Brevet FR2977326A1 — publié le 20130104

MAGNÉTOMÈTRE VECTORIEL À HAUTE RÉSOLUTION ET DE HAUTE PRÉCISION DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine des magnétomètres vectoriels et plus particulièrement ceux à pompage optique. 10 ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les magnétomètres scalaires à pompage optique sont connus depuis plusieurs décennies. Ils sont basés sur la résonance magnétique entre raies Zeeman, amplifiée à l'aide d'un pompage optique. Par exemple dans un 15 magnétomètre de ce type utilisant une cellule d'hélium (4 He) les atomes d'hélium au niveau llSo sont excités au niveau métastable 23S1 au moyen d'une décharge HF. Ce niveau métastable 23S1 est divisé en un triplet Zeeman en présence d'un champ magnétique statique. Les atomes 20 du niveau 23S1 sont pompés optiquement vers le niveau 23P0 à l'aide d'un laser accordable. Il en résulte une déplétion différente des différentes raies du triplet, par excitation sélective au niveau 23P0. Les atomes ainsi excités retournent par émission spontanée au 25 niveau métastable 23S1. On induit une résonance magnétique entre les niveaux du triplet au moyen d'un champ RF à la fréquence de Larmor. L'amplitude du signal de résonance est amplifiée par le pompage optique. La résonance est observée au moyen d'un pic 30 d'absorption en sortie de la cellule. En pratique, le générateur du champ RF est asservi en fréquence sur le pic d'absorption au moyen d'une boucle PLL, et le module du champ magnétique (d'où le terme de magnétomètre scalaire} se déduit directement de la fréquence de résonance F à partir de la relation de Larmor Bo= F/y où y est le rapport gyromagnétique de l'électron. On trouvera une description détaillée d'un magnétomètre scalaire à pompage optique dans la demande FR-A-2 663 430 ou encore dans la demande FR-A-2 713 347. Plus récemment sont apparus des magnétomètres vectoriels, c'est-à-dire des dispositifs permettant la mesure de composantes du champ magnétique selon plusieurs axes. Un exemple de magnétomètre vectoriel est décrit dans la demande européenne EP-A-964260. Ce magnétomètre comprend outre un magnétomètre scalaire du type précité, trois enroulements conducteurs entourant la cellule et dont les axes forment un trièdre trirectangle. Chaque enroulement est excité avec un signal de fréquence distincte, soit F, pour l'axe Ox, F. selon l'axe Oy et F selon l'axe Oz. L'application d'un champ magnétique le long de l'axe Ox à la 25 fréquence F, modifie le module Bo du champ à mesurer, Bo, d'une quantité variant à fréquence F,. Le signal de sortie du magnétomètre scalaire, qui donne le module du champ, comprend une composante à la fréquence F. dont l'amplitude dépend de la projection du champ Bo sur 30 l'axe Ox. Une démodulation synchrone du signal d'intensité lumineuse ayant traversé le détecteur 3 permet ainsi d'accéder à cette composante. Il en va de même pour les autres axes 0y et Oz. On trouvera une présentation détaillée du principe de la mesure dans l'article de O. Gavrand et al. intitulé « On the calibration of a vectorial 4He pumped magnetometer publié dans Earth Planet Space, 53, pp. 949-958, 2011. La structure du magnétomètre vectoriel précité est rappelée en Fig. 1. Comme mentionné précédemment, il comporte un magnétomètre scalaire, délimité par le trait discontinu 2. Le magnétomètre scalaire comprend une cellule 10 remplie d'hélium, un laser 14 émettant un faisceau une longueur d'onde accordée à la différence d'énergie entre les niveaux 23P0 et 23S1 de 4He, un polariseur 16, délivrant un faisceau polarisé rectilignement 17, un photodétecteur 24 recevant le faisceau 18 ayant traversé la cellule, un circuit d'asservissement de fréquence 21 contrôlant un générateur de fréquence RF 22, un estimateur de fréquence 26 et un circuit de décharge HF 30. Le circuit de décharge 30 fait passer les atomes d'hélium du niveau fondamental llSoau niveau métastable 23S1 au moyen d'une décharge électrostatique haute fréquence entre deux électrodes placées dans la cellule. Le générateur de fréquence RF alimente en courant une bobine 56 entourant ou placée à proximité de la cellule 10 de manière à engendrer un champ radiofréquence au sein de cette dernière. Ce champ RF induit une résonance magnétique entre les niveaux du triplet Zeeman. La bobine 56 et le polariseur 16 sont 4 solidarisés mécaniquement, par exemple à l'aide d'un contact tournant, de manière à ce que toute rotation appliquée au polariseur entraîne une rotation de même angle de la direction du champ RF. La bobine 56 et le polariseur sont en outre montés de sorte que le champ RF soit aligné dans la direction de la polarisation. Un circuit d'asservissement 40 contrôle le moteur 46 réglant la position angulaire du polariseur 16 et donc du champ RF. Plus précisément, le circuit d'asservissement 40 contrôle la direction de polarisation, de manière à obtenir une amplitude maximale du signal de résonance. En sus du magnétomètre scalaire 2, le magnétomètre vectoriel comprend trois enroulements conducteurs Ex, Ey, Ez, orientés respectivement selon trois axes Ox, 0y, Oz de directions sensiblement orthogonales. Ces enroulements alimentés par trois générateurs Gx, Gy, Gz, chacun réglé sur une fréquence propre, soit F,, P; et E, respectivement. Ces enroulements ont été représentés de manière déportée pour des raisons de visibilité mais en pratique ils sont situés autour de la cellule. Un circuit 70 effectue un traitement du signal délivré par l'estimateur de fréquence 26, généralement, un signal fournissant le module Bo du champ à mesurer. La sortie de l'estimateur de fréquence 26 fait l'objet d'une démodulation en phase et en quadrature à chacune des fréquences F", F; et F. Les démodulateurs en phase sont notés Dx, Dy, Dz alors que les 30 démodulateurs en quadrature sont notés D'x, D'y, D'z. Ces dernières reçoivent les signaux de modulation déphasés à l'aide des retards quart d'onde 31, 32, 33 ou des moyens de déphasage équivalents. Les composantes en phase et en quadrature, à chacune des fréquences F,, Fy et F- sont fournies au module de calcul 34 qui en déduit les composantes de Bo selon les axes Ox, 0y et Oz. Le magnétomètre vectoriel illustré en Fig. 1 donne de bons résultats mais présente toutefois des performances en résolution et en précision bien inférieures aux performances intrinsèques du magnétomètre scalaire qu'il utilise. On rappelle tout d'abord que la résolution d'un magnétomètre est la plus petite variation de champ magnétique qu'il peut détecter alors que sa précision est l'écart type des valeurs mesurées par rapport à la valeur réelle du champ magnétique. L'erreur de précision possède une composante de justesse et une composante de fidélité. Ces limitations en résolution et précision sont essentiellement dues au fait que les amplitudes de modulation du champ magnétique selon les axes Ox, 0y, Oz, dénommées ci-après amplitudes de modulation vectorielle, ne peuvent être choisies trop élevées sous peine de nuire à la linéarité du capteur et d'introduire une distorsion de mesure. En outre, les amplitudes de modulation vectorielle et les fréquences de modulation doivent être choisies suffisamment faibles pour respecter les conditions d'excitation adiabatique. On dit que l'excitation est adiabatique lorsque le signal RF de résonance « voit le champ magnétique efficace (champ ambiant plus composante modulée) comme un champ statique, autrement dit lorsque les variations de champ sont suffisamment lentes par rapport à la largeur fréquentielle du pic de résonance. En pratique pour un champ ambiant à mesurer de l'ordre de 50pT (intensité du champ magnétique terrestre), les amplitudes de modulation vectorielle ne peuvent guère dépasser 50 nT pour une fréquence de modulation de l'ordre d'une dizaine de Hertz. De ce fait, la résolution pour chacune des composantes du champ est également de l'ordre de 50 nT alors que celle du magnétomètre scalaire est de l'ordre d'une dizaine de pT. La résolution du magnétomètre vectoriel est donc dégradée de 3 ordres de grandeur par rapport à celle du magnétomètre scalaire correspondant. En outre, dans les mêmes conditions de mesure, et une précision sur les amplitudes de modulation vectorielles de l'ordre de 1 pT, la précision du magnétomètre vectoriel ne peut descendre en deçà de 1 nT. Le but de la présente invention est par conséquent de proposer un magnétomètre vectoriel de résolution et 20 de précision améliorées. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention est définie par un dispositif de mesure des composantes d'un champ 25 magnétique ambiant comportant : un magnétomètre scalaire à pompage optique comprenant une cellule remplie d'un gaz, une source laser émettant un faisceau lumineux, un polariseur polarisant rectilignement ledit faisceau selon une 30 direction de polarisation, un photodétecteur recevant le faisceau polarisé ayant traversé la cellule et fournissant un signal électrique, une bobine entourant la cellule, alimentée par un générateur radiofréquence et dont l'axe coïncide avec ladite direction de polarisation, des moyens d'asservissement en fréquence recevant ledit signal électrique et asservissant la fréquence du générateur radiofréquence à la fréquence de Larmor, un estimateur de fréquence estimant la fréquence du signal radiofréquence générée par ledit générateur, le magnétomètre scalaire fournissant un signal représentatif du module du champ magnétique dans lequel est située la cellule à partir de la fréquence ainsi estimée ; - deux enroulements conducteurs, d'axes distincts, disposés autour de la cellule, respectivement alimentés par deux générateurs de fréquences distinctes, des moyens de démodulation adaptés à démoduler le signal fourni par le magnétomètre scalaire en phase et en quadrature aux deux fréquences distinctes et à fournir les composantes spectrales de ce signal à ces deux fréquences, des moyens de calcul déterminant à partir desdites composantes spectrales et du module champ magnétique ambiant, les composantes selon trois axes orthogonaux du champ magnétique ambiant ; dans lequel - les deux enroulements conducteurs et la bobine sont solidaires mécaniquement d'un support orientable, les axes des deux enroulements conducteurs et de la bobine étant situés dans un même plan ; - ledit support est monté sur des moyens d'orientation, de manière à pouvoir orienter ledit plan sensiblement orthogonalement à la direction du champ magnétique ambiant. Selon un exemple de réalisation, les moyens d'orientation comprennent un goniomètre amagnétique. Alternativement, les moyens d'orientation reçoivent un signal de contrôle fonction de l'intensité des composantes dudit champ magnétique selon les axes des deux enroulements conducteurs. Les fréquences distinctes F,, F, et les amplitudes bm,hm, des signaux générés par lesdits deux générateurs sont avantageusement choisies de sorte que les produits bm,F, et bm,F, remplissent les conditions d'excitation adiabatique. Les axes des deux enroulements conducteurs sont 15 choisis de préférence orthogonaux. Les moyens de calcul déterminent les composantes Bx et By du champ magnétique ambiant sur les deux axes des enroulements conducteurs et en déduisent la composante selon un axe orthogonal aux deux axes 20 précédents au moyen de la relation Bz =(B02_B2_Br2y'- où Bo est le module du champ magnétique ambiant mesuré. Selon une première variante, le module du champ magnétique ambiant est préalablement fourni par le magnétomètre scalaire en absence d'alimentation des 25 deux enroulements conducteurs et est stocké dans les moyens de calcul. Selon une seconde variante, le module du champ magnétique ambiant est obtenu par les moyens de calcul à partir de la composante spectrale à la fréquence 30 nulle du signal fourni par le magnétomètre scalaire. La composante spectrale à la fréquence nulle, Be(0), peut être préalablement corrigée, par les moyens de calcul, d' un offset égal à (B,2+B,2)/2Be(0). L'invention concerne également un procédé de mesure des composantes d'un champ magnétique ambiant au moyen du dispositif de mesure défini plus haut, dans lequel : a) on détermine la direction du champ magnétique ambiant, avant de mettre sous tension ledit dispositif, et on oriente ledit support de manière à ce que le plan contenant les axes des enroulements conducteurs et l'axe de la bobine soit sensiblement orthogonal à la direction du champ magnétique ambiant ; b) on procède à la mesure du champ magnétique ambiant au moyen du magnétomètre scalaire, après avoir mis sous tension ledit dispositif mais en absence d'alimentation des deux enroulements conducteurs ; c) on alimente les deux enroulements conducteurs par les générateurs de fréquences distinctes ; d) les moyens de calcul déterminent les composantes du champ magnétique ambiant selon les axes des deux enroulements conducteurs à partir des composantes spectrales, aux deux fréquences distinctes, du signal fourni par le magnétomètre scalaire à l'étape c) et en déduisent la composante orthogonale à ces deux axes à partir du module du champ magnétique ambiant obtenu à l'étape b). L'invention concerne enfin une autre variante du procédé de mesure des composantes d'un champ magnétique ambiant au moyen du dispositif défini plus haut, dans lequel : a) on alimente les deux enroulements conducteurs par les générateurs de fréquences distinctes, après avoir mis ledit dispositif sous tension ; b) on oriente le plan contenant les deux axes des enroulements conducteurs et l'axe de la bobine, sensiblement orthogonalement à la direction du champ magnétique ambiant en minimisant les amplitudes des composantes du champ magnétique mesuré selon ces deux axes ; c) les moyens de calcul déterminent le module du champ magnétique ambiant à partir de la composante de fréquence nulle du signal fourni par le magnétomètre scalaire d) les moyens de calcul déterminent les composantes du champ magnétique ambiant selon les axes des deux enroulements conducteurs à partir des composantes spectrales, aux deux fréquences distinctes, du signal fourni par le magnétomètre scalaire et en déduisent la composante orthogonale à ces deux axes à partir du module du champ magnétique ambiant obtenu à l'étape c). La composante spectrale à la fréquence nulle, Befi.(0), peut être préalablement corrigée d'un offset égal à (Bz +B;)l2Be(0) , où BX et By, sont les composantes du champ magnétique ambiant selon les axes des deux 30 enroulements conducteurs. Selon un exemple avantageux de réalisation, les moyens de calcul déterminent une variation de la fonction de transfert du magnétomètre scalaire en fonction de la fréquence, corrigent lesdites composantes spectrales, aux deux fréquences distinctes, pour compenser cette variation, les composantes du champ magnétique ambiant étant alors déterminées à partir des composantes spectrales ainsi corrigées. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La Fig. 1 représente un magnétomètre vectoriel connu de l'état de la technique ; La Fig. 2 représente de manière schématique un magnétomètre vectoriel selon un mode de réalisation de 15 l'invention ; La Fig. 3 représente de manière schématique un procédé de mesure des composantes du champ magnétique ambiant au moyen du magnétomètre de la Fig. 2, selon une première variante de l'invention ; 20 La Fig. 4 représente de manière schématique un procédé de mesure des composantes du champ magnétique ambiant au moyen du magnétomètre de la Fig. 2, selon une seconde variante de l'invention. 25 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le principe de base de l'invention est de superposer au champ magnétique ambiant à mesurer un champ modulé orthogonal à ce dernier. Cette configuration permet des amplitudes de modulation 30 vectorielle sensiblement plus élevées que dans l'état de la technique sans pour autant affecter la linéarité de la mesure car le module du champ efficace ne varie alors que faiblement. La Fig. 2 représente un magnétomètre vectoriel selon un mode de réalisation de l'invention. Ce magnétomètre est basé comme précédemment sur un magnétomètre scalaire à pompage optique, 2'. Les éléments portant les mêmes numéros de référence qu'en Fig. 1 sont identiques ou similaires. Le magnétomètre scalaire 2' comporte comme précédemment un laser accordable 14, un polariseur 16, une cellule 10 remplie de gaz, par exemple d'hélium, un photodétecteur 24 recevant le faisceau laser polarisé ayant traversé la cellule 10, un circuit de décharge 30 faisant passer les atomes de gaz à un niveau excité (dans le cas de l'hélium au niveau métastable 23SI) au moyen d'une décharge électrostatique haute fréquence, un circuit d'asservissement de fréquence 21 recevant le signal électrique du photodétecteur et pilotant la fréquence du générateur RF 22 alimentant la bobine. L'asservissement est réalisé sur le pic d'absorption de la cellule et la fréquence correspondante est la fréquence de Larmor associée au champ magnétique dans lequel elle est située. La structure du magnétomètre scalaire 2' est toutefois plus simple que celle du magnétomètre scalaire 2. En effet, celui-ci ne possède pas de moteur 46 faisant varier la polarisation du faisceau laser à l'entrée de la cellule 10, et par conséquent pas de circuit d'asservissement 40. Le polariseur 16 est fixe par rapport à la bobine 56 et délivre un faisceau polarisé rectiligne ayant pour direction de polarisation l'axe de celle-ci. Autrement dit, le champ RF excitant les atomes de gaz coïncide avec la direction de polarisation du faisceau laser incident. Le magnétomètre scalaire 2' fournit un signal représentatif du module du champ magnétique dans lequel se situe la cellule (par exemple la fréquence de Larmor correspondante). A la différence de la Fig. 1, le magnétomètre vectoriel ne comporte ici que deux enroulements conducteurs Ex et Ey destinés â moduler le champ magnétique appliqué à la cellule. Les axes Ox, 0y des deux enroulements conducteurs Ex et Ey sont distincts et avantageusement choisis orthogonaux. L'axe de la bobine 56 (par conséquent la direction du champ RF) et les axes Ox, 0y sont situés dans un même plan. Les générateurs Gx et Gy alimentent les enroulements conducteurs Ex et Ey avec des signaux périodiques, typiquement des signaux sinusoïdaux, de fréquences distinctes 1,', et F',, dénommés ci-après signaux de modulation vectorielle. Comme précédemment, ces signaux sont également utilisés pour effectuer une démodulation en phase et en quadrature du signal de mesure issu du magnétomètre scalaire. Le module de calcul 34 du circuit de traitement 70' reçoit les composantes en phase et en quadrature démodulées aux fréquences 1,', et F. Dans une étape précédente, le module de calcul 34 a préalablement stocké en mémoire 30 le module du champ ambiant Bo comme expliqué plus loin. Les composantes Bx et B, sont obtenues à partir des composantes spectrales de l'intensité du champ, aux fréquences F et F comme dans l'art antérieur. En revanche, la troisième composante est déduite de la relation : = B2 B2j"'2 o x y La bobine 56 et les enroulements Ex et Ey forment un ensemble 80, solidaire mécaniquement d'un support orientable 85. Ce support est monté sur des moyens 10 d'orientation (non représentés), mécaniques ou électromécaniques, pour orienter et maintenir les axes des enroulements conducteurs Ex et Ey, ainsi que la direction du champ RF, dans un plan sensiblement orthogonal au champ magnétique ambiant. 15 Selon un exemple des réalisation, les moyens d'orientation peuvent être un goniomètre amagnétique. Ce dispositif ne génère ni ne perturbe le champ magnétique ambiant. Il fournit l'orientation angulaire du champ magnétique et permet d'orienter le support 20 dans la direction de ce dernier. Les moyens d'orientation peuvent être pilotés par un signal de contrôle, extérieur ou non au magnétomètre vectoriel, indiquant la direction du champ magnétique ambiant. Par exemple, ce signal de contrôle peut être 25 fourni par un magnétomètre angulaire. Alternativement, ce signal de contrôle peut être généré par magnétomètre vectoriel lui même, lors d'une phase de calibration grossière, comme expliqué plus loin. Dans tous les cas, l'orientation du support dans 30 la direction du champ magnétique peut être réalisée avec une précision relativement grossière, de 1% à (1) 0,1%, de préférence égale à 0.1%. 11 est important de comprendre que cette orientation a pour but de se placer dans des conditions de mesure à faible niveau de distorsion, et non de connaître précisément l'orientation du champ magnétique ambiant. L'orientation précise de ce dernier est, quant à elle, donnée par la mesure des composantes du champ ambiant. Le champ magnétique efficace, c'est-à-dire effectivement appliqué à la cellule, peut être représenté par : Beff = Bo + + bm eJ27,F.,( y où Bo est le vecteur magnétique du champ ambiant, et bmye.12e''' les champs magnétiques respectivement engendrés par les enroulements conducteurs Ex et Ey . Les vecteurs bmy et bmy sont sensiblement orthogonaux à Bo de sorte que l'extrémité du vecteur Baf parcourt une ellipse dans le plan Oxy. On choisira en outre avantageusement bmy=bmy pour minimiser la distorsion. Les amplitudes bm,= bmy = bmy 1 sont choisies avantageusement d'un à deux ordres de grandeur plus faibles que l'amplitude du champ ambiant Bo (pour des fréquence de modulation de quelques Hz à 20Hz), soit à des niveaux 10 à 100 fois supérieurs utilisés dans l'art antérieur. L'intensité Bat du champ efficace ne variant que faiblement dans le temps, le magnétomètre reste en régime linéaire et l'on peut atteindre une résolution et une précision de la mesure des composantes vectorielles du champ, de 10 à 100 fois meilleures que celles de l'art antérieur. (2) et bmy 1 On choisit en outre les produits bmF et bmF suffisamment faibles (inférieurs à 10.5 voire à 10-6 T.Hz) pour rester en régime d'excitation adiabatique. Pour des fréquences de modulation inférieures à 20 Hz, le respect de ce critère se traduit par une borne supérieure des amplitudes bm, et bmy de l'ordre du millième de l'intensité du champ ambiant. Par exemple, on pourra prendre pour la mesure du champ magnétique terrestre bm.'=bm,=lnT, F'=20Hz et P-;=9Hz. La mesure des composantes bm,. et bm, peut être utilisée dans une phase grossière de calibration aux fins de l'orientation du support. Dans un tel cas, un signal de contrôle est généré de sorte à minimiser bi-(B,,,, +B,21"2, c'est-à-dire à orienter les axes Ox et 0y 15 orthogonalement au champ ambiant. La Fig. 3 représente de manière schématique un procédé de mesure des composantes du champ magnétique ambiant au moyen du magnétomètre vectoriel de la Fig. 20 2, selon une première variante de l'invention. Dans une première étape 310, avant de mettre sous tension le magnétomètre vectoriel pour éviter toute perturbation électromagnétique, on détermine à l'aide du goniomètre amagnétique la direction du champ 25 magnétique ambiant Bo et on oriente le support 85 de sorte que le plan contenant l'axe de la bobine 56 et les axes Ox, 0y des deux enroulements conducteurs soit orthogonal au champ magnétique ambiant. Après avoir mis sous tension le magnétomètre 30 vectoriel en 320, mais en absence de génération de 17 signaux de modulation vectorielle, le module Bo du champ magnétique ambiant est mesuré en 330 par le magnétomètre scalaire 2' et stocké dans les moyens de calcul 34 pour une utilisation ultérieure. A l'étape 340, les générateurs Gx et Gy sont activés et injectent les signaux de modulation vectorielle dans les enroulements conducteurs Ex et Ey respectivement. A l'étape 360, on détermine les composantes B,,, B, du champ ambiant à partir des composantes spectrales de Be aux fréquences et F; et l'on en déduit la composante B, grâce à la relation (1) à partir du module Bo obtenu à l'étape 330. Alternativement, selon une variante non représentée, la mesure de Bo n'est pas effectuée lors d'une étape distincte 330, préalablement à la génération des signaux de modulation vectorielle, mais simultanément à la détermination des composantes B,,B,, à l'étape 360. Selon cette variante, le module Bo est obtenu par la composante DC du signal représentatif de fourni par l'estimateur de fréquence 26. Le module Bo est donc donné par la composante spectrale de Be, à la fréquence nulle. Quelle que soit la variante, divers prétraitements 25 ou post-traitements peuvent être envisagés dans les moyens de calcul. Par exemple, les moyens de calcul peuvent optionnellement corriger à l'étape 350 les composantes spectrales pour tenir compte de l'évolution de la 30 fonction de transfert du magnétomètre scalaire en fonction de la fréquence, comme expliqué dans le brevet EP-B-1 344 075. Les composantes spectrales de Befr sont alors compensées de la variation de la fonction de transfert préalablement à l'obtention des composantes By, B,, la composante B, se déduisant de la relation (1) comme précédemment. En outre, lorsque le module Bo est obtenu au moyen de la composante spectrale DC de Bert, celle-ci peut être avantageusement corrigée de manière à compenser le 10 battement des composantes aux fréquences B-,"F; avec elles-mêmes. En effet, ce battement induit une composante parasite à la fréquence nulle, d'intensité sensiblement égale à b'/2B0. Le module Bo est alors estimé non plus comme Be(0) mais est corrigé comme 15 suit : Bo eff (0) - (Bx + ) / 2Bee.(0) (3) où Bep) est la composante DC du spectre de Be. Optionnellement, en 370, une transformation des composantes hç, B,, B, peut être prévue pour obtenir des composantes dans un repère orthonormé du magnétomètre, non lié au support. D'autres traitements 25 utilisant une calibration, un filtrage de mesures successives pour améliorer le rapport signal sur bruit, peuvent être également envisagés sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 20 La Fig. 4 représente de manière schématique un procédé de mesure des composantes du champ magnétique ambiant au moyen du magnétomètre vectoriel de la Fig. 2, selon une seconde variante de l'invention. Après que le magnétomètre vectoriel ait été mis sous tension en 410, les signaux de modulation vectorielle sont générés par Gx et Gy et injectés dans les enroulements conducteurs Ex et Ey, en 420. Le support 85 est orienté en 430, de manière à minimiser les composantes B, et B, ou, de manière équivalente, la composante transversale B,. Les composantes DC et aux fréquences T'",j'y font optionnellement l'objet d'un prétraitement à l'étape 440. Le prétraitement de la composante DC peut être la correction exprimée par la relation (3). Les composantes aux fréquences 17x,F', peuvent subir le même traitement que celui de l'étape 350 déjà décrite. On procède en 450 à la détermination du module Bo et des composantes B,,B,' à partir des composantes 20 spectrales aux fréquence 0, 17,d7,, respectivement, préalablement corrigées en 440 ou non, et l'on déduit la composante B, de la relation(l) ; Enfin, on procède optionnellement à un post-traitement des composantes B,,B,,B, comme décrit en 25 relation avec l'étape 370. REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure des composantes d'un champ magnétique ambiant comportant : un magnétomètre scalaire à pompage optique comprenant une cellule (10) remplie d'un gaz, une source laser (14) émettant un faisceau lumineux, un polariseur (16) polarisant rectilignement ledit faisceau selon une direction de polarisation, un photodétecteur recevant le faisceau polarisé ayant traversé la cellule et fournissant un signal électrique, une bobine (56) entourant la cellule, alimentée par un générateur radiofréquence (22) et dont l'axe coïncide avec ladite direction de polarisation, des moyens d'asservissement en fréquence recevant ledit signal électrique et asservissant la fréquence du générateur radiofréquence à la fréquence de Larmor, un estimateur de fréquence estimant la fréquence du signal radiofréquence générée par ledit générateur, le magnétomètre scalaire fournissant un signal représentatif du module du champ magnétique dans lequel est située la cellule à partir de la fréquence ainsi estimée ; - deux enroulements conducteurs (Ex, Ey), d'axes (Ox, 0y) distincts, disposés autour de la cellule, respectivement alimentés par deux générateurs (Gx, Gy) de fréquences (h-,,F) distinctes, des moyens de démodulation (Dx,D'x; Dy,D'y) adaptés à démoduler le signal fourni par le magnétomètre scalaire en phase et en quadrature aux deux fréquences distinctes et à fournir les composantes spectrales de ce signal à ces 21 deux fréquences, des moyens de calcul (34) déterminant à partir desdites composantes spectrales et du module champ magnétique ambiant, les composantes selon trois axes orthogonaux (Ox,Oy,Oz) du champ magnétique ambiant ; caractérisé en ce que : - les deux enroulements conducteurs (Ex,Ey) et la bobine sont solidaires mécaniquement d'un support orientable (85), les axes des deux enroulements conducteurs et de la bobine étant situés dans un même plan ; - ledit support (85) est monté sur des moyens d'orientation, de manière à pouvoir orienter ledit plan sensiblement orthogonalement à la direction du champ magnétique ambiant. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'orientation comprennent un goniomètre amagnétique. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'orientation reçoivent un signal de contrôle fonction de l'intensité des composantes dudit champ magnétique selon les axes des deux enroulements conducteurs. 4. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fréquences distinctes I;'x,17; et les amplitudes bm,bm, des signaux générés par lesdits deux générateurs sont choisies de sorte à ce que les produits binxiv, et bm,T',, remplissent les conditions d'excitation adiabatique. 5. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les axes des deux enroulements conducteurs sont orthogonaux. 6. Dispositif de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de calcul déterminent les composantes hç et B, du champ magnétique ambiant sur les deux axes (Ox,Oy) des enroulements conducteurs et en déduisent la composante selon un axe (Oz) orthogonal aux deux axes précédents au moyen de la relation Bz=(B02-Bx2-BIoù Bo est le module du champ magnétique ambiant mesuré. 7. Dispositif de mesure selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module du champ magnétique ambiant est préalablement fourni par le magnétomètre scalaire en absence d'alimentation des deux enroulements conducteurs et est stocké dans les moyens de calcul (34). 8. Dispositif de mesure selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module du champ magnétique ambiant est obtenu par les moyens de calcul à partir de la composante spectrale à la fréquence nulle du signal fourni par le magnétomètre scalaire. 9. Dispositif de mesure selon la revendication 8, 30 caractérisé en ce que la composante spectrale à la23 fréquence nulle, Beif(0), est préalablement corrigée, par les moyens de calcul, d' un offset égal à (.13+B,2)/2Bett(0) 10. Procédé de mesure des composantes d'un champ 5 magnétique ambiant au moyen du dispositif de mesure de la revendication 1, caractérisé en ce que : a) on détermine (310) la direction du champ magnétique ambiant, avant de mettre sous tension ledit dispositif, et on oriente ledit support (85) de manière 10 à ce que le plan contenant les axes des enroulements conducteurs et l'axe de la bobine soit sensiblement orthogonal à la direction du champ magnétique ambiant ; b) on procède à la mesure (330) du champ magnétique ambiant au moyen du magnétomètre scalaire, 15 après avoir mis sous tension ledit dispositif mais en absence d'alimentation des deux enroulements conducteurs ; c) on alimente (340) les deux enroulements conducteurs par les générateurs de fréquences 20 distinctes (F,,17,); d) les moyens de calcul déterminent (360) les composantes du champ magnétique ambiant selon les axes des deux enroulements conducteurs à partir des composantes spectrales, aux deux fréquences distinctes, 25 du signal fourni par le magnétomètre scalaire à l'étape c) et en déduisent la composante orthogonale à ces deux axes à partir du module du champ magnétique ambiant obtenu à l'étape b). 11. Procédé de mesure des composantes d'un champ magnétique ambiant au moyen du dispositif de mesure de la revendication 1, caractérisé en ce que : a) on alimente (420) les deux enroulements conducteurs par les générateurs de fréquences distinctes (I), après avoir mis ledit dispositif sous tension ; b) on oriente le plan (II) contenant les deux axes des enroulements conducteurs et l'axe de la bobine, sensiblement orthogonalement à la direction du champ magnétique ambiant en minimisant les amplitudes des composantes du champ magnétique mesuré selon ces deux axes ; c) les moyens de calcul déterminent (450) le module du champ magnétique ambiant à partir de la composante de fréquence nulle du signal fourni par le magnétomètre scalaire ; d) les moyens de calcul déterminent (450) les composantes du champ magnétique ambiant selon les axes des deux enroulements conducteurs à partir des composantes spectrales, aux deux fréquences distinctes, du signal fourni par le magnétomètre scalaire et en déduisent la composante orthogonale à ces deux axes à partir du module du champ magnétique ambiant obtenu à 1' étape c) . 12. Procédé de mesure selon la revendication 11, caractérisé en ce que la composante spectrale à la fréquence nulle, Be(0), est préalablement corrigée d'un 2 offset égal à (Bx+B2 ,)/2Be.(0) où et sont les 25 composantes du champ magnétique ambiant selon les axes des deux enroulements conducteurs. 13. Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendication 10 à 12, caractérisé en ce que les moyens de calcul déterminent une variation de la fonction de transfert du magnétomètre scalaire en fonction de la fréquence, corrigent (350, 440) lesdites composantes spectrales, aux deux fréquences distinctes, pour compenser cette variation, les composantes du champ magnétique ambiant étant alors déterminées (360, 450) à partir des composantes spectrales ainsi corrigées.