Brevet FR2223702A1 — publié le 19741025

La présente invention -concerne un dispositif de détection d'un champ magnétique qui comprend un système à induction parallèle du type détecteur à pellicule mince magnétique comportant un fil magnétique plaqué dans lequel une mince pellicule magnétique ayant une épaisseur de quelques microns, ou de plusieurs dizaines de microns, est dosée électriquement sur un conducteur de faible section. Un magnétomètre classique d'un système à induction de ce type utilise une substance magnétique brute en vue d'obtenir une augmentation de la fréquence d'excitation pour améliorer la sensibilité de détection magnélique, I1 en résulte une augmentation des pertes par courant de Foucault, si bien que se pose le problème de réduire de telles pertes. Ce problème est résolu en prévoyant des moyens tels que, par exemple, la réalisation de la substance magnétique à l'aide d'une pellicule mince ou son isolation par un dispositif isolant, ou bien en la réalisant à l'aide d'une couche laminée. Dans le processus de magnétisation d'une telle substance magnétique, la magnétisation due à une diminution de l'épaisseur des parois est remarquable, si bien que la vitesse de commutation d'un noyau magnétique est lente, et que la fréquence d'excitation se trouve limitée dans un domaine de fréquences allant de quelques dizaines de Hz à plusieurs dizaines de KHz. La présente invention a pour objet d'apporter un dispositif de détection magnétique constitué d'un détecteur à mince pellicule magnétique, ayant une sensibilité élevée, léger et de faibles dimensions en tant qu'élément de base, et qui utilise un système d'excitation à haute fréquence (par exemple une fréquence supérieure à quelques dizaines de KH avec une onde sinusoidale), dans lequel un phénomène d inversion de magnétisation, du au mécanisme de magnétisation rotative, apparaît de façon plus remarquable que chaque processus de magnétisation de la mince pellicule magnétique. Un détecteur magnétique selon l'invention comprend : une source d'énergie d'excitation engendrant un courant d'excitation; un noyau d'un conducteur magnétique plaqué ; un enroulement d'excitation pour exciter ledit noyau dans des conditions de surexcitation, de façon à soumettre ce noyau à une inversion de magnétisation, selon un processus de magnétisation rotative; un circuit de détection pour détecter les différences d'amplitudg d'une tension disymétrique aux bornes de l'enroulement d'excitation, et des moyens pour indiquer ou visualiser la sortie du circuit de détection en tant que grandeur du champ magnétique. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description ci-après qui, faite en référence aux dessins annexés, en illustre divers exemples de réalisation., non limitatifs. Sur les dessins - la Figure 1 est une vue schématique d'un exemple de réalisation d'un élément de base utilisé dans le dispositif de l'invention; - la Figure 2 est une représentation schématique d'un détecteur magnétique à pellicule mince du type différentiel; - les Figures 3a à 3d sont des schémas de circuits illustrant divers exemples de réalisation de circuits détecteurs ; et, - la Figure 4 est un schéma de circuit d'un exemple de réalisation du dispositif de l'invention.; La Figure 1 représente un élément de base utilisé dans le dispositif de l'invention. I1 est constitué d'un fil magnétique plaqué 3 obtenu par dépôt électrique d'une mince pellicule magnétique 2 sur la surface d'un conducteur 1 Sur le fil magnétique plaqué 3 e-st enroulé un conducteur isolé, ou une bobine d'excitation 4. Cette bobine d'excitation est utilisée comme circuit d'excitation et de détection. On observe ainsi un signal de détection entre les bornes d'excitation 5 et 6. Les caractéristiques magnétiques d'anisotropie magnétique, et autres, de la mince pellicule magnétique 2, ne sont pas particulièrement limitées, mais on considèrera ici l'effet d'une magnétisation M dans un domaine magnétique unique de la pellicule magnétique mince ayant une anisotropie monoaxiale.Dans cette invention, où l'épaisseur de la mince pellicule magnétique est faible, et où l'on met enjeu un indice d'excitation X tel que X ) 1, lorsque le courant d'excitation passe entre les bornes 5 et 6, l'effet de la magnétisation M découle du processus de magnétisation rotative-dans la pellicule, dû au champ magnétique d'excitation, et l'équation cinétique de lqRna- gnétisation peut, de façon approchée, s'écrire de la façon suivante relation dans laquelle 6 est l'angle entre la direction du champ magnétique d'excitation et la magnétisation M, A est un facteur d'amortissement, r est un coefficient gyroscopique, et E est une énergie libre. En conséquence, du moins en théorie, quand on recherche un changement de flux du à la magnétisation M selon l'équation ci-dessus, on peut facilement obtenir une relation entre un signal d'entrée et un signal détecté. En ce qui concerne le signal d'entrée, on peut faire ici mention d'un champ magnétique produit par un métal et similaire, le champ magnétique d'un corps magnétisé, un champ magnétique engendré par un circuit magnétique créé par divers types de courants, etc. La Figure 2 représente un autre exemple de réalisation du conducteur 4 du circuit de détection destiné à être utilisé dans un circuit de détection du type à pont et obtenu en divisant le conducteur 4 en deux éléments 4a et 4b. Lorsque le signal d'entrée est appliqué de façon uniforme à tout l'élément de base, le signal détecté devient nul, cependant que, lorsque le signal d'entrée est appliqué localement à l'élément de base, par exemple si, dans le circuit de la Figure 2, le signal d'entrée est appliqué au noyau magnétique de la partie supérieure de l'enroulement, on prendra, comme signal détecté, le signal d'entrée correspondant à la différence de longueurs des noyaux. La borne 7 est une borne de sortie qui est prévue pour vitre utilisée en cas de réalisation d'un circuit en pont avec un détecteur magnétique à pellicule mince et une résistance dans le circuit de détection. On expliquera maintenant les propriétés magnétiques du noyau magnétique. I1 est préférable que la direction de facile aimantation soit circonférentielle, mais en général, cette direction et les directions du champ magnétique d'excitation et du signal magnétique peuvent être choisies à volonté. Par ailleurs, il n'existe aucune limitation, en ce qui concerne une position relative du noyau magnétique, l'écran magnétique pour éliminer les bruits magnétiques, la position relative des noyaux magnétiques et leur constitution. En outre, le noyau magnétique peut être mono-couche ou multi-couches, il peut être disposé le long de chaque surface soit perpendiculairement, soit obliquement, ou encore parallèlement, et il peut en faire partie intégrante de façon à constituer une tête multiple. Si l'on utilise une telle tette multiple in tégrée, ou similaire, il suffit simplement d'ajouter des moyens de sélection. Enfin, il peut autre préférable de composer un circuit résonant en insérant un condensateur entre les bornes, sur le conducteur 4 de la Figure 1, ou entre les bornes des éléments 4a et 4b du conducteur 4 de la Figure 2. Les Figures 3a à 3d illustrent des réalisations de circuits destinés à détecter les différences d'amplitudes d'une tension dissymétrique observée entre les bornes d'un circuit d'excitation (ou de détection). Afin de détecter la valeur maximale de l'amplitude négative ou positive, le circuit comporte deux ou quatre diodes, une résistance et un condensateur. Les bornes 8 et 9 sont les bornes de sortie du circuit de détection. Les bornes de sortie 8 et 7-(Fig. 3c) sont utilisées lorsque l'on veut réaliser un circuit en pont avec un condensateur et une résistance. Si la tension de sortie, aux bornes de sortie 8, 9 (ou 8,7) est amplifiée, et redressée si nécessaire, et si on l'affiche à l'aide d'un dispositif indicateur, on peut observer le champ magnétique appliqué à la mince pellicule magnétique. La Figure 4 représente, de façon détaillée, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La référence 10 désigne une source d'excitation délivrant un courant d'excitation dont la forme d'onde n'est pas critique. La référence 1 1 désigne le détecteur à pellicule magnétique mince,dans le cas où l'on utilise ce circuit pour réaliser une détection en pont en connectant en série deux pellicules magnétiques minces. 12 désigne partie de circuit de détection en pont, et 13 est une portion du circuit indicateur ou de visualisation. Avec cette disposition, si l'on applique de façon uniforme le champ magnétique extérieur, à la fois aux détecteurs magnétiques supérieur et inférieur (pellicules minces), le circuit en pont constitué d'un condensateur et d'une résistance peut satisfaire aux conditions d'équilibre, et la tension aux bornes 8 et 7 devient nulle dans les conditions idéales. Cependant, si l'on applique au détecteur supérieur un champ magnétique sensiblement plus fort que celui appliqué au détecteur inférieur, les conditions d'équilibre du circuit en pont sont rompues, et il en résulte une déviation sur l'aiguille du circuit indicateur ou de visualisation 13. De la lecture de la description qui précède, on remarquera que le circuit de cette invention permet de détecter un signal d'entrée magnétique avec une haute sensibilité, et ce dispositif, comportant un noyau magnétique léger et de faible dimension, peut être utilisé dans des domaines variés. REVENDICATION Détecteur magnétique qui comprend : une source d'énergie d'excitation engendrant un courant d'excitation; un noyau de conducteur magnétique plaqué un enroulement d'excitation pour exciter ce noyau dans des conditions de surexcitation, de façon à soumettre le noyau à une inversion de magnétisation, selon un processus de magnétisation rotative ; un circuit de détection pour détecter les différences d'amplitudes d'une tension assymétrique aux bornes de l'enroulement d'excitation, et des moyens d'indication et de visualisation de la sortie du circuit de détection en tant que grandeur du champ magnétique.