Розробка теорії та схемотехнічних рішень гіроскопа на основі надпровід-них квантових інтерферометрів
DOI:
https://doi.org/10.20535/0203-3771412021269108Анотація
На основі принципу еквівалентності загальної теорії відносності та визначення неевклідової метрики простору в неінерціальній системі відліку, пов’язаної з обертанням, знайдено геометричну (топологічну) фазу, що виникає при обході будь-якого замкненого контуру. Такий підхід дозволив встановити глибоку фізичну аналогію між різними хвильовими ефектами (як класичними, так і квантовими) у замкнених хвилеводах, що виникають в умовах їх обертання. Завдяки когерентності хвильової функції безспінових носіїв заряду (куперівських пар електронів провідності з протилежно спрямованими спинами) у надпровідниках в основному квантовому стані (стан надпровідності), виникнення геометричної фази в замкнених контурах в умовах обертання може призводити до інтерференційних ефектів при наявності слабких зв’язків. Для реєстрації інтерференційних ефектів було запропоновано використання надпровідних квантових інтерферометрів, які розміщені в електричному полі циліндричного або сферичного конденсатора. Відповідно до загальної теорії геометричної фази обертання в дослідженні отримані основні співвідношення між геометричною фазою обертання і фазою хвильової функції, індукованої зовнішнім магнітним полем, і отримана оцінка їх значень при прийнятних величинах кутової швидкості обертання, розмірах надпровідних квантових інтерферометрів і напруги. На підставі отриманих результатів запропонований новий метод вимірювань магнітних полів з використанням двох надпровідних квантових інтерферометрів з різними значеннями обмежених замкненими контурами в умовах обертальних рухів, що дозволяє компенсувати вплив обертань на магнітні вимірювання, а також одночасно визначати магнітну індукцію і кутову швидкість обертання.
Посилання
The author of precision gyroscope. Peshekhonov V. G. Gyroscopy and Navigation. 2020. Т. 11. № 2. с. 188-192.
Schmidt G. T. NATO RTO Lecture Series, RTO-EN-SET-116, Low-Cost Navigation Sensors and Integration Technology. NATO; Brussels, Belgium: 2011. INS/GPS Technology Trends; p. 1–24.
Юльметова О. С., Щербак А. Г., Челпанов И. Б. Специальные технологии изготовления прецизионных узлов и элементов гироскопических приборов: Учебное пособие/ под ред. Валетова В. А. - Санкт-Петербург: Университет ИТМО, 2017. – 131 с.
Довгополый А. С., Токалин О. А. О геометрической фазе вращения и ее наблюдении в условиях квантовой интерференции. Письма в ЖТФ. 1991. Т. 17. Вып. 5. С. 44-48.
Vershovskii A. K., Litmanovich Y. A., Pazgalev A. S. et al. Nuclear Magnetic Resonance Gyro: Ultimate Parameters. Gyroscopy Navig. 9, 162–176 (2018). https://doi.org/10.1134/S2075108718030100.
Урман Ю. М. Влияние эффекта Барнетта-Лондона на движение сверхпроводящего ротора в неоднородном магнитном поле. Журнал технической физики. 1998, т. 68, № 8, с. 10–14.
Шмидт В. В. Введение в физику сверхпроводников. Изд. 2, испр. и доп. М.: МЦНМО. 2000. –XIV. 402 С.
Гинзбург В. Л. О сверхпроводимости и сверхтекучести. (Нобелевская лекция. Стокгольм, 8 декабря 2003 г.). УФН. Т. 174, №11. – 2004 г.
Woodman K. F., Franks P. W., Richards M. D. // Rev. J. Navigation. 1987. Vol. 40. N 3. P. 366-384.
Сквид-магнитометр // URL: https://web.archive.org/web/20030622093107/http://www.kirensky.ru/equipment/skvid.htm
Ran, Shannon K’doah. Gravity Probe B: Exploring Einstein’s Universe with Gyroscopes (англ.). – National Aeronautics and Space Administration, 2004. – P. 26. URL: http://einstein.stanford.edu/content/education/GP-B_T-Guide4-2008.pdf
Faley M. I., Poppe U., Urban K., Paulson K. and Fagaly K. A New Generation of the HTS Multilayer DC-SQUID Magnetometers and Gradiometers, Journal of Physics: Conference Series 43, 2006, p. 1199 1202.
Cantor R., Lee L. P., Teepe M., Vinetskiy V. and Longo J. Low-noise single-layer YBaCuO DC-SQUID magnetometers at 77K, IEEE Trans. Magn., 1991, v. 27, N 2, p. 1434-1437.
Lee L. P., Longo J., Vinetskiy V. and Cantor R. Monolitic 77K dc SQUID magnetometer, Appl. Phys. Lett., 1991, V. 59, N 23, p. 3051-3053.
СКВИД-магнитометр для структуроскопии конструкционных материалов / А. В. Федорченко, В. Ю. Ляхно, В. И. Шнырков // Вопросы атомной науки и техники. 2010. №1. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (95), с. 150-156.
СКВИД магнитометр. URL: https://researchpark.spbu.ru/equipment-dfm-rus/710-dfm-squid-rus.
СКВИД-магнитометр для измерений в малых полях. URL: https://lebedev.ru/ru/oborudovanie/izmeritelnoe-2/item/23.html .
Измерительные системы на ВТСП СКВИД / М. И. Фалей, Ю. В. Масленников, В. П. Кошелец // Радиотехника, 2012, № 12. – С. 5 24.
Довгополий А. С., Токалін O. О., Білобородов O. О. 2020. Sensitivity of superconducting quantum interferometers to rotational motions. Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля, (8 (264)), p.27-33.
Белобородов О. А., Довгополый А. С., Токалин О. А. О точности измерений при мониторинге локальных магнитных полей с помощью суперпроводящих квантовых интерферометров // Інформаційні технології та безпека. Матеріали XXI Міжнародної науково-практичної конференції ІТБ-2021.-Київ: Інжиніринг. -228 с. ISBN: 978-966-2344-84-4/ C. 165 169.
Великанов Дмитрий Анатольевич. Высокочувствительные методы исследования магнитных свойств кристаллических и плёночных магнитных систем. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук 01.04.01 – приборы и методы экспериментальной физики.
Многорежимные и нестационарные системы автоматического управления / Б. Н. Петров, А. Д. Александров, В. П. Андреев и др. – Москва : Машиностроение, 1978. – 239 с.
Спосіб вимірювання зовнішньої магнітної індукції та кутової швидкості об’єкта / О. О. Білобородов, А. С. Довгополий, В. М. Сенаторов, О. О. Токалін // Пат. 149381 Україна, МПК G01P 3/44 (2006.01), G01R 33/00, G01C 19/56 (2012.01). Номер заявки: u202103774; Дата подання заявки: 01.07.2021; Патент опубліковано 10.11.2021, бюл. № 45/2021
Спосіб вимірювання зовнішньої магнітної індукції та кутової швидкості об’єкта / О. О. Білобородов, А. С. Довгополий, В. М. Сенаторов, О. О. Токалін // Пат. 150156 Україна, МПК G01P 3/44 (2006.01), G01R 33/00, G01C 19/56 (2012.01). Номер заявки: u202104888, Дата подання заявки: 30.08.2021, Патент опубліковано 05.01.2022, бюл. № 1/2022.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
