Brevet FR2662261A2 — publié le 19911122

FR 2662261 A2 19911122 FR 9006158 A 19900517 La présente invention est une addition au brevet intitulé "capteur de mesure des trois composantes du champ magnétique local", dont la demande a été effectuée le 25 novembre 1988 et a été enregistrée sous le numéro 88 15412. Cette invention concerne un dispositif de mesure de champ magnétique local, particulièrement destiné à être utilisé comme capteur d'allumeur à influence pour mines magnétiques. Les mines anti-véhicules présentent en général deux faces parallèles. La pose rapide de ces mines ne permet pas de choisir la face dirigée vers la cible, c'est-à-dire la face située vers le haut. Il est alors avantageux d'utiliser une charge explosive d'efficacité identique quelque soit la face située en vision directe de la cible. Ces charges explosives particulières doivent être initiées en des points géométriques différents selon le sens de pose sur le sol. n est donc nécessaire de connaître ce sens. De même la mine peut ne pas être posée parfaitement à plat sur le sol. L'axe de tir fait alors un angle avec la verticale du lieu. Certaines mines n'ayant qu'une faible efficacité lors de tirs inclinés sur des véhicules blindés, la connaissance de cet angle permet de mieux gérer les décisions de mise de feu afin d'optmiser les performances de la munition. L'addition à l'invention concerne un moyen permettant l'utilisation de la disposition selon revendication 1 pour fournir l'indication de sens de pose sur le sol et d'écart angulaire de l'axe de tir de la charge avec la verticale. Selon l'invention la pyramide est fixée à la mine de façon à ce que la base de cette pyramide soit parallèle aux faces horizontales de la mine. L'indication du sens du capteur, la pyramide ayant son sommet vers le haut ou pyramide ayant son sommet bas, et l'indication de l'écart angulaire de l'axe de la pyramide avec la verticale sont obtenus par une sphère en matériau conducteur, métal ou alliage, reposant sur une des 2 surfaces en forme de calotte sphérique dont le centre est situé sur l'axe de la pyramide, du même côté que le centre de la sphère, et tel que le rayon de chaque calotte sphérique soit plus important que le rayon de la sphère. Selon l'invention les centres des 2 surfaces, en forme de calotte sphérique, occupent une position telle que la sphère n'occupe pas la même position relative par rapport aux 3 sondes, lorsque le capteur est orienté pyramide sommet en haut ou pyramide sommet en bas. Selon l'invention, les calottes sphériques sont fixées par un moyen connu dans un fourreau cylindrique evidé en sa partie centrale qui forme ainsi un puits cylindrique. La calotte supérieure ferme le puits de manière étanche qui, selon l'invention, est rempli d'un fluide inerte, tel que pétrole ou huile silicone. Selon l'invention lorsque le capteur doit supporter des chocs importants, les calottes sphériques sont choisies parmi les matériaux isolants durs, tel que céramiques. Le fluide inerte annule les effets néfastes de ces chocs, par répartition des contraintes mécaniques dûes à l'accélération, évitant le marquage de la calotte sphérique sur laquelle s'appuie la sphère pendant le choc. Selon l'invention, la sphère peut être constituée sans inconvénient en métal ou alliage léger tel que l'aluminium ou le magnésium ou tout autre métal conducteur de l'électricité. Selon l'invention, le diamètre du puits et le rayon des calottes sphériques sont de taille suffisante pour que, lorsque l'axe du capteur fait avec la verticale un angle de 45" - ou plus selon l'application envisagée - la sphère affleure la surface latérale du puits. Selon l'invention, la détection du sens du capteur et de l'angle entre la verticale du lieu et l'axe de la pyramide, qui donne donc l'indication complète de l'axe de tir de la charge s'effectue par envoi dans la bobine d'étalonnage décrite dans la rédaction initiale du brevet, d'un échelon de courant et lecture dans un délai bref, de l'ordre de 20 à 40 microsecondes de la variation du champ magnétique instantané reçu par les 3 capteurs. La valeur du champ mesuré par les 3 capteurs dépend du champ incident émis par la bobine et des courants de Foucault transitoires générés pendant les premiers instants suivant l'alimentation de la bobine. Cette valeur du champ mesuré dépend donc, dans ces premiers instants, des positions relatives de la sphère et des sondes. Plus une sonde et un capteur sont proches et plus le champ magnétique reçu est faible, pendant les premiers instants car le champ reçu dû aux courants de Foucault est plus important. Selon l'invention, les 3 mesures des 3 champs reçus par les 3 sondes, effectuées au même instant que ce soit simultanément ou après 3 alimentations séquentielles de la bobine par un moyen de conversion analogique digitale connu, fournissent les indications désirées, de sens et d'angle entre la verticale du lieu et l'axe du capteur. Selon l'invention, les résultats des mesures n'étant pas d'exploitation simple, ils sont comparés à un tableau de valeurs préenregistrées et mémorisées. La recherche du carré de l'erreur minimale avec HMl , HM2, HM3 les champs mesurés, et Hijkl, Hijk2 , Hijk3 les valeurs préenregistrées du sens k (k prenant 2 valeurs seules), et des angles j et k de la verticale du lieu par rapport à 2 axes X et Y choisis orthogonaux, fournit alors, selon l'invention, le sens et les inclinaisons dans 2 plans orthogonaux de la verticale du lieu. Afin de limiter les calculs à la précision utile, les valeurs préenregistrées sont ,à titre d'exemple, pour des angles d'inclinaison maximum de 450 effectués tous les 5 degrés, ce qui nécessite donc 18x18x2 soit 648 calculs et comparaisons successives. Selon l'invention le volume de ces calculs n'a guère d'importance car ils ne sont effectués qu'une fois lors de la pose de la mine. Selon l'invention la bobine d'étalonnage, la sphère et les 2 calottes sphériques sont regroupées en un ensemble cylindrique appelé fourreau par la suite qui s'ajuste dans un trou central d'axe confondu avec l'axe de la pyramide. Une description préférentielle non limitative est représentée par les figures 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7. La figure 1 représente une coupe selon l'axe de la pyramide (1) du capteur en position verticale. La sphère conductrice (17) est supportée par la calotte sphérique (18). Le puits (19) est rempli de pétrole et est fermé par la calotte sphérique (20).Un joint de colle (21) assure l'étanchéité de cette dernière calotte. La première calotte (18) est soit collée, soit comme représentée figure 1, partie intégrale du fourreau (22) qui comporte en partie supérieure un épaulement (23), et une partie inférieure un filetage (24), permettant par l'écrou (25) l'immobilisation de l'ensemble pyramide (1) sur le support (3). La gorge (26) sert au bobinage de la bobine (6) , les fils de sortie de celles-ci étant protégés par les rainures (27) et (28). Les figures 2 et 3 représentent deux autres coupes du capteur, selon l'axe de la pyramide (1). La figure 2 représente le capteur dans une position telle que le sommet de la pyramide (1) soit orienté vers le bas. La figure 3 représente le capteur incliné de 30 degrés par rapport à la verticale, l'angle étant dans un plan passant par l'axe de symétrie d'une sonde (2). La figure 4 représente une vue de dessus du capteur, capot (14) enlevé. Les figures 5 et 6 représentent l'évolution temporelle des 3 signaux différentiels reçus par les 3 capteurs, avant et après l'instant où la bobine d'étalonnage est parcourue par le courant constant d'étalonnage. La figure 5 correspond à la position du capteur représenté figure 1, la figure 6 correspond à la position du capteur représenté figure 2. En traits pointillés la courbe d'évolution du champ de la sonde 1, correspondant au sens de la figure 5 a été tracée afin de servir de base de comparaison. La figure 7 correspond à la position du capteur représenté figure 3. Les rapports des tensions différentielles mesurées au temps To, T1 et T2, soit (VT2 -VTo) / (VT1 -VTo), montrent que ces rapports sont identiques pour les 3 capteurs, figure 5 et 6, mais de valeur différente d'une figure à l'autre. Elles ne diffèrent que par le sens du capteur. Elles différent de l'un à l'autre figure 7 car l'action des courants de Foucault est différente sur chaque capteur. REVENDICATIONS 1) Dispositif selon revendication 1 du brevet "capteur de mesures des trois composantes du champ magnétique local" enregistré sous le numéro 88 15412 carctérisé en ce qu'il comporte 1 sphère en matériau conducteur (17) placée dans un puits cylindrique (19) d'axe confondu avec l'axe de la pyramide (1) et de diamètre supérieur au diamètre de la sphère (17). 2) Dispositif selon la revendication 1 ci-dessus, caractérisé en ce que le puits est fermé par 2 calottes sphériques (18) et (20) d'axe confondu avec l'axe de la pyramide (1) et de rayon supérieur au rayon de la sphère (17). 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les 2 calottes (18) et (20) sont séparées par une distance supérieure au diamètre de la sphère (17) et placées de telle manière que la sphère (17) occupe, selon la position du capteur, 2 positions géométriquement différentes relatives aux positions des 3 sondes (2). 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de recherche de la position et du sens du capteur est obtenu par une mesure de la variation de champ magnétique dynamique obtenu par l'excitation de la bobine d'étalonnage (6) et la génération de courants de Foucault dans la sphère (17). 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la position est déterminée par recherche systématique du minimum d'erreur résultant de la comparaison entre des rapports de valeurs mesurées et une série de rapports de valeurs mémorisées. 6) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que la sphère (17) et les 2 calottes sphériques (18) et (20) sont placées dans un fourreau cylindrique (22) d'axe confondu avec l'axe de la pyramide (1). 7) Dispositif selon revendication 6 caractérisé en ce que le fourreau (22) comporte une gorge (26) dans laquelle est bobinée la bobine d'étalonnage (6) et 2 rainures longitudinales (27) et (28) destinées au passage des fils de sortie de la bobine (6). 8) Dispositif selon revendication 6 caractérisé en ce que le fourreau (22) comporte un épaulement (23) et un filetage (24) destiné à l'immobilisation de la pyramide (1) sur son support (3). 9) Dispositif selon revendication 2 et revendication 6 caractérisé en ce que le matériau des calottes (18) et (20) et du fourreau (22) peut être un matériau dur, céramique lorsque de fortes accélérations sont à craindre, et que le puits (19) est rempli de liquide amortisseur tel que pétrole ou huile de sislicone.