Brevet FR2003787A1 — publié le 19691114

'5 _x_ 2003787 La présente invention concer.i& 1;; détection de discontinuités i:;a0nati'..iues. Cette cechnipue est utilisée r--our détecte? des tavures à^r.s des -n.ti;ros c.rxne 1'scier, et elle p On sait :pa'un dispositif :-u cristal -1. effet Hall est un orisne recten^ulair-- d'une natiere •: eni-conductrice, dans lequel un sonr&nt I passant d.- .s la direction s c._ presence 10 d'un champ nagnetipue B dan;- 1: direction y provoque la ^errir a-tion d'une tension Y engendrée entre les faces restantes du prisrie, c1 asï-d -dire d-us 1; direction n. dette tension est proportionnelle d le foi:- 1' un-':eïisitê et au chant!) nagni-ti'-ittc. Les cristru:-: à eff^t Hall cnt -té utills-s conne dispositifs de dé-15 tection de discontinuités napnéti^ues pour détecter le cheap de fuite superficielle. Il n -té év..leneni; p.rcpcsd d'utiliser d'autres dispositifs pour d tecter ce chsino. Tlnroriquenant, il c;-t possible d'établir le cuanp d'ainan-tition au nopen d'un ^n.uut ".n'.lanent, de référence ayant la 20 fome a'an fer a. c'aevel; •.nia niheureuse^ent, les variations du champ induit sonv ;;o".né : pu:- de c'.rn n:u, ié béa ; car fournir un ^ sonde portable. ,;uiv.-nt le pied .un e é "n vie-, on fournit un dispositif de d-tection de discontinuité." ne_n---tiques comprenant un .oyen ma-^nétipue -ovr induira un .,..-^n -.tisets deiia un . eh urd.llon 5 un ;..cyen en cunnanne co..p r navnt in pr^f-ronce un cristal à. effet 70 I-Iall, sensible aun- en-, n ,s:n.ns lu flun . .apnétique sur le trajet du flux entre le ope-- .a nn-tique et .. 'uchantillon, un noyen générateur do si en-an s neiéla au li-pncticne induit dans l'échantillon et un nenu. -.•.nlifi-aateur p-nur a .elifier le sipoial provenant du moyen .pén-.r .teur de einieun, 1-.. p : in effectif de co 35 noyen anplificataur -u.a.t répl.. pvr le ..op^n ée coin-sande. Le préférence, le noyer- -:.pn.. ri -ue ccnpreiid un : i: nnt en forn-e a a fer n cheval. Il cet bien entendu -.p.:e lors .ae le cristal à effet Hall se trouve sur le trniet au xlu::, il éeteote les variations du 40 canna de fuite dues aux chanpencnt.,1 intervenant ans x1 entrefer 8AD ORIGINAL 06918 _2~ 2003787 effectif entre les pôles magnétiques et 1* -chantilloa, et à a-ause des nroprietes as ce cristal, le gain effectif de l'amplifier, teur est rcglà do façon à compenser l'effet des variations d:mis 11 entrefer. iSr. .;a\:tique, le- criâtal a. effet Hall peut Ctre au voisinage ... ' un p-ôlc de 1 ' aimant, et un é louent d'écarté-rient approprie pout 2tra disposé au voisin;,go de l'autre pôle. 1'aiment est très avant âge;•. semant un aimant permanent. Dans un ; disposition, 1.; iovan générateur de signaux comprend une tôte d ' enrepistraraent sur bande asanétique qui est déplacée par rapport 1 ' échantillon et qui. entendre un signal qui est une mesur > du .. • ^.nétisvxe induit. Salon une variante, le aopan générateur de signaux peut comprendre une source de si.pr-ux fi.:-? ui;sonde qui comprend un autre cristal à effet Hall, ii.vant:ai5eueerdeut, dans ce dernier cas, et comme on l'expli-cpLiera plus en détail ci-après, la sonde comprend une pile de arcis cristaux k effet Hall disposée de façon uuo le flux magnétique provenant de l'échantillon passe a travers tous les cristaux s le si;p;nal do sortie do la sonde correspondant à le. comme des signaux des deux cristaux extérieurs de laquelle est soustrait le double du signal provenant du cristal central. Cette disposition permet d'obtenir une meilleure discrimination a l'encontre de signaux indésirables. Afin de viieux c. eiprendre la prîsente invention, on va décrire .....aintenarre certaines formes 'Û3 réalisation, à titre d'exemples, on se référant au:: dessins annexés sur lesquels : la figure 1 aot une vue schématique le la disposition du dispositif détecteur ; la figure 2 est un schéma de montage ; la figure 3 est un achéma de aontage nodifié ; et las figures -i-, 5 et 5 montrent les courbes obtenues avec le dispositif. En se référant tout d'abord à la figure 1, on voit qu'un armant 1 en f ;-r à cheval présentent des pôles iT et S est disposé au voisinage d'un :-oh éans la pre; .ièra forme de réalisation de l'invention, la 69 06918 2003787 sonde 5 est une tête d1 er.registrorient sur bande magnétique, et on peut utiliser un circuit analogue d. celui représente sur le - figure 2. _x ne surs que l'ensemble est déplace pr.r rapport à 1r cchc.ntillon, 1; t*ta 1 ' enr igistr jneiit 5 engendra un signal 5 'lui est tr^ns..:!.; è. ui: -:..;lificateur ô, et de là, à un3 borne de sortie 7. Uns partie du signai provenant de 1 ' au-lificateur 6 est appliquée au crist-:.l 3 à effet Hall par 11 iivbaxriédiaire de résistances 8 et S» La tension engendrée aux bornes du cristal à effet Hall est appliquée par 11 intermédiaire d'une résistance 10 10 de même valeur que la résistance en courant continu de la tête d'enregistrement 5 pour affecter le gain de l'amplificateur au moyen d'une contre-re?etier_. Le cristal 3 à effet Hall est polarisé par une réoi.-:tance variable 10a connectée entre la sorti. de l'atmlificateur 6 et la liasse afin de compenser de fai-15 bles erreurs du dispositif. D'autre part, si la sonde 5 est un autre cristal à effet Hall, un circuit analogue à celui représente sur la figure 3 convient. Dans ce circuit, une source de signaux Vs alimente un amplificateur 6 analogue à l'amplificateur de la figure. 2, et 20 le compensateur 3 &. cristal à effet Hall est connecté d'une façon analogue. A la place de la sortie 7 des signaux de la figure 2, il est prévu un autre amplificateur 11 qui alimente le cri -tal 5 de la sende, h- signal de sortie de ce cristal étant appliqué à encore un autre amplificateur 12. 25 Pour tout cristal a. i-ffet Hall, on a l'expression VH = k ZE B ■ et cette expression peut être réarrangée de la façon suivante : ytt % = ^ = kB (2) a. j.h 30 Dans la disposition de la figure 3* l'amplificateur 5 doit avoir les caractéristiques suivantes : 1 » s»CW - »> Ce qui donne : g, .V V T - ^ s _ S 25 1 + %.gn i_ W " *" Sm H Lorsque I = Gourant de sortie Vg = Tension do signal d'entrée gm = Trans conductance directe 40 Si la tranconductance directe de cet amplificateur est très . - BAD ORIGINAL 69 06918 _4~ 2003787 élevée, alors on peut ne pas tenir conpte de l'expression Ojyi par rapport & Rg, ce gui donne l'expression suivante : V Y I - — - -§■ (5) x Rt- -kB il 5 oi ce courant, après 1' nplification nécessaire dans l'am- plificatour 11, est maintenant applique au cristal 5- à effet Hall de la sonde, le signal de sortie de la sonde est le suivant : Y^ = k'I.B1 à partir de (1) ...... (6) 10 Lorsque Y^ est le signal du défaut K' est la constante de Hall et B' est le champ de fuite L'équation (5) peut ôtre ré-écrite de la façon suivante : vd = ir • Vs • -Ji ...... (7) 15 B On voit que 1j signal de défaut ne dépend pas de l'aimantation, attendu qu'on peut s'attendre à ce que B et B1 varient en fonction de la plupart des changements dans l'entrefer. En se référant .-±aintonant à la figure 4, on voit que la 20 composante tangentielle du champ de fuite (qui est la composante à détecter) change lentement au-dessus du défaut, représenté sous forme d'une fissure ou tapurc en 13. Il est ainsi difficile d'obtenir une localisation précise du défaut. Par contre, et comme représenté sur la figure si l'on mesure le gradient 25 du champ tangentiel ou le rythme de changement du champ tangen-tiel au lieu de mesurer le champ tangentiel, il se produit un changement "beaucoup plus rapide au-dessus du défaut 13 qui permet une localisation plus x^écise. L'inconvénient de cette forme de mesure réside drau le fait que le signal de sortie est d'une 30 forme difficile à détecter et qu'il peut être nécessaire à l'opérateur d'effectuer plusieurs vérifications sur la zone pour obtenir un résultat satisfaisant. Par conséquent, si lo gradient de la courbe de la figure 5 ou la seconde dérivée de la courbe de la figure 4 est tracée 35 comme représenté sur la figure 6, on obtient une seule excursion négative s1étendant au-dessus de la longueur du défaut. Oc type de signal se prête à une interprétation automatique, et on peut monter une lampe indicatrice, de façon qu'elle soit excitée lorsque la courbe croise la ligne de référence 14. 40 Les divers procédés do différèntiation peuvent être commo- " BAD ORIGINAL 69 06918 2003787 -i-.jc'.it/s v-'ir dors icoturcs iv.di iU.-nt l-!infc u:- * 7 • ; c:-;:/,3 ?:vns, •. .: n • • rapport, 1,.^ c..-.rr-ctêri-" Si- . ' r -h,/ i':'-1 • -'l crijt .1 >xf.,t H.-.ll ; r . u. 1; de très 'r . ; r \r_t- :-?'sE. ' ' • ' v :u' r..- 11c l'an ori _;t 1 d,...ï:r? l;7 dirc-Oulcn f v ■ nu u. 11 ordre • V uj? • .. v---r .• in; p, trei.: d: eue j.- ii. c d ^tr . jioninct i.-. un os av^.c le 2 utiv.', n. -juc d. uvc J = o:.3 nji::u: ■ rp ndi,;nlniruo a le .ulro^tior -- ot 1,. chu-np a-u/u:.ti t-'o u stû '-.t ùr?v nt c-uct; : dI;pouitivu •: j-.vc ûtiu •• . 111/ pour nusurur 10 €i^ O u^ un un pr.int locuni-n dn l'ordre à.; ,12? „„• » ^iasi, cl:nu 1? ci. -: ,aifcion cccipraicat troi:.- du u.;u: ordr u. , „t un exa;;inc.nt !•;; ii.-puro c., on 1' v.u:pr■■ :uic:.. 15 A '"d:, ° ~ - T.-.) - (V - Yh_) (v) «r ..lu 'U S i, j. "1 " v_ "n * p -ion du rtio du criutol d cfxdt 11 , d'-diuoti-' (n) ••" "tï: . . - /g ■ ;. do la Jd-.çou oui- I ' . 1 ! - - - "f" -î -• l' > --.nts : X ■/ -t •••••• ( uO à ■ 1 3 d' nlditicn :d*"'n n. ut ttr-... .:fr...otuêu coiiiaodv.-iGîit a l'undru; do 11 .nli .'i ; u.uu Id , n uv .n-^en-OT ^ue 11 uxpr r^uion -Y- '•■:.v.t dbr. cbinuuu:. n: i. n::.uunt .i.'•• . de courunt nu go- c.-nd crintal E .. d'inv u.cio: a1 - t u .n liuiu d: nu:: d-tnil" des ■••Xv^apl jTs ci-.: d-r " d , il ... ' n .t ' ■ inni-pjan?blû 'ju^ lo puin de 7-C 1* rr^rlidi'j t ;Ur 'j ijoir ocn . n:.d-. .n: un cri'Jtnl ... offwt Hall, et il . ..ut otj." o-..: "•... p- r nn ~ntr '_ioy.:n . r .vonri-. seuBibl., -u:: n-; n. .• d; In . . ;/L •' ' 1. t:.':.j t i.u Olu:-: nntrr: ^'/i- . :g 1 :t 1!ècl:-:.ï.tillGn d. 1 r : 1 . on p .et utilir: :r vu. r.-vn:. '. . . ' n •. 1. " ? ; - n . , . :,.ndc; ch:nr. / / i;.L u- , j on _n!'n: • : ~ .. :• -i • .. . nnr - ..^x-û-v. eintnïien" n 1: :1 : , ■■'- . ' t Hnll» Un. dp- • ; unn v .1-. 'iv ...n. n" roportionn. ;11,5 nu:-: dc.._pr m^Tiiti .:nn£ . p^-liqu. r. un , : ut d:uj • ' .-.. d.; - n , r- _ r. .d:: "• ' » Inur uï'? lisur ux • -~jié t e -r-^ 3 i=t -i. iC o ô. lu pl:..c : iu I 3 d oïd -t lin 11 no 1-. ,d.~ u. . d- : • '• n d: .......n - - ; utr - 1^ '•••: :n- ot 8AD ORIGINAL 9 06918 _ 200.378 \VT'.~ .lo i' .• .-r, lii?icat =ur G, un" r.toi.-t,..r.oo ta ccraren&rftion •i1 .:rv;-ur tmiitr -jonr sr.r un 'cvi-.?. -t . ■ r-.- .-Cvioa, -t la tôt a > .-r ^ -.-ntro iv, ar-isse ;t 1 ' rcttro -ntr^-vr àc 1' s,ii~>li£ica- BAD ORDINAL 06918 -7- 2003787 HmVigITDICATIOKS 1. Dispositif û.0 détection de discontinuités magnétiques, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen magnétique pour induire un magnétisme dans un ichantillon, un i-ioyen de comaando sensible aux ciian^euents du flux magnetiquo sur le trajet du flux entre le moyen _agnc-tique et 1'échantillon, un aoyon rateur de signaux sensible au mr.gnétisme induit dans l'échantillon et un moyen amplificateur pour amplifier le signal provenant du moyen générateur de signaux, le gain effectif d'un tel moyen amplificateur étant réglé par ledit moyen de commande. 2. Dispositif selon la revendication 1» caractérisé en ce que le moyen de commande comprend un cristal à effet Hall situe sur le trajet du flux entre le moyen magnétique et l'échantillon. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen magnétique comprend un aimant en forme de fer à cheval. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de commande, qui détecte des variations du champ magnétique de fuite dues aux changements se produisant dans l'intervalle effectif entre les pôles de l'aimant et l'échantillon, est agencé de façon à régler le gain effectif de l'amplificateur, de manière à compenser l'èffet des variations se produisant dans l'intervalle. 5. Dispositif selon la revendication 3 en fonction de la revendication 2, caractérisé en ce que le cristal à effet Hall est au voisinage d'un pôle de 1'aimant, et en ce qu'un élément d1écartement est plecé au voisinage de l'autre pôle. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en ce que le moyen magnétique est un aimant permanent. 7. Dispositif selon l'uno quelconque des revendications précédentes, caractérisa en ce que le moyen générateur de signaux comprend une te-te d'enregistrement sur bande magnétique qui est déplacée par rapport à 1'échantillon et qui engendre un signal constituant uni mesure du magnétisme induit. S. Dispositif solon l'uno quelconque des revendications 1 à ô, caractérise en ce que le moyen générateur de signaux comprend une source de signaux fixe et - une son-Ie qui - comprend un autre cristal â effet Hall. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce BAD ORIGINAL 69 06918 _e_ 2003787 quo la sonde comprend une pilo de trois cristaux à affût Hall disposùG de façon que le flux magnétique provenant de l'échantillon passe à travers tous les cristaux, 1-- signal de sortie de la son *.o correspondant a la somme des signaux des deux cristaux extérieurs de laquelle est soustrait le double du signal provenant du cristal central. 8AD ORIGINAL