Brevet FR2003800A1 — publié le 19691114

i 2003800 La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure de l'intensité H de champs magnétiques, au moyen d'un capteur de Hall traversée par un courant de commande (courant de Hall i„) et dont la tension de sortie (tension de Hall uTJ.) sert de n ri p. mesure à l'intensité de champ magnétique, ledit dispositif étant plus particulièrement destiné à la mesure de l'intensité de champsmagnétiques dans des spectromètres de masse à champ sectoriel . Le capteur de Hall est l'un des moyens de mesure d'intensi-jq té de champ magnétique les plus commodes et les plus sensibles, mais elle présente cet inconvénient que la valeur mesurée est fonction de la température. La valeur de l'intensité de champ H est déterminée par l'équation : H =, H ? 0 30 k.iH Dans cette équation, u^ est la tension de. Hall à déterminer comme mesure de l'intensité de champ, k, la constante dite "de Hall" et iTT, le courant de Hall. ri La constante de Hall k est fonction de la température. En outre, la résistance interne du capteur de Hall qui détermine le courant de Hall ijj est également fonction de la température. Il- en résulte une dépendance de la température de la valeur mesurée u„ correspondant à l'intensité de champ, sous il une forme compliquée et non linéaire. Pour exclure les erreurs de mesure par suite de variations ^ de température, il est connu de munir le montage de mesure d'un régulateur d'intensité du courant de Hall i^ et, en outre, d'utiliser un dispositif de régulation de température. On obtient ainsi une élimination pratiquement complète des imprécisions de mesure dues aux variations de température, mais l'élimination d'erreurs de mesure qu'on peut ainsi obtenir n'est pas satisfaisante dans le cas d'exigences très impératives en ce qui concerne la précision des mesures. L'invention a pour objet d'améliorer la précision de mesure de l'intensité de champ au moyen d'un capteur de Hall, par rap-port aux résultats jusqu'à présent obtenus. A cet effet, 1'invention part du fait qu'une régulation de température, en général, ne peut être appliquée que jusqu'à concurrence de certaines variations résiduelles de la température et est relativement lente et que, par ailleurs, les variations 69 07073 2 2003800 10 de la valeur de mesure en fonction de la température qui subsistent malgré la mise en oeuvre de la régulation de température sont contenues dans un étroit intervalle de la fonction complexe de la température qui peut donner lieu à une approximation sous la forme d'une fonction linéaire de sorte qu'en principe, une compensation par un processus de régulation électrique semblerait possible. Cependant, parmi- les deux facteurs de la valeur mesurée, à savoir la constante de Hall k et le courant de Hall ijj, la constante de Hall k ne se prête pas à la mise en oeuvre d'un processus de régulation. Il ne reste donc plus comme seule possibilité que de procéder, en utilisant la tension de Hall u^ comme mesure de l'intensité de champ, à une régulation du courf de Hall iR en fonction des variations résiduelles de la tempé-jpj rature de telle manière que le produit de la constante de Hall et du courant de Hall reste inchangé en présence de variations de température. En partant de ces. considérations, on prév it, suivant 1 ' i. vention, pour résoudre le problème défini ci-dessus, à savoir PQ la suppression des fluctuations de la tension de Hall i^ en réponse à des variations de températurea a) d'une manière connue en soi, un dispositif de régulati: de température pour le capteur de Hall et b) un dispositif de régulation du courant de Hall i^, dont le conducteur de commande est couplé avec un détecteur de mesur-de la température du capteur de Hall et dont la caractéristique de commande est réglable de telle manière que la tension de Hai : Utt reste constante en présence d'une variation de la température II du capteur de Hall et d'un champ magnétique constant. Par la combinaison de ces deux caractéristiques, on peut obtenir une amélioration considérable de la précision de mesure. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple : la Pig.l est un schéma de principe d'un dispositif suivant l'invention, et la Fig.P représente une forme drexécution du montage. Sur les Figures, on voit en 1 le capteur de Hall servant r mesurer le champ magnétique. Le capteur de Hall est incorporé ^ un circuit P d'une source de courant continu, dans lequel pas P5 30 35 69 07073 3 2003800 10 15 PO comme courant de commande, le courant dit "de Hall" i,.. Sur il le capteur de Hall, on mesure, par l'intermédiaire de connexions 3, la tension dite "de Hall" u^ qui est fonction du courant de commande i^ et de l'intensité H du champ magnétique dans lequel se trouve le /^^cie^all, tension qui sert de mesure de l'intensité de champ H. Le capteur de Hall est muni, de la manière usuelle, d'un dispositif thermostatique constitué par un serpentin de refroidissement 4 raccordé à un circuit pour un agent de refroidissement 5 muni d'un appareil de régulation 6. A cet appareil de régulation est imposée, par l'intermédiaire d'un conducteur de commande J, la température de consigne, sous la forme d'un signal de commande approprié. La température instantanée tjj du capteur de Hall est mesurée par un détecteur 8 et la valeur mesurée est transmise à l'appareil de régulation 6 par l'intermédiaire d'un conducteur 9. Le même capteur ou détecteur de température 8, ou, bien un détecteur de température spécial 10 prévu dans le capteur de Hall transmettent la valeur de mesure de température t^, en vue de compenser les variations en fonction de la température de la tension de Hall u^, à un amplificateur de mesure 11 et . n circuit de régulation 1? en vue de la régulation en fonction de la température du courant de Hall i^. Le même circuit de régulation 12 reçoit en outre, en vue de la régulation, un signal de commande tiré de la valeur instantanée du courant de Hall i^, par l'intermédiaire d'une résistance 13 et d'un amplificateur de régulation 14. Une source de tension constante 15 fournit au circuit de régulation 12 la valeur de consigne de la grandeur constante. Il en résulte la transmission, à partir du circuit de jq régulation, d'un signal de régulation, par l'intermédiaire d'un conducteur 16, à un élément de réglage 17 du courant de Hall i^. Les signaux de régulation tirés du détecteur de température 10 et de la valeur instantanée du courant de Hall sont ajustés par étalonnage, de telle façon que, lors de variations de la tempéra-ture tjj du capteur de Hall, le courant de Hall i^ prenne des valeurs variables telles que le produit du courant de Hall ijj par la constante de Hall k reste inchangé. Sur la Fig.P est représentée une forme d'exécution du montage de la Fig.l. Dans cet exemple, un diviseur de tension 18, 2^q 19 est monté en parallèle avec la résistance 13 associée à la 69 07073 4 20038G" valeur instantanée du courant de Hall. La tension aux bornes de la résistance 18 sert de valeur de commande pour le circuit de régulation 12, tandis que la résistance 19 du diviseur de tension est incorporée au circuit du détecteur de températur-5 10 du capteur de Hall. Dans ce circuit est en outre prévu un potentiomètre 20 au moyen duquel on peut ajuster le facteur if-proportionnalité suivant lequel la valeur instantanée du co de Hall est influencée lors de variations de température. Comme élément de réglage 17, il est prévu un transistor, 10 Bien entendu, dans le cadre de l'invention, de nombreuse- autres modifications et autres formes d'exécution sont égalera possibles. La complexité de la régulation de température peut être moindre, grâce à la compensation électrique des variati: 3 résiduelles par régulation du courant de Hall. De même, l'utili 15 sation combinée'de la régulation de température et de la régula tion du courant de Hall en fonction de la température permet d'obtenir une précision de mesure beaucoup plus grande qu'avec les dispositifs connus. Avec le nouveau montage, une précision de la mesure du champ magnétique de l'ordre de 10~^ peut être 20 obtenue. 69 07073 5 2003800 REVENDICATION Dispositif de mesure de l'intensité H de champs magnétiques au moyen d'un capteur de Hall traversé par un courant de commande (courant de Hall i^) et dont la tension de sortie (tension de Hall u„) sert de mesure de l'intensité de champ magnétique, n ledit dispositif étant destiné en particulier à la mesure de l'intensité de champs magnétiques dans les spectromètres de masse à champ magnétique sectoriel, caractérisé en ce que pour éliminer les fluctuations de la tension de Hall u„ lors de variations de température, il est ri prévu un dispositif de régulation de température pour le capteur de Hall, et un dispositif de régulation du courant de Hall i^, dont le conducteur de commande est couplé avec un détecteur de mesure de la température du capteur de Hall et dont la caractéristique de commande est réglable de telle manière que la tension de Hall uR reste constante en présence d'une variation de la température du capteur de Hall et d'un champ magnétique constant.