Brevet FR2639717A1 — publié le 19900601

La présente invention concerne un dispositif de mesure de champ magnétique local destiné à servir de capteur dans les applications telles que le contrôle de mobiles magnétiques ou leur destruction par mesure des variations de charnp magnétique qu'ils provoquent. Elle résout les difficultés techniques et économiques que présentent les senseurs destinés à ces applications. Actuellement; la mesure d'une composante du champ local s'effectue par plusieurs moyens. Le plus économique consiste a utiliser une structure plane constituée d'un film de matériau ferromagnétique et magnétorésistant, découpé et assemblé selon la technique du montage en point, et sur lequel un dépôt de barettes très conductrices fournit un moyen de mesure d'une composante choisie du champ magnétique local. Cette structure composée d'un film déposé et photo gravé profite des bas prix de revient de la technologie en couche mince. Elle sera appelée dans la suite de cet exposé sonde élémentaire. Cependant le procédé souffre d'un défaut physique qui rend son utilisation complexe et coûteuse. La mesure effectuée selon l'axe de la sonde élémentaire déterminé par construction dépend de l'état magnétique du film et de l'induction perpendiculaire à cet axe, donc de son ambiance de stockage et des perturbations magnétiques transitoires, telles que celles provoquées par une explosion nucléaire, ce qui rend alors le dispositif impropre à toute utilisation intelligente exploitant le vecteur champ magnétique dans sa totalité comme dans les allumeurs de mines anti-véhicules actuelles. Divers procédés ont été imaginés pour supprimer cet inconvénient, par exemple par l'adjonction à chaque sonde élémentaire d'une bobine créant une polarisation magnétique transversale constante telle que décrite dans la demande de brevet ND 88 06691 du 19/5/1988, ou par commutation de l'aimantation magnétique tranversale comme l'indiquent les notes techniques connues sur ce sujet. Ces procédés ont l'inconvénient de nécessiter ou une énergie importante ou une conception coûteuse. Le dispositif selon l'invention supprime ces défauts. Il comporte une pyramide triangulaire réguliére tronquée en matière thermoplastique ou thermodurcissable ou plus généralement amagnétique obtenue par moulage, de hauteur telle que les lignes de plus grandes pentes fassent entre elles un angle de 90, et à base et à faces tronquées pour diminuer les volumes inutiles et encombrants. A une distance de la plus grande base déterminée par une relation expliquée plus loin dans cet exposé, est usinée une gorge torique parallèle à cette base et dont la hauteur de la pyramide est l'axe. Dans cette gorge plusieurs tours d'un fil conducteur de l'électricité isole est bobiné. Trois sondes élémentaires sont collées sur les 3 faces de la pyramide de telle sorte que les 3 axes de sensibilité soient confondus avec les lignes de plus grande pente. Pour faciliter cette pose des alvéoles de taille identiques à celle des sondes sont aménagées dans les 3 faces de la pyramide. La position de la gorge torique est calculée pour que le vecteur champ magnétique généré au centre des sondes élémentaires soit parallèle a l'axe de sensibilité. Par sonde élémentaire, les 4 sorties correspondant à l'alimentation en courant électrique et à la tension de déséquilibre du pont sont soudées å un circuit imprimé soit en montage de surface soit en montage traversant. Lors de la mise en route du dispositif complet incluant le capteur triple décrit dans l'invention, les 3 ponts magnétorésistifs sont alimentés avec les tensions convenables conseillées par le constructeur. La tension de déséquilibre de chaque pont est mesurée et mémorisée, soient Vxo, Vyo, Vzo, ces tensions. Dans un deuxième temps, un courant constant est appliqué 9 la bobine décrite précédemment, créant un champ magnétique connu par calcul au droit de chaque sonde élémentaire, et dont la composante principale Hp est dans l'axe de sensibilité maximale, l'autre composante étant par son orientation sans influence. Les tensions de déséquilibre correspondantes Vxe, Vye, Vze sont mémorisées. La sensibilité de chaque sonde elémentaire et alors, à cet instant de Kx = Hp / (Vxe - Vxo) Ky s Hp / (Vye -Vyo) KZ = Hp / (Vze - Vzo) Ainsi les mesures effectuées ultérieurement sont rigoureuses. Une mesure a l'instant t, bobine non alimentée, des tensions de déséquilibre Vxt, Vyt, Vzt fournissent alors la valeur du champ vrai au droit de ia sonde: Hvx = (Vxt - Vxo) Hvy = (Vyt - Vyo) ky Hvz = (Vzt - Vzo) - kz Afin de s'affranchir des dérives dues à la température et des variations de sensibilité dûes aux impulsions électromagnétiques parasites, de temps en ternps la procédure d'étalonnage est recommencée. Selon l'invention, le dispositif comporte une bobine d'induction de plusieurs tours de fil conducteur de l'électricité, servant à générer un champ magnétique connu et identique sur les 3 sondes simultanément, dont l'alimentation cyclique et temporaire fournit un procédé d'étalonnage fiable de la sensibilité du capteur. Une description préférentielle de l'invention est donnée sur les figures annexées. La figure 1 montre une coupe de la pyramide (1) sur laquelle est collée une sonde élémentaire (2) soudée au circuit Imprimé (3). Une vis de fixation (4) immobilise la pyramide sur le circuit avant l'imprégnation totale (5) nécessaire pour assurer la robustesse mécanique lors des grandes accélérations de départ d'un obus par exemple. La bobine (6) est vue en coupe. Ses extrémités (7) sont soudées chacune å une connexion du circuit (9). Le tracé du champ magnétique émis est représenté par la ligne (8). La pyramide (1) comporte 3 zônes creuses obtenues par moulage ayant la forme des sondes élémentaires facilltant la pose précise et le collage des sondes La figure 2 représente une vue de dessus du dispositif. Le trait pointillé (9) est la trace sur le plan de la base de la pyramide La figure 3 représente une sonde commerciale montrant son axe de sensibilité H1 et son axe de polarisation influant sur- cette première H2. L'invention trouve son application dans tous les cas où un bas prix de revlent et une grande robustesse mécanique est nécessaire, pour exemple dans la conception des allumeurs de mines dispersables propulsées par obus. REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné à la mesure des 3 composantes orthogonales du champ magétique local caractérisé en ce qu il comporte 3 sondes magnétorésistantes (2) fixées sur les faces d'une pyramide triangulaire régulière, les axes de sensibilité etant orientés selon les 3 lignes de plus grandes pentes faisant entre elles des angles de 90 . 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pyramide (1) comporte à sa base une gorge torique d'axe confondu avec la hauteur de la pyramide. 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que cette gorge torique est remplle de plusieurs tours de fils conducteur formant bobine d' induction. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que cette bobine d'lnductlon sert à générer un champ magnétique connu et identique sur les 3 sondes simultanément. 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'alimentation cyclique et temporaire de cette bobine fournit un procédé d'étalonnage fiable de la sensibilité du capteur.