Brevet FR2693006A1 — publié le 19931231

i Dispositif d'asservissement d'un champ magnétique et procédé mettant en oeuvre ledit dispositif. La présente invention concerne le domaine de la commande et du contrôle des paramètres, notamment de l'intensité, d'un champ magnétique et a pour objet un dispositif d'asservissement d'un champ magnétique, ainsi qu'un procédé mettant en oeuvre ledit dispositif. Il existe actuellement déjà différents dispositifs pour la mesure et l'asservissement d'un champ magnétique. Ainsi, on connaît notamment, en tant que capteurs de mesure, faisant partie de dispositifs d'asservissement, les sondes à effet Hall, les éléments à résistance variable en fonction du champ magnétique environnant et les gaussmètres à bobine tournante. En outre, il est également connu de réaliser un asservissement d'un champ magnétique basé sur un signal d'absorption de résonance paramagnétique électronique ou de résonance magnétique nucléaire. Néanmoins, chacun de ces dispositifs et procédés de mesure et d'asservissements connus présente un ou plusieurs inconvénients quant à leurs performances ou à leurs possibilités de mise en oeuvre, à savoir, soit une résolution ou une précision de mesure et d'asservissement relativement faible, soit une plage de fonctionnement limitée, ou encore la nécessité de disposer d'un appareillage complexe, entraînant, notamment, des réglages longs et fastidieux. Le problème posé à la présente invention consiste par conséquent à concevoir un dispositif d'asservissement d'un champ magnétique présentant, d'une part, une très bonne résolution, ainsi qu'une très bonne précision de mesure et d'asservissement, d'autre part, une large plage de fonctionnement et, enfin, une structure simple permettant un réglage rapide, plus particulièrement de la valeur de consigne du champ magnétique à asservir. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif d'asservissement d'un champ magnétique, comportant un capteur disposé dans le champ magnétique à asservir et une boucle d'asservissement contrôlant le module d'alimentation de l'aimant générateur dudit champ magnétique, caractérisé en ce que le capteur se présente sous la forme d'un oscillateur hyperfréquence à résonateur au grenat d'yttrium ferreux, la boucle d'asservissement étant principalement composée, d'une part, d'un dispositif de traitement et de mise en forme du signal de mesure délivré par ledit capteur et, d'autre part, d'un dispositif de comparaison de la fréquence dudit signal de mesure avec celle d'un signal de référence et de génération d'un signal correcteur, relié au module d'alimentation de l'aimant à contrôler. L'invention a également pour objet un procédé d'asservissement d'un champ magnétique, mettant en oeuvre le dispositif décrit ci-dessus et caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à générer, par l'intermédiaire d'un oscillateur à résonateur au grenat d'yttrium ferreux, un signal de mesure dont la fréquence est proportionnelle à l'intensité du champ magnétique généré par l'aimant à contrôler, à mélanger ensuite ledit signal de mesure avec un signal de référence, puis à mélanger, après filtrage, le signal composé résultant avec un signal de consigne, au moyen d'un mélangeur harmonique, à démoduler le signal ainsi obtenu en effectuant une discrimination de fréquence et, enfin, à délivrer un signal de correction, fonction de l'écart de fréquence entre le signal composé et le signal de consigne, au module d'alimentation de l'aimant générateur du champ magnétique à asservir. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence au dessin annexé, dont la figure unique est un schéma synoptique du dispositif d'asservissement selon l'invention. Conformément à l'invention, et comme le montre la figure du dessin annexé, le dispositif d'asservissement d'un champ magnétique comporte un capteur 1 sous la forme d'un oscillateur hyperfréquence à résonateur au grenat d'yttrium ferreux, la boucle d'asservissement 2 étant principalement composée, d'une part, d'un dispositif 5 de traitement et de mise en forme du signal de mesure délivré par ledit capteur 1 et, d'autre part, d'un dispositif 6 de comparaison de la fréquence dudit signal de mesure avec celle d'un signal de référence, et de génération d'un signal correcteur, relié au module d'alimentation 3 de l'aimant 4 à contrôler. Selon une première caractéristique de l'invention, le dispositif de traitement est constitué par un mélangeur harmonique 7 lo combinant le signal de mesure issu du capteur 1 avec un signal de référence délivré par un oscillateur 8 à grande stabilité, le signal composé résultant étant soumis à un filtre passe-bande 9, ce dernier ne laissant subsister qu'une des composantes fréquentielles dudit signal composé. Comme le montre également la figure du dessin annexé, le dispositif 6 de comparaison et de génération d'un signal correcteur comporte un mélangeur harmonique 10 recevant le signal traité et mis en forme et le combinant avec un signal de consigne issu d'un synthétiseur hyperfréquence 11 programmable, et un discriminateur de fréquence 12 consécutif, relié à un générateur 13 de signal de correction correspondant, délivré au module d'alimentation 3. Ainsi, la différence de fréquences variable entre le signal de mesure filtré et le signal de consigne, fourni par le synthétiseur de fréquence programmé par l'utilisateur et qui dépend directement de la valeur du champ magnétique pour laquelle l'aimant 4 doit être asservi, est transformée en un signal à amplitude variable proportionnelle, exploité par le générateur de signal de correction 13. La constitution et le mode de fonctionnement des différents dispositifs électroniques 1, 3 et 5 à 13 décrits ci-dessus, connus de l'homme de métier, ne seront pas décrits de manière plus précise dans la présente demande. L'invention a également pour objet un procédé d'asservissement de champ magnétique, mettant en oeuvre le dispositif d'asservissement décrit précédemment, consistant essentiellement à générer par l'intermédiaire d'un oscillateur 1 à résonateur au grenat d'yttrium ferreux, un signal de mesure dont la fréquence est proportionnelle à l'intensité du champ magnétique généré par l'aimant à contrôler, à mélanger ensuite ledit signal de mesure avec un signal de référence, puis à mélanger, après filtrage, le signal composé résultant avec un signal de consigne, au moyen d'un mélangeur harmonique 10, à démoduler le signal ainsi obtenu en effectuant une discrimination de fréquence et, enfin, à délivrer un signal de correction, fonction de l'écart de fréquence entre le signal composé et le signal de consigne, au module d'alimentation 3 de l'aimant 4 générateur du champ magnétique à asservir. Grâce à l'invention, il est donc possible de réaliser un dispositif d'asservissement de champ magnétique permettant de mettre en oeuvre les techniques à très hautes résolution et précision de la mesure de fréquence dans le domaine des hyperfréquences, par l'intermédiaire d'un oscillateur comportant un résonateur à grenat d'yttrium ferreux, dont la fréquence du signal émis dépend linéairement du champ magnétique environnant. Les performances du dispositif d'asservissement conforme à l'invention sont de ce fait nettement supérieures à celles de l'ensemble des systèmes existant. En effet, il permet d'atteindre une précision de mesure et d'asservissement du champ magnétique de l'ordre de 10-6 avec une résolution d'environ 10-7 T et une plage opérationnelle s'étendant de 0,1 T à 1,2 T. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté au dessin annexé Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'asservissement d'un champ magnétique, comportant un capteur disposé dans le champ magnétique à asservir et une boucle d'asservissement contrôlant le module d'alimentation de l'aimant générateur dudit champ magnétique, caractérisé en ce que le capteur ( 1) se présente sous la forme d'un oscillateur hyperfréquence à résonateur au grenat d'yttrium ferreux, la boucle d'asservissement ( 2) étant principalement composée, d'une part, d'un dispositif ( 5) de traitement et de mise en forme du signal de mesure délivré par ledit capteur ( 1) et, d'autre part, d'un dispositif ( 6) de comparaison de la fréquence dudit signal de mesure avec celle d'un signal de référence et de génération d'un signal correcteur, relié au module d'alimentation ( 3) de l'aimant ( 4) à contrôler. 2 Dispositif d'asservissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif ( 5) de traitement est constitué par un mélangeur harmonique ( 7) combinant le signal de mesure issu du capteur ( 1) avec un signal de référence délivré par un oscillateur ( 8) à grande stabilité, le signal composé résultant étant soumis à un filtre passe-bande ( 9). 3 Dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif ( 6) de comparaison et de génération d'un signal correcteur comporte un mélangeur harmonique ( 10) recevant le signal traité et mis en forme et le combinant avec un signal de consigne issu d'un synthétiseur hyperfréquence ( 11) programmable, et un discriminateur de fréquence ( 12) consécutif, relié à un générateur ( 13) de signal de correction correspondant, délivré au module d'alimentation ( 3). 4 Procédé d'asservissement d'un champ magnétique mettant en oeuvre le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à générer, par l'intermédiaire d'un oscillateur ( 1) à résonateur au grenat d'yttrium ferreux, un signal de mesure dont la fréquence est proportionnelle à l'intensité du champ magnétique généré par l'aimant à contrôler, à mélanger ensuite ledit signal de mesure avec un signal de référence, puis à mélanger, après filtrage, le signal composé résultant avec un signal de consigne, au moyen d'un mélangeur harmonique ( 10), à5 démoduler le signal ainsi obtenu en effectuant une discrimination de fréquence et, enfin, à délivrer un signal de correction, fonction de l'écart de fréquence entre le signal composé et le signal de consigne, au module d'alimentation ( 3) de l'aimant ( 4) générateur du champ magnétique à asservir.