Brevet FR2564201A1 — publié le 19851115

La présente invention concerne les dispositifs servant à étudier les propriétés physiques et chimiques des métaux et alliages et a notamment pour objet un dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique de produits ferromagnétiques. L'invention peut être utilisée notamment pour l'encadrement métrologique des moyens de contrôle magnétique des paramètres physiques et mécaniques des produits ferromagnétiques. Il existe un dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique des produits ferromagnétiques, comportant deux enroulements en anneau, couplés en série cophasée, espacés l'un de l'autre d'une distance égale à leur rayon et produisant un champ magnétique uniforme dans lequel est placé le moyen de contrôle magnétique à vérifier (cf. "Essais des matériaux ferromagnétiques" par Kifer I.I., Moscou, Editions "Energia", 19691pop. 83 et 84). Toutefois,ledit dispositif crée un champ magnétique uniforme dont la configuration ne colncide pas avec la répartition du champ magnétique résiduel au-dessus de la surface de la zone aimantée du produit à contrôler influençant le transducteur du moyen de contrôle magnétique à vérifier. Il existe également un dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique des produits ferromagnétiques, comportant deux enroulements en anneau , placés tête-bêche en série, à une distance supérieure dépassant des fois leur rayon, et qui créent un champmagnétique à gradient constant dans lequel on plonge le moyen de contrôle magnétique à vérifier (cf. L.W. Mekeehan, "Combinaison of Circular Currents for Producing Uniform Magnetic Field Gradients",7Review Scientific Instruments", v. 7, N 4, 1936, p. 178). Ledit dispositif produit un champ magnétique à gradient constant dont la configuration ne coïncide pas, elle non plus, avec celle du champ magnétique résiduel de la zone aimantée du produit agissant sur le transducteur du moyen de contrôle à vérifier. Il a été proposé aussi un dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique des produits ferromagnétiques, comprenant un moyen pour créer un champ magnétique uniforme et un moyen pour créer un gradient constant du champ magnétique, comportant deux enroulements en anneau coaxiaux et montés tête-bêche en série (cf. "Contrôle magnétique des propriétés mécaniques des aciers", par Melgui M.A., Minsk, Editions "Nauka i tekhnika", 1980, pp. 162 à 168). Dans ledit dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique des produits ferromagnétiques, le moyen pour créer un champ magnétique uniforme se présente sous forme d'un long solénoïde ou l'on place le moyen de contrôle magnétique a vérifier, le moyen pour créer un gradient constant du champ magnétique étant réalisé, comme indiqué ci-dessus, sous forme de deux enroulements en anneau coaxiaux et placés tête-bêche en série,et disposés, l'un par rapport a l'autre, à une distance dépassant de E fois leur rayon l'un de l'autre. Ledit dispositif fait appel, pour simuler le champ magnétique résiduel de la zone aimantée du produit à contrôler, à une combinaison de champ magnétique uniforme, dû au long solénoïde, et de gradient constant du champ magnétique produit par les enroulements en anneau. Toutefois, ledit dispositif crée un champ magnétique dont la répartition n1 est pas en coincidence avec celle du champ magnétique résiduel dû à la zone du produit a contrôler aimantée de part et d'autre, ce qui compromet la précision d'étalonnage des moyens de contrôle magnétique à vérifier utilisant l'aimantation bilatérale Encore un désavantage à noter est que l'emploi d'un long solénoïde pour créer un champ magnétique uni forme ne permet d'y placer qu'un seul transducteur du moyen de contrôle magnétique à vérifier et, partant, vu l'impossibilité de réaliser la vérification et l'éta- lonnage des moyens de contrôle magnétique à deux transducteurs, impose des limites au domaine d'application dudit dispositif. La présente invention vise donc un dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique des produits ferromagnétiques, dont les moyens pour la création d'un champ magnétique uniforme et d'un gradient constant du champ magnétique, respectivement, seraient conçus de manière à permettre d'améliorer sensiblement la précision de la simulation du champ magnétique résiduel dû à la zone du produit à contrôler aimantée de part et d'autre, et, donc,d'étendre le domaine d'application dudit dispositif. Ce but est atteint du fait que le dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique de produits ferromagnétiques, comportant un moyen pour créer un champ magnétique uniforme et un moyen pour créer un gradient constant du champ magnétique, composé de deux enroulements en anneau principaux, coaxiaux et montés tête-bêche en serie, est caractérisé, selon l'invention, en ce que le moyen pour créer un gradient constant du champ magnétique est complété par quatre enroulements en anneau supplémentaires formant avec les deux enroulements principaux trois paires d'enroulements en anneau, ledit moyen pour créer un champ magnétique uniforme se présentant sous forme de six enroulements en anneau formant, eux aussi, trois paires d'enroulements en anneau, les enroulements en anneaux supplémentaires du moyen pour créer un gradient constant du champ magnétique et les enroulements en anneau du moyen pour créer un champ magnétique uniforme étant situés dans l'axe des enroulements en anneau principaux du moyen pour créer un gradient constant du champ magnétique, que les paires voisines d'enroulements en anneau du moyen pour créer un champ magnétique uniforme et les paires voisines d'enroulements en anneau du moyen pour créer un gradient constant du champ-magnétique ayant des centres de symétrie communs où l'on place le moyen de contrôle magnétique à vérifier, les enroulements en anneau du moyen pour créer un champ magnétique uniforme étant, dans chacune des paires, montés tête-beche en série, les paires d'enroulements étant reliées entre elles en série cophasée, lesdits enroulements en anneau supplémentaires du moyen pour créer un gradient constant du champ magnétique étant reliés tete-bêche en série, l'enroulement en anneau extrême du moyen pour créer un champ magnétique uniforme et l'enroulement en anneau extrême du moyen pour créer un gradient constant du champ magnétique étant reliés entre eux en série cophasée, les rayons, respectivement, des enroulements en anneau du moyen pour créer le champ magnétique uniforme et des enroulements en anneau du moyen pur créer un gradient constant du champ magnétique ayant pour expressions rl = (0,16 + 0,54 arc tg a ±-b ). (a - b) a +b r2 = (0,26 + 0,20 arc tg å Db b (a - b) dans lesquelles r1 est le rayon des enroulements en anneau du mcyen pour créer un champ magnétique uniforme; r2 est le rayon des enroulements en anneau du moyen pour créer un gradient constant du champ magnétique; a est la distance entre les paires d'enroulements en anneau; b est la distance entre les enroulements en anneau formant une paire. Une telle réalisation du dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique des produits ferromagnétiques, conforme à l'invention, permet de créer un champ magnétique décroissant avec un gradient constant de part et d'autre des paires médianes d'enroulements en anneau et dont la configuration se rapproche de celle du champ magnétique résiduel d'une zone aimantée des deux côtés du produit à contrôler, et de mettre à contribution simultanément les deux transducteurs du moyen de contrôle magnétique à vérifier. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec référence au dessin non limitatif annexé dans lequel : - la figure 1 représente le schéma général du dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique des produits ferromagnétiques, selon l'invention; - la figure 2 représente le schéma des connexions électriques des enroulements en anneau du dispositif de la figure 1. Le dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique des produits ferromagnétiques selon l'invention comporte un moyen 1 pour créer un champ magnétique uniforme (figure 1) et un moyen 2 pour créer un gradient constant du champ magnétique. Le moyen 2 pour créer un gradient constant du champ magnétique est constitué par six enroulements en anneau 3, 4, 5, 6, 7, 8 formant trois paires d'enroulements en anneau 3 et 4, 5 et 6, 7 et 8. Le moyen 1 pour créer un champ magnétique uniforme se compose de six enroulements en anneau 9, 10, 11, 12, 13 et 14 formant trois paires d'enroulements en anneau 9 et 10, 11 et 12, 13 et 14. Tous les enroulements en anneau 3 à 14, sont coaxiaux. Les paires voisines d'enroulements en anneau 9 et 10, 11 et 12, 13 et 14 et les paires voisines d'enroulements en anneau 3 et 4, 5 et 6, 7 et 8 ont des centres de symétrie communs formant deux régions de travail 15 et 16 (représentées sur le dessin par des traits tiretés) où sont placés deux transducteurs du moyen de contrôle magnétique à vérifier (non représentés, car ils ne font pas l'objet de l'invention).Les enroulements en anneau 9 (figure 2), 10, 11, 12, 13 et 14 du moyen 1 dans chacune des paires 9 et 10, 11 et 12, 13 et 14 sont montés tête-bêche en série, les connexison entre les paires d'enroulements 9 et 10, 11 et 12, 13 et 14 étant en série cophasée (la lettre c sur la figure 2 marque le début de l'enroulement, et la lettre d, la fin de l'enroulement). Les enroulements en anneau 3, 4, 5, 6, 7, 8 du moyen 2 sont montés tête-bêche en série. L'enroulement en anneau extrême 14 du moyen 1 et l'enroulement en anneau extrême 8 du moyen 2 sont reliés entre eux en série cophasée. Les rayons r1 et r2 , respectivement, des enroulements en anneau 9 (figure 1), 10, 11, 12, 13, 14 du moyen 1 pour créer un champ magnétique uniforme et des enroulements en anneau 3, 4, 5, 6, 7, 8 du moyen 2 pour créer un gradient constant du champ magnétique sont déterminés par les expressions a- + b r1 = (0,16 + 0,54 arc tg > . (a-- b); a-b r2 = (0,26 + 0,20 arc tg a + b ). (a - b), a-b dans lesquels a est la distance entre les paires 3 et 4, 5 et 6, 7 et 8, 9 et 10, 11 et 12, 13 et-14 d'enroulements en anneau 3 à 14; b est l'écartement entre les enroulements en anneau 3 à 14 dans les paires 3 et 4,-5 et 6, 7 et 8, 9 et 10, i1 et 12, 13 et 14. Dans l'exemple considéré de réalisation du dispositif selon l'invention, r1 = 10 mm pour a = 80 mm, b = 70 mm; r2 = 27 mm pour a = 80 mm, b = 20 mm. Les enroulements 3 à 14 (figure 2) sont raccordés à un générateur d'impulsions de courant étalonnées 17 a travers une résistance 18 de réglage du courant circulant dans les enroulements 3 à 14. La résistance 19 sert à établir entre les courants traversant les enroulements 3 à 8 et 9 à 14 le rapport nécessaire à la reproduction optimale du champ magnétique résiduel à simuler du produit à contrôler. Les enroulements 3 à 8 et 9 à 14 (figure 1) sont fixés respectivement sur des supports 20 et 21. Le fonctionnement du dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique des produits ferromagnétiques selon l'invention consiste en ce qui suit. Quand on met en marche le générateur d'impulsions de courant étalonnées 17 (figure 2), on fait passer à travers les enroulements en anneau 3 à 14 des moyens 1 et 2 un courant produisant le champ magnétique. Le branchement en tête-bêche des enroulements en anneau 3 et 4, 5 et 6, 7 et 8 a pour effet l'apparition entre eux, respectivement dans les régions de travail 15 et 16 (figure 1), de champs magnétiques à gradient constant: dans les régions 15 et 16 ces champs sont de signes différents et subissent une décroissance linéaire à mesure qu'on s'éloigne du centre du dispositif, passent par une valeur nulle (en un point coïncidant avec le centre de symétrie) et changent de signe.Les enroulements en anneau 9 et 10, 11 et 12, 13 et 14 créent en outre dans les régions de travail 15 et 16 des champs magnétiques uniformes, de signe contraire, ce qui fait décaler le champ à gradient constant existant dans lesdites régions 15 et 16, respectivement, vers les domaines des valeurs rigoureusement positives et rigoureusement négatives, ce qui correspond à l'image de répartition du champ magnétique résiduel d'un produit à contrôler soumis à une aimantation bila térale et permet de vérifier le moyen de contrôle mag nétique correspondant. Les enroulements en anneau 3 et 8 corrigent alors l'effet déformateur qu'ont les enroulements en anneau 6 et 5, respectivement, sur les champs dans les régions de travail 15 et 16. Le même rôle est joué par les enroulements en anneau 9 et 14 par rapport aux enroulements en anneau 12 et 11, respectivement. La simultation du champ magnétique résiduel est voisine de l'image réelle du champ magnétique dû au produit à contrôler aimanté de part et d'autre, ce qui permet d'améliorer la précision d'étalonnage du moyen de contrôle magnétique à vérifier. REVENDICATION Dispositif pour l'étalonnage et la vérification des moyens de contrôle magnétique de produits ferromagnétiques, du type comportant un moyen (1) pour créer un champ magnétique uniforme et un moyen (2) pour créer un gradient constant de champ magnétique composé de deux enroulements en anneau principaux (3 et 4) coaxiaux et montés tête-bêche en série, caractérisé en ce que le moyen (2) pour créer un gradient constant du champ magnétique comprend quatre enroulements en anneau supplémentaires (5, 6, 7 et 8) formant avec les deux enroulements principaux (3 et 4) trois paires (3 et 4), (5 et 6)1(7 et 8) d'enroulements en anneau (3, 4, 5, 6, 7, 8), tandis que le moyen (1) pour créer un champ magnétique uniforme est réalisé sous forme de six enroulements en anneau (9, 10, 11, 12, 13, 14) formant, eux aussi, trois paires (9 et 10), ( li et 12), (13 et 14) d'enroulements en anneau (9, 10, 11, 12, 13, 14), les enroulements en anneau supplémentaires (5, 6, 7, 8) du moyen (2) pour créer un gradient constant du champ magnétique et les enroulements en anneau (9, 10, 11, 12, 13, 14) du moyen (1) pour créer un champ magnétique uniforme étant disposés dans l'axe des enroulements en anneau principaux (3 et 4) du moyen (2) de création d'un gradient constant du champ magnétique, les paires voisines (9 et 10), (11 et 12), (13 et 14) d'enroulements en anneau (9, 10, 11, 12, 13, 14) du moyen (1) de création d'un champ magnétique uniforme, et les paires voisines (3 et 4), (5 et 6), (7 et 8) d'enroulements en anneau (3, 4 , 5, 6, 7, 8) du moyen (2) de création d'un gradient constant de champ magnétique ont des centres de symétrie communs où l'on place le moyen de contrôle magnétique à vérifier, les enroulements en anneau (9, 10, 11, 12, 13, 14) du moyen (1) pour créer un champ magnétique uniforme dans chacune des paires (9 et 10), (11 et 12), (13 et 14) étant reliés tête-bêche en série, les paires d'enroulements en anneau (9 et 10), (11 et 12), (13 et 14) étant reliées entre elles en série cophasée, les enroulements en anneau supplémentaires (5, 6, 7, 8) du moyen (2) pour créer un gradient constant champ magnétique étant reliés tête-bêche en série,l'enroulement en anneau extrême (14) du moyen (1) pour créer un champ magnétique uniforme et l'enroulement en anneau extrême (8) du moyen (2) pour créer un gradient constant du champ magnétique étant reliés entre eux en série cophasée, les rayons (r1, r2) respectivement, des enroulements en anneau (9, 10, 11, 12, 13, 14) du moyen (1) et des enroulements en anneau (3, 4, 5, 6, 7, 8) du moyen (2) ayant pour expressions a ±b r1 = 40,16 + 0,54 arc tg ). (a - b); a -b r2 = (0,26 + 0,20 arc tg a + b ). a -b dans lesquelles a est la distance entre les paires d'enroulements en anneau (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14); ; b est la distance entre les enroulements en anneau (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14) dans une paire d'enroulements.