Brevet FR2343257A1 — publié le 19770930

La présente invention a pour objet une sonde de mesure de la susceptibilité magnétique des terrains Elle trouve une application dans l'analyse des sols et en particulier dans la prospection de gisements métalliques. On connait des sondes de mesure de la susceptibilité magnétique des terrains qui comprennent deux circuits résonnants, l'un de mesure, l'autre de compensation, accordés à et alimentés par un circuit oscillateur. Ces circuits sont reliés à des moyens pour comparer les signaux électriques délivrés par les deux circuits de mesure et de compensation et, notamment, pour comparer leurs phases. Dans de telles sondes, le circuit de mesure comprend un enroulement qui est sensible aux propriétés magnétiques des terrains alors que le circuit de compensation comprend un enroulement qui lui n'est pas sensible auxdites propriétés car il n'est utilisé que comme élément de référence, dans une mesure de type différentiel. Cependant, ce circuit de compensation est soumis aux mimes contraintes que le circuit de mesure et notamment aux contraintes thermiques, ce qui permet précisé- ment d'en corriger les effets. L'efficacité de la mesure de la susceptibilité magnétique des terrains avec de telles sondes dépend en grande partie de la sensibilité et de la stabilité de l'appareil de mesure. Or, ces qualités sont très difficiles à obtenir et à maintenir car la sonde est soumise à des conditions d'utilisation tres dures (température élevée, pression, vibrations, etc,). La présente invention a justement pour objet une sonde pour laquelle ces caractéristiques de sensibilité et de stabilité sont améliorées par rapport aux dispositifs connus, grâce à une disposition et une structure originales des circuits. De façon précise, la sonde de l'invention se caractérise en ce que les trois circuits de mesure, de compensation et oscillateur ont la morne structure électrique. Chacun de ces circuits comprend en particulier un enroulement : celui du circuit de mesure est bobiné sur un noyau magnétique ouvert à symétrie axiale, de telle sorte que le circuit magnétique obtenu se referme par le terrain à analyser ; celui du circuit de compensation et celui du circuit oscillateur sont bobinés chacun sur un noyau magnétique qui entoure ces enroulements et en assure le blindage Les trois enroulements sont centrés sur l'axe de la sonde et n'ont aucun contact magnétique entre eux. De préférence, les noyaux magnétiques sont en ferrite. Selon un mode de réalisation avantageux, les enroulements du circuit de compensation et du circuit oscillateur sont disposés chacun à l'intérieur d'un pot en ferrite comprenant une partie centrale constituant le noyau et une enveloppe extérieure constituant le blindage. De préférence encore, l'enroulement du circuit de mesure est blindé électrostatiquement par une couche conductrice en matériau amagnétique Cette couche est déposée sur la surface extérieure de l'enroulement ; elle est avantageusement en graphite. De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure -1 représente schématiquement une installation pour la mesure de la susceptibilité magnétique des terrains - la figure 2 représente le schéma synoptique des moyens électroniques utilisés dans l'installation de la figure 1 - la figure 3 représente le schéma des circuits utilisés dans la sonde selon l'invention - la figure 4 représente en coupe longitudinale les enroulements des circuits de la sonde de l'invention. Sur la figure 1, est représentée schématiquement une installation connue pour la mesure de la susceptibilité magnétique des terrains. Cette installatiow comprend une sonde 2 susceptible de se déplacer dans un trou de forage 4 percé dans un terrain 6 dont on veut mesurer la susceptibilité magnétique.La sonde est soutenue par un chable 8, à la fois conducteur électrique et porteur, qui est relié aux installations de surface Un patin élastique encastrable 12 peut être fixé à la sonde pour la plaquer sur la paroi du trou de forage- La sonde comprend une enveloppe 14 en matériau résistant, étanche et amagnétique, des éléments électroniques 16 et un capteur 18 dont on a représenté seulement les trois enroulements 20 des trois circuits résonnants A la surface, l'ins tallation comprend un treuil 22, par exemple à poulie métrique, asservi à un enregistreur 24, et un boîtier électronique 26 qui-commande la position de la sonde et qui analyse le signal électrique délivré par le c'iule 8 Tous ces organes sont alimentes par une source de tension 28. La figure 2 represente le schéma synoptique des moyens électroniques utilisés dans l'installation de la figure 1. Ces moyens comprennent un circuit oscillateur 30 alimentant deux circuits résonnants 32 et 34 accordés. Le circuit 32 constitue le circuit de mesure et le circuit 34 le circuit de compensation. Des circuits séparateurs 36 peuvent entre disposés à la sortie de chacun des circuits résonnants 32 et 34, pour adapter lesdits circuits au câble de transmission représenté schématiquement par la référence 38. A la surface, des circuits 40, disposés sur chacune des voies, ont pour fonction- de mettre en forme le signal véhiculé par le câble. Des déphaseurs réglables 42 sont disposés sur chacune des voies. Un phasemètre 44 permet la mesure de l'écart de phase entre les signaux délivrés par les deux voies.Le signal électrique délivré par le phasemètre 44 contient, ainsi qu'il est connu, une information permettant de déterminer la susceptibilité magnétique du terrain qui entoure le circuit résonnant de mesure 32. Une alimentation régulée 46, fournissant par exemple une tension de + 24 V, alimente, en surface, un premier circuit d'alimentation 48, délivrant par exemple des tensions de + 15 v et, dans la sonde, un second circuit d'alimentation 50, délivrant lui aussi par exemple, des tensions de + 15 V Le schéma synoptique de la figure 2 met en évidence la manière dont les circuits sont répartis entre la sonde et la surface : la partie inférieure du schéma correspond aux circuits disposés dans la sonde et la partie supérieure aux circuits situés à la surface du sol. Selon une première caractéristique de la sonde de l'invention, les trois circuits, de mesure, de compensation et oscillateur, ont la meme structure électrique, conformément à ce qui est illustré sur la figure 3. Sur cette figure, chacun des circuits oscillateur 30, de mesure 32 et de compensation 34, comprend un amplificateur opérationnel 52, présentant une grande impédance d'entrée ; entre l'entrée positive de cet amplificateur et la masse, est connecté un circuit résonnant 54 composé d'un enroulement 56 et d'un condensateur 58 ; une résistance 60 est reliée à l'entrée négative de 1 t amplificateur opérationnel 52 et une résistance 62 est montée en contre-réaction La tension délivrée par le circuit oscillateur 30 est appliquée aux circuits de mesure 32 et de compensation 34 par l'intermédiaire d'un pont résistif 64 et d'un amplificateur opérationnel adaptateur-suiveur 66. Les circuits de mesure 32 et de compensation 34 sont identiques au circuit oscillateur 30 Leurs sorties sont reliées au câble 38 par l'intermédiaire de circuits adaptateurs 36. Cette première caractéristique de l'invention, d'utiliser trois circuits identiques, présente les avantages-snivants : 1. possibilité de réaliser tous les circuits avec les mêmes composants , 2. grande souplesse pour adapter les impédances des circuits résonnants 3 possibilité de mettre l'une des bornes des circuits réson nants à la masse (le circuit 54 de la figure 3), ce qui facilite le blindage et diminue l'effet des capacités pa rasites. Selon une autre caractéristique de la sonde de l'inven- tion, les enroulements des circuits résonnants (tels que l'enroulement 56 du circuit 30 de la figure 3), sont bobines sur des noyaux magnétiques à grande perméabilité et faible dérive en température, de préférence sur un ferrite. C'est ce qui est représenté sur la figure 4, qui représente, en coupe longitudinale, les trois enroulements de la sonde de l'ìnven- tion. Sur cette figure, l'enroulement du circuit de mesure porte la référence 70, celui du circuit oscillateur la référence 72 et celui du circuit de compensation la référence 74s L'enroulement de mesure 70 est bobiné sur un circuit magnétique ouvert présentant une symétrie axiale et constitué par le noyaucentral 76. Le circuit magnétique de cet enroulement se referme donc par le terrain à analyser entourant la sonde. L'enroulement 72 du circuit oscillateur est bobiné sur la partie centrale 78 d'un pot en ferrite 80, qui comprend éga lement une enveloppe extérieure 82 constituant un blindage pour l'enroulement 72 De la meme manière, l'enroulement 74 du circuit de compensation est bobiné autour d'un noyau 84 appartenant à un pot en ferrite 86 comprenant une enveloppe extérieure 88 constituant un blindage pour cet enroulement. Les trois enroulements 70, 72 et 74 sont centrés sur l'axe 90 de la sonde et n'ont aucun couplage magnétique entre eux. L'enroulement 70 est avantageusement muni d'un blindage électrique constitué par une couche 92 formée en un matériau amagnétique conducteur Pour minimiser les courants de Foucault, cette couche est aussi mince que possible et constituée en un matériau à résistivité élevée. De plus, elle peut etre fendue le long d'une génératrice 93 pour interrompre les lignes de courant- Un matériau particulièrement avantageux pour réaliser cette couche de blindage est le graphite. Une feuille de papier graphité peut être, par exemple, utilisée, Les enroulements des circuits oscillateur et de compensation ne nécessitent pas un tel blindage puisque, étant disposés dans des pots en ferrite, ils sont automatiquement blindés, aussi bien électriquement que magnétiquement Enfin, pour équilibrer les échanges thermiques, les masses mécaniques mises en jeu par les enroulements sont rendues voisines par l'adjonction de bobinages en circuit ouvert. Ces bobinages portent, sur la figure 4, la référence 94 pour l'enroulement 72 du circuit oscillateur et 96 pour l'enroulement 74 du circuit de compensation REVENDiCATIONS 1. Sonde de mesure de la susceptibilité magnétique des terrains, du genre de celles qui comprennent deux circuits résonnants, l'un de mesure, sensible aux propriétés magnétiques du terrain qui l'entourer l'autre, de compensation, insensible auxdites propriétés, ces deux circuits étant accordés à et alimentés par un même circuit oscillateur, et des moyens pour comparer les signaux électriques délivrés par les deux circuits résonnants, notamment leurs phases, caractérisée en ce que les trois circuits de mesure, de compensation et oscillateur ont la même structure électrique, et comprennent chacun notamment un enroulement ; l'enroulement du circuit de mesure est bobiné sur un noyau magnétique ouvert et à symétrie axiale, le circuit magnétique de cet enroulement se refermant par le terrain à analyser ; l'enroulement du circuit de compensation et celui du circuit oscillateur sont bobinés chacun sur un noyau magnétique qui entoure l'-enroulement et en assure le blindage ; les trois enroulements sont centrés sur l'axe de la sonde et n'ont aucun couplage magnétique entre eux 2. Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que les noyaux magnétiques sont en ferrite 3 Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce que les enroulements du circuit de compensation et du circuit oscillateur sont disposés chacun à l'intérieur d'un pot en ferrite comprenant une partie centrale constituant le noyau et une enveloppe extérieure constituant un blindage. 4; Sonde selon la revendication 3, caractérisée en ce que chacun des enroulements des circuits oscillateur et de compensation est accolé à un enroulement en circuit ouvert disposé dans le pot en ferrite, de telle sorte que la masse totale soit voisine de celle de l'enroulement du circuit de mesure 5 Sonde selon la revendication 1, caractérisée en ce que. l'enroulement du circuit de mesure est blindé électrostatiquement par une couche conductrice cylindrique, en matériau amagnétique 6 Sonde selon la revendication 5, caractérisée e; ce que ledit matériau est à résistivité électrique élevee 7. Sonde selon la revendication 6, caractérisée en ce que le matériau est du graphite 8. Sonde selon la revendication 5, caractérisée en ce que la couche cylindrique est fendue le lono d'une génératrice.