FR 2665543 A1 19920207 FR 9010089 A 19900802 -'À CAPTEUR DE CHAMP MAGNFIOUE A HAUTE SENSIBILITE La présente invention concerne le domaine des capteurs de champ magnétique, magnétomètres ou gradientmètres. A l'heure actuelle, dans le domaine de la détection des champs magnétiques ou des masses magnrtiques, on coinait des cap- teurs relativement précis et performants à haute sensibilité tels que les magnétomatres à résonance magnrtique nucléaire ou les magrnétomtres à supraconducteur fonctionnant à l'hélium liquide. Un inixnvcnient évident de ce type de magn Et C Mtre réside dans leur coût très élevé et, en outre, en oe qui c Dexoe les magnétomatres à supraconducteur, dans leur durée de vie limi- tée (il n'est pas possible de maintenir pendant une très longue durée et dans des conditions d'utilisation courantes des tempé- ratures suffisamment basses pour le fonctionnement d'un supracon- ducteur). Ainsi, on utilise actuellement de façcon courante des magnètomatres de type "fluxgate" dont la structure et le fonc- tionnement vont être rappelés en relation avec la figure 1 et qui présentent l'avantage d'un coût relativement raisonnable En effet, il faut garder en mémoire que les magrntomètres, direc- tionnels ou non-directionnels, sont couramment utilisés pour détecter des variations du champ magnétique terrestre liées à la préseone ou au passage d'objets métalliques ou de sources de champ magnétique et doivent alors être déployés en grand nombre. À La figure 1 illustre très scnatiquement un magnéto- mètre du type fluxgate pour en expliquer le princxipe de fcction- nement Un tel magnétaomtre, destiné a être placé dans un champ magnétique B, coprend un noyau magnétique saturable 1 de perméa- bilité magnétique élevée Un enroulement 2 alimenté par une ten- sion d'excitation alternative Ve permet d'amener périodiquemant le noyau magnétique à l'état de saturation. Quand le noyau magnétique est saturé, le champ magné- tique B n'est sensiblement pas perturbé par ce rnoyau et les lignes de champ sont, par exemple, droites cmme cela est repré- senté par les lignes en traits pleins de la figure 1 Par contre, quand le noyau magnétique n'est pas saturé, les lignes de champ se resserrent pour passer préférentiellement dans ce noyau magrné- tique en raison de sa perméabilité élevée Ces lignes de champ sont représentées par des traits en pointillés en figure 1. Un enroulement détecteur 3 placé au voisinage du noyau 1 créant la perturbation dans le champ magnétique sera source d'une tension V dont la fréque fondamentale correspond à la fréquee d'excitation, cette tension étant caractéristique des variations du flux traversant l'enroulement 3 et donc indirecte- ment de la valeur du champ B dans lequel est placé le disposi- tif Dans la figure, l'enroulement détecteur 3 a été représenté conne encerclant le noyau saturable 1 Ceci est possible, puisque l'effet des spires opposées de l'enroulement d'excitation 2 s'annule On notera toutefois que l'enroulement de détection pourrait être disposé à un autre emplacement dans le champ. De tels magc tatres de l'art antérieur sont de struc- ture relativement simple mais présentent 1 l'ir énient d'une faible sensibilité, qui ne dépasse pas 100 microvolts/n T Du fait de oette faible sensibilité, on est amené à utiliser un enroule- ment détecteur haut et à grand nxxmbre de spires Il en résulte, si le champ à mesurer n'est pas hangène, une erreur de mesure liée à l'influence du gradient de champ (termes non-diagoncaux du tenseur gradient). Ainsi, un objet de la présente invention est de prévoir un capteur de champ magnétique de structure simple et de haute sensibilité. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un mag Mtaiêtre dont la précision est peu affectée par d'éven- tuels gradients de champ. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un capteur de champ magnétique dont la précision est peu affectée par des variations de température et par le vieillissement. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un capteur de champ magrnétique pouvant délivrer une information utile directaement sous forme numérique. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel capteur utilisable en gradientmètre de structure simple et de haute sensibilité. Pour atteindre ces objets, la présente invention pré- voit un capteur de champ magnétique à haute sensibilité oempre- nant un circuit magrétique à haute perméabilité; des moyens d'excitation permettant de saturer périodiquement ce circuit; deux bobinages identiques bobinés symétriquement autour de parties symétriques du circuit magnétique; un premier et un second condrensateur identiques, respectivement connectes aux bornes de chacun des bobinages; et des moyens de mesure de la différence des flux magnétiques traversant lesdites parties. Selon un nmode de réalisation de la présente invention, la capacité des cxxondensateurs est choisie en relation avec la valeur des inductances des bobinages et avec la périodicité du signal d'excitation pour que les deux oondex Lnsateurs soient chargés par la tension générée aux bornes des bobinages pendant les phases de désaturation du circuit magnétique, que les deux circuits résonants formés par chaque assemblage d'un condrensateur et d'un bobinage entrent en oscillations libres pendant les pha- ses de saturation du circuit magnétique, et que les comutations du signal d'excitation surviennent pendant oes oscillations libres tandis que la différence des tensions aux bornes des bobi- nages s'est inversée par rapport à la comtutation précédente. Les bobinages sont de préférence cncentrés vers le plan équatorial du circuit magrnétique saturable. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les moyens de mesure comanprennent des toyens de détection d'une tension générée par la différence de flux, des moyens de détec- tion synhroe de oette tension fournissant un signal redressé, des noyens d'intégration du signal redressé, et des moyens de réinjection du signal redressé dans les moyens de détection. Les moyens de détection sont constitués par les bobi- nages susmentionnés ou par une bobine auxiliaire entourant l'ensemble du circuit magnetique. Ce capteur présente notamment les avantages suivants grande sensibilité, grande stabilité à long terme, faible bruit propre, faibhle consommation de puissance, directionnalité, simplicité de réalisation, excellent rapport performances/prix, bande passante large allant du continu à quelques kilohertz En outre, coroe on le verra, les informations de champ peuvent être disponibles directement sous forme numérique. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1, décrite précéd ent, illustre le fonc- tionrnement d'un magnétaomtre classique de type fluxgate; la figure 2 A représente de façon schmatique l'élément détecteur d'un magn Mtcomtre selon la présente invention; les figures 2 B et 2 C représentent à plus grande échelle des parties de la figure 2 A; la figure 3 représente sous forme de schtna électrique le détecteur de la figure 2; les figures 4 A-4 B, 7 A-7 B, et 1 OA-10 B représentent des exemples de tensions et de oourants susceptibles d'apparaitre dans un circuit selon la présente invention, respectivement en l'abserne de chranp magnétique, en présence de champ magrnétique en régime transitoire, et en présence de champ magnértique en régime établi; les figures 5, 8 et 11 représentent la façon dont des points du xoyau magnértique diamétralement opposés et situés sensiblement dans le plan équatorial paroeurent le cycle d'hysté- résis dans le cas respectif des figures 4, 7 et 10; les figures 6 A-6 F, 9 A-9 F, 12 A-12 H représentent la façon dont évolue la saturation du noyau magrnétique, respectivement dans le cas des figures 4, 7 et 10; la figure 13 représente divers c Ercegrams de fonc- tiornement d'un circuit selon la présente invention; la figure 14 représente un détecteur selon la présente invention associé à un circuit de mesure de type analogique; la figure 15 représente un détecteur selon la présente invention associé à un circuit de mesure de type numérique; la figure 16 représente une variante à bobine auxi- liaire du capteur selon la présente invention; et la figure 17 représente une variante du capteur selon la présente invention utilisable en gradientmâtre. ST Ri UCTURE ET FO INNEENT IXJDU CAPTEUR La figure 2 A représente de façon scnatique un détec- teur de champ magnétique selon la présente invention Ce détec- teur, d'axe Oz, comnprend un circuit magnétique à haute perméa- bilité 10, de préférence fermé, autour duquel est enroulé un bobinage d'excitation t Le bobinage 4 est représenté seulement de façon partielle en figure 2 A pour simplifier cette figure Il reçoit une tension d'excitation Ve périodique d'amplitude suffisante pour placer à chaque période le circuit magnétique 10 dans son état de saturation Autour du circuit magrnétique 10 sont également placés deux bobinages i et L 2 parallèles et co E cts en opposition par rapport au flux d'excitation Dans le cas o le circuit magnétique a une forme torique et présente un axe de détection Oz, comme oela est représenté, oes bobinages Li et I 2 seront disposés autour de portions équatoriales diamétralement opposées du tore, A et B. Chacun des bobinages h, L 2 est ccrúncté à un conden- sateur C 1, C 2 Les inductances k 1 et I 2 sont identiques de même que, de préférence, les condensateurs C 1 et C 2 La valeur des condensateurs Ci et C 2 sera explicitée plus en détail ci-après. Vs 1 et Vs 2 désignant les tensions aux bornes de chacun des circuits résonants et Vou t la différence entre oes tensions obtenue, par exemple, en interconne tant 1 'une des bornes des condensateurs Ci et C 2 et en analysant la différence de tension entre les deux autres bornes de oes crndensateurs, ou bien en utilisant la sortie d'un bobinage supplémentaire de détection du type du bobinage 3 de la figure 1. Comme l'illustre la figure 3, o les tirets symbolisent le couplage magrnétique variable entre les bobinages LA, Là et L 2, tandis que le noyau magrnétique change d'état de saturation, par suite des inversions de sens de la tension d'excitation Ve appliquée à l'enroulement d'excitation La, il se développe dans les bobinages L 1 et L 2 des tensions V 1 et V 2 et, come chacune des inductaixnces est fermée sur un condensateur, il circulera dans chacun des circuits Ll C 1, L 2 C 2 des ourants I 1 et I 2- On va examiner ci-après l'évolution de ces tensions et courants en l'absence et en présence de champ magnétique exté- rieur, en régime transitoire et en régime établi. 1 Cas d'un champ magnétique extérieur nul En l'absence de champ magnétique extérieur, il est clair que, si les inducta Rnces et les condensateurs sont respecti- vement identiques, ces tensions et ces courants seront iden- tiques; et les bobinages Ih et L 2 sont connectes pour que la tension Vo t soit nulle. Dans oe cas, perndant une inversion du champ dans le circuit magnétique, les bobinages I et 12 seront la source de courants circulant dans un sens propre à s'opposer à oette inver- sion de champ Ces courants chargent les cxiondensateurs respectifs Ci et C 2 Dès que le circuit magrnétique est saturé, il n'y a plus de variation de champ dans les bobinages LI et I 1; on se trouve en présence d'un circuit résonant classique à inductance-capacité et les condensateurs se chargent et se déchargent dans les induc- tances à la fréquence de résoneace du circuit résonant. Le fncrtionement du capteur se comprendra mieux en relation avec les figures 4 A à 6 F La figure 4 A représente 1 'évo- lution du courant Ie dans le bobinage d'excitation 1 et du courant I dans les bobinages Ih et lh (I = I 1 = I 2) et la figure 4 B représente l'allure des tensions, Ve étant l'allure de la tension dans l'enroulement d'excitation quand une commande en créneaux Veo lui est appliquée et Vs = Vs 11 = V 52 étant l'allure de la tension dans les bobinages Ih et h 2. Sur les figures 4 A-4 B, divers instants to à t 8 sont indiqués et les états de saturation du noyau magnétique sont représentés de façoe correspnxante en figures 5 et 6 A à 6 F La figure 5 représente un cycle d'hystérésis pour un point situé dans le plan équatorial du capteur, c'est-à-dire à l'intérieur de l'un des bobinages Ih ou Ih Les figures 6 A à 6 F indiquent l'état magnétique du circuit magnétique 10, les régions non-saturées étant hachurées et les régions saturées laissées en blanc. En ce qui concerne le cycle d'hystérésis apparaissant en figure 5 (et les cycles d'hystérésis des figures 8 et 11), on notera que le matériau est non saturé dans les parties verticales du cycle d'hystérésis, et saturé dans les parties horizontales de oelui-ci On appellera coude de saturation positif le oude situé dans le premier quadrant, coude de désaturation positif le coude situé dans le deuxième quadrant, oude de saturation négatif le coude situé dans le troisième quadrant, et oude de désaturation négatif le coude situé dans le quatrième quadrant Ces appela- ticons supposent que le cycle d'hystérésis est parcouru dans le sens trigonométrique. A l'instant to (figure 6 A), l'ensemble du circuit magnétique aborde le coude de désaturation rnégatif. Entre to et tl, les deux coxndensateurs Ci et C 2 se chargent grâce aux courants démag Mtisants dont sont le siège les bobinages 1 et L, Pendant toute la partie quasi verticale du cycle d'hystérésis précédant ti, le circuit magnétique est désa- turé (figure 6 B), et le champ H vaut à peu près le champ coer- citif Hc du matériau magnétique employé Le couplage magnétique entre les trois bobinages LE, IL et L 2 est alors maximum. Au temps t 2 (figure 6 C), le circuit magnétique arrive au coude de saturation car les courants I 11, I, 2 ont de moins en moins ter 5 ance à s'opposer au courant I, (ceci car I Ci et 2 I C 2 forment des circuits oscillants) Progressivement, le secteur désaturé du circuit magnétique diminue, au fur et à mesure que le champ démagnétisant des bobines It et L 2 diminue A cet instant t 2, les régions polaires du circuit magnétique sont déjà beaucoup plus saturées que les points équatoriaux car, dans ces régions polaires, les champs démagnétisants des bobinages Li et L 2 sont beaucoup plus faibles. A l'instant t 3, (figure 6 D) on peut considérer que la totalité du circuit magnétique est saturée; alors la valeur des inductances Ia et L 2 diminue considérablement, ce qui provoque la décharge des cxndensateurs C et C 2 Les champs créés par les courants Is et 1 12 vont alors s'ajouter au champ d'excitation He, contribuant à saturer beaucoup plus le matériau que ne l'au- rait fait HI seul Ceci est un avantage pour un tel capteur, car oet effet contribue à parfaitement désaimanter le matériau après qu'il ait été soumis, peut être accidentellement, à un champ très fort alors qu'il était hors tension (c'est l'effet de "rmmoire" rencontres sur certains capteurs fluxgate). Si le courant d'excitation Ie était maintenu suffisam- ment élevé pour que tout le rnoyau magnétique reste saturé, alors les deux circuits Ik Cl et L 2 C 2 oscilleraient quasi-librement à leur fréquenoe de résonance, en suivant une sinusoïde amortie exponentiellemnt. Sur la figure 4, entre les instants t 3 et t 4, on observe le début de cette oscillation libre, créant lorsque I 1 et I 2 sont positifs des champs H 1 et H 2 s'ajoutant au champ d'excitation HL. Si, au temps t 5, on commence à inverser la tension d'excitation Ve, peu de temps après, au temps t 6, le noyau magrné- tique va approcher du coude de désaturation positif. A un instant t 7 (figure 6 E), les zones polaires sont déjà désaturées, alors que les régions équatoriales sont encore saturées, car les courants déagnétisants I 1 et I 2 tendent à retarder l'arrivée de oes régions dans la zone désaturée. A partir de l'instant t 8 (figure 6 F), l'ensemble du circuit magnétique est de nouveau désaturé, ce qui augmente considérablement le couplage magnrétique entre IL et q 1 d'une part, 1, et L 2 d'autre part, provoquant la recharge des aconden- sateurs C 1 et C 2 avec une polarité inverse de oelle qui était présente en t U, grâcoe aux courants démagrétisants I, et I,2. A partir de t 6, on observe une situation symétrique de celle décrite entre to et t 6. 2 Cas d'un champ magnétique extérieur non nul 2.1 Régime transitoire On cxonsidère maintenant le cas o, à un instant t 5, un champ extérieur Ho non nul est appliqué sur le détecteur (figures 7 A-7 B, 8, 9 A-9 F) Dans le cycle d'hystérésis de la figure 8, comme ci-après dans le cycle d'hystérésis de la figure 11, on a symbolisé par une croix un point A du plan équatorial disposé dans le bobinage L et par un rond un point B du plan équatorial disposé dans le bobinage 2- Le champ HI s'ajoute au champ d'excitation He sur l'un des bobinages I, et L 2, tandis qu'il s'en retranche sur l'autre bobinage Ainsi, la partie du circuit magnétique correospc Kant à l'un des bobinages Il et 12 arrivera dans l'état de saturation avant l'autre, c'est-à-dire que l'un des deux circuits résonants passera avant l'autre de la phase de charge du oe Xkenlsateur à la phase d'oscillation. Supposons que le circuit entrant le premier dans la phase d'oscillation (au temps t 10) soit Iq Cl, et que le circuit LC 2 l'entame au temps t 11. Conre le ordxensateur Ci a été chargé pendant moins longtemps que C 2, les amplitudes du courant et de la tension de ses oscillations libres sont plus fahibles que oelles de C 2. Si on abandonnait ce circuit en maintenant le courant d'excitation Ie suffisamment élevé pour que tout le noyau magrnétique reste saturé, alors les deux circuits h C et 2 C 2 oscilleraient quasi-librement à leur fréquence de réso- nance, les deux courants suivant deux sinusoides amorties expo- nentiellement, légèrement déphasées Si, au début des oscil- lations libres du circuit Ih Ci, il existe des différences de courants I(t 10 o)= I 51 (tlo)-Is 2 (t 10)et de tensions i V(to 0)=Vs 1 (tl O)-V 2 (tl O), ces différences vont alternati- vement croître et décroître. C'est cette différence de tension qui est indicative du champ extérieur appliqué, et le choix convenable de l'instant de commutation, ta, est fondamental pour que la différence de tension intégrée soit maximale. Si on inverse la tension d'excitation VO à un ins- tant ta o: * i V(tx) s'est inversée par rapport à 81 V(t O), et * i V(t") a été amplifiée par rapport à i V(t 1 o), alors, peu de temps après, à l'instant t 14, les points équato- riaux diamétralement opposés du circuit magrnétique vont rentrer dans le coude de désaturation positif, avec une différence de tension de charge des condensateurs CQ et C 2 plus grande en valeur absolue qu'au début des oscillations libres, et de pola- rité inversée. Au temps ts 15, les bobinages Ih et L 2 subissent sensi- blement les mêmes variations du flux d'excitation -d'I /dt, mais les tensions qui vont permettre de recharger les c O Exrensateurs C et C 2 sont différentes; il s'agit sur le circuit L Ci, de Vl(t 15) d'e/dt, et sur le circuit Q 2 C 2,de V 2 (t 15) - d Oe/dt En oséque, le courant de charge de Ci qui pos- sédait en t I 4 la tension la plus faible, va être plus élevé que le ourant de charge de C 2. En t 17, le courant Is 2 n'est plus assez grand pour s'opposer à la saturation du point B oemnaxdée par le courant d'excitation, et le circuit Q C 2 entame son oscillation libre. Is 2 augmente alors très rapidement, créant une forte variation de flux au point A, induisant une tension élevée sur Lh, tendant à charger C 1 jusqu'à t 18. En t 18, le point A devient saturé grâoe au ourant d'excitation et au courant Is 2, la valeur de l'inductance Li diminue très rapidement, et c'est 4 C 1 qui entame son oscillation libre. On doit remarquer que la différence t 18-t 17 est, si les conditions rrx Des pour to sont remplies, supérieure à tll-tlo - Pendant la demi-période suivante, les mnmes ph Inomées ont lieu, tendant à amplifier de plus en plus la différenoe de tensions et de ourants des deux circuits L Ci, et à réduire l'ouverture du secteur DOD' (représenté par les doubles flèches aux temps t 15 et t 17 sur les figures 9 C et 9 E). Ainsi, deux phlernexes différents tendent à amplifier la dissymétrie du capteur engernrée par l'apparition du champ extérieur H O à l'instant t: 1 ) l'amplification de la différence de tension de charge de Cq et C 2 pendant les oscillations libres (phaixioe de pompage); et 2 ) l'amplification de la différence d'amplitude et de phase des courants de charge de Cq et C 2 pendant les phases o le noyau magnértique est désaturé. L'amplification mentionnée en 10 ) s'effectue alors que le matériau magnétique est totalement saturé; elle bénéficie d'un bruit propre extrênnt fahible, car le matériau saturé ne géndre plus du tout de bruit de type Barkhausen. Le bon syrnhrcnisme des impulsions positives et nrga- tives du courant d'excitation avec les inversions des tensions de charge des cnensateurs Ca et C 2 assure l'amplification de la différence de ces tensions de charge et de la différeie de phase de ces charges Le coefficient d'amplification que l'on peut obtenir avec ce système dépend essentiellemaent des phases respec- tives du courant d'excitation et des deux tensions de charge des condensateurs Ce coefficient peut être ajusté entre 1 si par exemple 1 'inversion du signal d'excitation survient à l'instant t 19, et une valeur extrê nt grande si on laisse cette différence de tensions augmenter Le réglage optimum dépend de la stabilité de l'oscillateur cmianardant l'excitation; plus celui- ci est stable en fréquerne et en rapport cyclique, plus on peut avoir de gain avec ce procédé Dans ce but, on utilisera un oscillateur à quartz (stabilité en fréquence) suivi d'un diviseur de fréque (stabilité en rapport cyclique). L'amplification de type 2 ) présente deux intérêts majeurs. Premnièraent, elle s'effectue essentiellement autour des coudes de saturation et de désaturation du circuit magnéti- que, ces deux coudes représentant des polarisations magnértiques o les nmécanismes d' aimantation se font essentiellement par rota- tion des moments magnétiques de spin, et non par déplacament des parois de Bloch, générateurs des sauts de Barkhausen. Deuxièmement, on n'amplifie pas le bruit erneré par le matériau ferrcagntique, aome c'est le cas sur les capteurs fluxgate habituels Au contraire, on intègre l'énergie de ce bruit pendant toute la phase o l'on traverse le cycle d'hysté- résis (entre les instants to et t 3 sur la figure 4 par exemple), ce qui tend évidemment à augmenter le rapport signal/bruit (ce bruit pouvant être considéré à valeur nmoyenne nulle, et de fré- quence supérieure à la fréquenoe d'excitation). En cexséquence, oe deuxième type d'amplification a aussi lieu dans des conditions o le bruit généré est extrrmement faible. Il résulte de oes deux remarques que la polarisation magrnétique originale du détecteur selon l'invention permet d'uti- liser un noyau magnétique donrné de manière réellement optimale, du point de vue du rapport signal sur bruit En n'utilisant qu'un matériau magnétique de qualité moyenne on peut assez facilement, de oette manière, atteindre des différenxes de tensions de charge entre les deux condxensateurs d'un volt par nanotesla de champ extérieur avec des bobines Li et L 2 coprenant une centaine de spires. 2.2 Régime permanent En régime établi, si le capteur évolue dans les mâmes codix Utions (mêmes oscillations du courant d'excitation Ie et même champ extérieur H), la différence de tension &z V(t) va, au bout d'un certain nombre de périodes, se stabiliser, oe qui permet de ne pas obtenir un dispositif totalement bistable. Les figures l OA-10 B, 11, et 12 A-12 H illustrent de manière plus détaillée, le passage des points A et B du circuit magnétique en désaturation (instants compris entre t 14 et ts 8 sur la figure 7). Ces figures représentent la suite des figures 7 A-7 B, 8 et 9 A-9 F, o le même champ Ho est appliqué au capteur et qu'un certain nombre de périodes s'est écoulé pour amplifier suffisam- ment la différence des tensions et courants des circuits I 4 C et L 2 C 2 En pratique, oe nombre de périodes est très faible. Soit t 20 l'instant o tous les courants sont à peu près nuls, et ou la somme des ampères-tours preésents autour du circuit magnétique est nulle A cet instant, la tension de charge de Ci est inférieure en valeur absolue à celle de C 2 Le courant d'excitation tend alors à renverser 1 ' aimantation du circuit magnétique. A l'instant t 21 apparaissent le long du circuit magné- tique deux petites régions o le matériau magnétique comenre à se désaturer Ces régions ne sont pas situées aux pôles du capteur, car les courants I, et I 42 sont différents, rompant la symétrie de ce capteur I 31 étant plus grand que I 2, il tend à maintenir le côté 1 plus lcrgtemps en saturation que le côté 2 ne l'est par Is 2. Ces deux régions désaturées s'étendent progressivement le long du circuit magnétique. A un instant t 22 le point B est désaturé, et le point A est encore saturé. A cet instant, le couplage magnétique entre le bobinage d'excitation 1 % et le bobinage L 2 est complet; oe couplage étant beaucoup plus fort que du côté n l, ce sont les amperes- tours démagnétisants de L 2 seul qui tendent à s'opposer aux amres-tours magnétisants du circuit d'excitation, et la différence entre les courants Is 1 et Is 2 n'a plus tendance à augmenter. A partir d'un instant t 23, tout le circuit magnétique est désaturé, et oeci jusqu'à l'instant t 24 o les c Orkensateurs Ci et C 2 sont rechargés, et leurs courants de charge ne sont plus suffisants pour s'opposer à l'arrivée en saturation positive. Peu de temps après, à l'instant t 25, naissent deux ré- gions o le circuit magnétique est saturé en premier A nouveau, iomme I 31 et Is 2 sont différents, oes régions n'apparaissent pas vers les pôles du détecteur Elles apparaissent du côté n 2 car, le Courant 1 12 étant plus faible qu'I, il s'oppose morins au courant d'excitation Ie qui tend à entraîner le circuit vers la saturation positive. Le ouplage magnétique entre L 1 et It est donc encore très grand, alorsqu'il est faible entre 1 % et L 2 Ceci tend à maintenir le côté n l un peu plus longtemps en désaturation, dncc à amplifier la différerne de phase entre le début des oscilla- tions des deux circuits i Cl et L 2 C 2. Ensuite, par exemple à un instant t 26, le secteur saturé s'alllonge et permet à L 2 C 2 de démarrer les oscillations libres Le courant I 2 augmente alors très vite, et crée un champ élevé sur le côté n l s'additionnant au champ He, ceci tendant à saturer la région du point A et à accélérer le passage de L 1 Ci à la phase d'oscillations libres Ce phénoiene tend à réduire la différence de phase entre le début des oscillations libres des deux circuits L CI et L 2 C 2 En effet, le passage d'un des deux circuits en oscillations libres a tendance à favoriser le passage de l'autre circuit dans cette phase. A un instant t 27, le circuit magnétique est totalement saturé, et les deux circuits oscillent librement. En résumé, la différence de couplage magnétique entre Le et LI d'une part, et Le et L 2 d'autre part, qui contri- buait à l'amplification de la différence des courants lorsque oelle-ci était faible, permet de stabiliser cette différence lorsque celle-ci est importante. L'ensemble de ces phéenomenes d'amplification et de stabilisation permet de linéariser la réponse de ce détecteur autour d'un champ Ho nul, ce qui permet d'envisager son utilisa- tion dans une boucle de contre réaction en champ. CIRCIJITS DE SORTIE D'INFORMATIONS L'information sur la difference entre les tensions Vs 1 et Vs 2 peut être exploitée de très nombreuses manières au choix de l'utilisateur du capteur selon la présente invention L'un des modes d'exploitation de cette différene, fournissant un signal directennt proportionnel au champ appliqué au capteur consiste à * intégrer sur une période la valeur redressée de cette dif- férence Come on le voit en figure 10, la différence des ten- si Ons V^ 1 ^, VW 2 s'annule à l'instant t 28, et est ensuite négative pour devenir positive entre des instants t 29 et t 30 Le décalage entre les instants t 28, t 29 et t 30 et l'instant d'origine t 20 est sensiblement constant et sensiblement indépeant de l'intensité du champ magrntique. La figure 13 représente en A le signal de conmmaide de l'enroulement d'excitation, Ve O O; en B un signal à fréquence double, Vei; en C l'allure du signal Vout pour un champ détecté positif ayant par exemple une valeur de l'ordre de 1 n T; en D l'allure de oe signal en l'absence de champ appliqué; en E l'allure de ce signal pour un champ appliqué de sens oppose à celui illustré en C Pour redresser le signal correspoxdant à celui illustré en C, on pourra, en tenant ompte du fait que les retards entre les instants t 32 et t 34 et t 36 sont pratiquemnt constants, utiliser un signal tel que celui illustré en figure 13 courbe F o l'on peut voir des créneaux d'une première polarité entre les instants t 32 et t 34, et des créneaux d'une deuxième polarité entre les instants t 34 et t 36 En fournissant le signal Vout non inversé entre les instants t 32 et t 34 et inversé entre les instants t 34 et t 36, on obtient un signal de détection tel qu'illustré dans la courbe G de la figure 13 La valeur moyenne de ce signal fournit une indication de la valeur du champ à mesurer Ho. Le circuit illustré en figure 14 permet d'atteindre ce résultat Les bornes inférieures des codensateurs Ci et C 2 des deux circuits résonants Ia C 1 et L 2 C 2 sont interoerrn es, la borne supérieure du condensateur Ci est reliée à la masse, et la borne supérieure du condernsateur C 2 fournit le signal de détec- tion qui est appliqué par l'intermédiaire d'un circuit de fil- trage 20 à un amplificateur adapteur d'impédance 21 La sortie de l'adaptateur 21 est appliquée à la borne d'entrée inverseuse ou noninverseuse d'un amplificateur 22, la commutation étant assurée par un commutateur 23 actionné au rythme des créneaux illustrés en figure 13 F La sortie de l'amplificateur 22 est intégrée dans un intégrateur 24 et appliquée à un amplificateur de courant 25 dont la sortie est renvoyée sur le point de connexion de l'inductance L 2 et du condensateur C 2 en tant que courant de contre-réaction La valeur du champ au niveau du détecteur pourra être fournie par lecture de la tension aux bornas d'une résistance 26 oennectée à la sortie de l'amplifi- cateur de courant 25. On notera que la détection et la réaction en courant, au lieu de se faire sur les bobinages L 2, L 1 pourrait se faire sur une bobine auxiliaire, comme illustré sur la figure 16 En plus des deux bobinages L et r 2 qui seront alors uniquement connectés à leurs condensateurs respectifs Ci et C 2, une troisième bobine L 3 entourant le circuit magnétique sera seule reliée au montage électronique de détection et de contre réac- tion. Le circuit de la figure 15 illustre un mode de mesure numérique du champ Les sorties 30 et 31 du capteur sont reliées aux entrées d'un comparateur de tension par rapport à une valeur nulle 32, dont la sortie (+ 1 en code binaire) est appliquée à une des deux entrées d'une porte OU Exclusif 33 L'autre entrée de la porte 33 est comemandrée par les créneaux illustrés en figure 13 F, et la sortie logique de la porte 33 est appliquée à l'entrée cnanxant le cimptage/décomptage d'un compteur 34 actionné par une horloge 35 Les sorties du compteur 34 fournissent des infor- mations binaires oorrespcxxant à la valeur moyenne du champ H 0. Ces sorties sont reliées, par l'intermédiaire d'un convertisseur de tension numérique-analogique 36, à un amplificateur de courant 37 qui assure une contre réaction sur les enroulements Li, b 2. On notera que les deux types de montages précédemment décrits peuvent être utilisés simultarnément sur le mâme capteur, par exemple avec le circuit de détection et de contre réaction numérique de la figure 15 affecté à une moesure "grossière" du champ Hi, et le circuit analogique de la figure 14 dédié à une moesure "fins" du champ H 0. On a décrit préoédemment, de façon générale et en rela- tion avec des modes de réalisation particuliers, un capteur de champ magnétique et des systèmes de mesure A partir de ces explications, les détails de mise en oeuvre apparaitront claire- ment à l 'homme de l'art qui pourra en outre apporter diverses variantes et modifications à ce qui a été décrit. Par exemple, pour constituer le rnoyau magnétique, on pourra réaliser sur un support torique à section en U d'acier inoxydable amagnétique un enroulement de feuillets de mumétal qui présente une perméabilité relative de 100 000 Toutefois, un inconvénient connu d'un tel matériau est que le mumntal est sensible à la magnétostriction et que son coefficient de pernéa- bilité relative est susceptible de varier fortement En outre, des pertes par courant de Foucault apparaissent dans l'acier irnxydable On pourra donc utiliser préférentiellement un maté- riau magnétique amorphe qui présente une très faible magné- tostriction et dont le coefficient de dilatation est pratiquement nul ce qui permet de l'utiliser sur un support isolant L'en- semble des rubans constituant le noyau magnétique pourra avoir par exemple une section de 0,2 x 0,08 mim. Alors que ce circuit magnétique a été décrit coere étant de forme torique, on pourra choisir des circuits magnéti- ques de forme rectangulaire à coins arrondis ou à bras multi- ples La forme de ce circuit et des bobinages d'excitation et de détection associés pourra être choisie pour favoriser une grande variation des coefficients de couplage magnétique entre ces bobi- nages, pour améliorer le caractère directionnel du détecteur, ou pour réduire encore sa sensibilité à un gradient de champ magné- tique. Dans un mode de réalisation pratique, l'enroulement d'excitation a été bobiné régulièrement sur toute la circonfé- rence du tore magnétique. Par ailleurs, le nombre de tours de l'enroulemant d'excitation sera choisi en fonction du courant d'excitation Ie disponible et du diamètre du tore du circuit magnétique et pourra par exemple être de l'ordre de 2 000 spires pour un diamâtre de l'ordre de quelques centimètres. Le rxxombre de tours des enroulements détecteurs sera choisi pour permettre d'obtenir un signal suffisamment important tout en maintenant une fahible résistance pour que l'amortissement du circuit oscillant constitué par chacun des enroulements détec- teurs et son cxndensateur associé soit faibhle Les deux secteurs du tore constituant le circuit magnétique sur lesquels sont bobirnés les bobinages I et L 2 pourront, par exemple, cor- respondre à un arngle de 60 chacun et on pourra par exemple uti- liser environ 100 tours d'enroulement avec des oondexnsateurs ayant des valeurs de l'ordre de la centaine de nanofarads. La fréquence d'excitation du circuit pourra être de l'ordre de 50 kilohertz obtenus par division à partir d'un quartz normalisé à une fréquence de l'ordre de quelques M Hz On notera qu'il est tout particulièrement souhaitable de prévoir une alimentation par quartz pour fixer la fréquence d'excitation car la précision du dispositif dépend du fait que les commutations ont toujours lieu au même emplacement relatif par rapport aux oscillations des circuits résonants. D'autre part, un avantage de la présente invention est que, comme les divers circuits électriques sont symétriques, si tous les éléments sont soumis aux mêmes variations et dérives thermiques ou de vieillissement, l'effet de ces dérives sur le fonctionnement sera nul, notamment en oe qui coxxnrne les onden- sateurs et les inductances. La structure différentielle et la très grande sensibi- lité de ce détecteur permettent de construire un gradientmètre tel qu'illustré sur la figure 17 utilisant les principes et le fonctionnement précédemnent décrits Il suffira pour cela de diviser en deux parties égales le bobinage d'excitation LI suivant l'axe du détecteur, et d'inverser le sens de bobinage sur une moitié de cet enroulement, afin de créer aux points A et B du circuit magnértique des champs d'excitation parallèles (et non pas opposés comme dans le détecteur du magnétomètre), ou d'utiliser un circuit tel que le circuit 3 de la figure 1 comme circuit d'excitation, et d'inverser les sens de connexions des deux circuits LI C et I C 2, de telle manière que la somme des flux d'excitation et des flux dûs à la composante hcmogène du charmp5 extérieur H O embrassée par L 1 et L 2 s'annule à tout instant. Ainsi, oe détecteur ne sera sensible qu'à la différenr des champs extérieurs H O entre le point A et le point B, dornc au gradient magnétique. REVENDICATIONS 1 Capteur de champ magrnétique à haute sensibilité comprenant un circuit magnétique à haute perméabilité ( 10) et des moyens d'excitation (ie) permettant de saturer périodiquement ce circuit magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend: deux bobinages identiques (Ih, L 2) bobinés symétri- quement autour de parties symétriques (A, B) du circuit magné- tique; un premier et un second c Od Exensateur identiques (Ci, C 2), respectivement crnectés aux bornes de chacun des bobinages, et des moyens (L, L 2; l) de mesure de la différence des flux magnétiques traversant lesdites parties. 2 Capteur de champ magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capacité des ccndensateurs (Ci, C 2) est choisie en relation avec la valeur des inductances desdits bobinages (k, L 2) et avec la périodicité du signal d'excitation pour que les deux condensateurs soient chargés par la tension générée aux bornes des bobinages pendant les phases de désatu- ration du circuit magnétique, que les deux circuits résonants (Lh Ci, L 2 C 2) formes par chaque assemblage d'un condensateur et d'un bobinage entrent en oscillations libres pendant les phases de saturation du circuit magnétique, et que les commutations du signal d'excitaticn surviennent pendant ces oscillations libres tandis que la différene des tensions aux bornes des bobinages s'est inversée par rapport à la commutation précédente. 3 Capteur de champ magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits bobinages sont crncentrés vers le plan équatorial du circuit magnétique saturable. 4 Capteur de champ magnétique selon la revendication 1, caractérisé en oe que lesdits moyens de mesure cnent des toyens de détection d'une tension générée par ladite différence, des moyens de détection synchrone ( 22, 23) de cette tension fournissant un signal redressé, des moyens d'intégration ( 24) du signal redressé, et des moyens de réinjection du signal redressé dans les moyens de détection ( 25, 26). 5 Capteur de champ magrntique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de détection sont constitués par lesdits bobinages (i, t 2). 6 Capteur de champ magnétique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de détection sont constitués par une bobine auxiliaire (le) entourant l'ensemble du circuit magnétique. 7 Capteur de champ magr Mtique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'excitation appliquent à tout instant auxdites parties symétriques des champs parallèles et de même direction, d'o il résulte que le capteur peut fonc- tionner en gradientmétre.