin, H., Xue, Z. (2024). New Application and Research of Ring Laser Gyroscope in the Field of Angle Metrology. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 73, 1–12. https://doi.org/10.1109/tim.2024.3449940
- Mou, J., Pang, B., Huang, T., Ying, G., Shu, X. (2019). A new method to eliminate the misalignment angle in dynamic goniometer based on fiber optic gyro. Optik, 193, 162998. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.162998
- Pang, B., Ying, G., Xue, F., Huang, T., Che, S., Shu, X., Mou, J. (2019). Uncertainty analysis of dynamic goniometer based on fiber optic gyroscope. 9th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies: Optical Test, Measurement Technology, and Equipment, 20, 115. https://doi.org/10.1117/12.2509290
- Ivanov, S. V. (2016). Porivnialnyi analiz efektyvnosti vydiv namotky volokna chutlyvoho elementa volokonno-optychnoho hiroskopa v umovakh zminy temperatury. Naukovi visti natsionalnoho tekhnichnoho universytetu Ukrainy "Kyivskyi politekhnichnyi instytut", 1, 99–106.
- Ivanov, S. V., Muravov, V. V., Oliinyk, P. B. (2024). Pat. No. 156304 UA. Honiometr. MPK G01B11/26; No. u202305588; declareted: 21.11.2023; published: 05.06.2024, Bul. No. 23.
- Skinner, J. G., Ranta, K., Whiting, N., Coffey, A. M., Nikolaou, P., Rosen, M. S. et al. (2020). High Xe density, high photon flux, stopped-flow spin-exchange optical pumping: Simulations versus experiments. Journal of Magnetic Resonance, 312, 106686. https://doi.org/10.1016/j.jmr.2020.106686
- Cates, G. D., Fitzgerald, R. J., Barton, A. S., Bogorad, P., Gatzke, M., Newbury, N. R., Saam, B. (1992). Rb–129Xe spin-exchange rates due to binary and three-body collisions at high Xe pressures. Physical Review A, 45 (7), 4631–4639. https://doi.org/10.1103/physreva.45.4631
- Li, R., Quan, W., Fang, J. (2017). Polarization Measurement of Cs Using the Pump Laser Beam. IEEE Photonics Journal, 9 (6), 1–8. https://doi.org/10.1109/jphot.2017.2761779
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Sergiy Ivanov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
