Brevet FR3048085A1 (20170825)
REVENDICATIONS1 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend un système de blindage magnétique de chambre à vide, un système de détection de déplacement par interférence lumineuse, un système de commande de lévitation magnétique et une petit corps magnétique servant de masse d'épreuve, ledit système de blindage magnétique de chambre à vide comprenant une chambre externe de blindage magnétique et une chambre interne du système, ladite chambre interne du système se trouvant à l'intérieure de ladite chambre externe de blindage magnétique, ladite chambre interne du système étant à vide, ledit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve étant à l'intérieure de ladite chambre interne du système ; ledit système de détection de déplacement par interférence lumineuse, qui se trouve au dessus de ladite chambre interne du système, envoyant des signaux lumineux vers ledit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve et recevant des signaux lumineux réfléchis par ce dernier afin d'obtenir la position et l'attitude dudit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve en temps réel ; ledit système de commande de lévitation magnétique qui se situe au dessus de ladite chambre interne du système, commandant en temps réel la position 3048085 34 et l'attitude dudit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve en mettant ce dernier constamment en lévitation au centre de ladite chambre interne du système qui coïncide avec le centre de masse de l'appareil volant. 2 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon la 5 revendication 1, pour lequel : ledit système de détection de déplacement par interférence lumineuse comporte une pluralité de paires de sondes de l'interféromètre dont chaque paire est reliée avec un dispositif optique de détection de déplacement par interférence lumineuse par une fibre optique, l'interféromètre étant de type 10 Michelson ou de type Fabry-Perot ; lesdits sondes de l'interféromètre se trouvant dans les différents endroits de ladite chambre interne du système ; par chaque paire de sondes, une source lumineuse envoie des signaux lumineux vers ledit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve et reçoit des signaux lumineux réfléchis par ce dernier, des signaux lumineux 15 transportant des informations de la position et de l'attitude dudit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve étant transmis au dispositif optique de détection de déplacement qui traite les signaux lumineux, par le principe d'interférences lumineuses, pour transformer le déplacement et l'angle de déflexion dudit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve en 20 changements lumineux identifiables, et pour lequel avec les mesures par chaque paire de sondes, le déplacement du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve par rapport au centre de la chambre interne du système et ses angles de rotation par rapport aux 3048085 35 deux axes perpendiculaires au moment magnétique sont calculés, par principe de l'addition vectorielle, et puis envoyés en réaction au système de commande de lévitation magnétique afin de commander en temps réel la position et l'attitude du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve. 5 3 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon la revendication 2, pour lequel l'interféromètre comporte 5 paires de sondes dont 3 paires sont sur l'axe X de la chambre interne du système, plus précisément sur ses parois gauche et droite ; une paire est sur l'axe Y de la chambre interne au système, plus précisément au centre de ses parois supérieure et inférieure, pour 10 mesurer le déplacement par translation suivant l'axe Y du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve; et une paire est sur l'axe Z de la chambre interne au système, plus précisément au centre de ses parois avant et arrière, pour mesurer le déplacement par translation suivant l'axe Z du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve ; parmi celles sur l'axe X de la chambre interne au système, 15 une paire de la paroi droite étant sur l'axe Y et symétrique par rapport au centre de la paroi droite, pour mesurer la rotation du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve par rapport à l'axe Z ; une paire de la paroi droite étant sur l'axe Z et symétrique par rapport au centre de la paroi droite, pour mesurer la rotation du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve par rapport à l'axe Y ; et 20 une paire étant au centre des parois gauche et droite, pour mesurer le déplacement par translation suivant l'axe X du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve. 4 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon la revendication 1, pour lequel ledit système de commande de lévitation magnétique 3048085 36 comporte une pluralité de bobines de commande de position se situant symétriquement sur la paroi gauche et la paroi droite de ladite chambre interne du système, et une pluralité de bobines de commande d'attitude se situant symétriquement sur les parois supérieure, inférieure, avant et arrière de ladite 5 chambre interne du système, avec les bobines de commande de position et les bobines de commande d'attitude, ledit système de commande de lévitation magnétique reçoit des réactions dudit système de détection de déplacement par moyens magnétiques, et commande en temps réel la position et l'attitude dudit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve en mettant ce dernier 10 constamment en lévitation au centre de ladite chambre interne du système qui se coïncide avec le barycentre de l'appareil volant. 5 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon la revendication 4, pour lequel sur les deux parois gauche de droite de la chambre interne du système, 4 paires de bobines de commande de position sont 15 symétriques par rapport à l'axe X et sont alimentées avec des courants de différents sens et de différentes valeurs, de sorte que le centre de la masse du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve soit maintenu à celui de la chambre interne du système. 6 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon la 20 revendication 4, pour lequel une paire de bobines de commande d'attitude sont prévues aux centres de parois supérieure et inférieure sur l'axe Y, et une paire de bobines de commande d'attitude sont prévues aux centres de parois avant et arrière sur l'axe Z, la taille des bobines de commande d'attitude étant beaucoup 3048085 37 plus grande que celle du corps magnétique servant de masse d'épreuve pour réaliser une commande précise de ce dernier, de sorte que le moment magnétique équivalent du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve soit au sens de l'axe X. 5 7 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon la revendication 4, pour lequel lorsque le déplacement par translation et la rotation du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve est commandée, la force électromagnétique par des bobines de commande de position contrebalançant l'accélération de l'appareil volant causée par des forces non-conservatrices, en 10 sorte de maintenir le centre de la masse du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve et celui de l'appareil volant en coïncidence, la relation entre le vecteur de la force électromagnétique F et celui de l'accélération a étant F = ma, où m est la masse du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve, la force électromagnétique étant proportionnelle au champ magnétique généré par des 15 bobines de commande de position qui est proportionnel au courant alimenté, la mesure de l'accélération de l'appareil volant étant alors être effectuée par les courants alimentant les bobines de commande de position. 8 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel ledit petit corps 20 magnétique servant de masse d'épreuve est de forme cylindrique. 9 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel ledit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve est en matériau magnétique permanent, 3048085 38 ou ledit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve a un noyau en matériau magnétique permanent et ce noyau est enveloppé par matériaux non-magnétiques. 10 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique, caractérisé en 5 ce qu'il comprend un système de blindage magnétique de chambre à vide, un système de détection de déplacement par moyens magnétiques, un système de commande de lévitation magnétique et une petit corps magnétique servant de masse d'épreuve, 10 ledit système de blindage magnétique de chambre à vide comportant une chambre externe de blindage magnétique et une chambre interne du système, ladite chambre interne du système se trouvant à l'intérieure de ladite chambre externe de blindage magnétique, ladite chambre interne du système étant 15 sous vide, ledit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve étant à l'intérieure de ladite chambre interne du système ; ledit système de détection de déplacement par moyens magnétiques comportant une pluralité de capteurs magnétiques à haute précision qui se trouvent dans les endroits différents de ladite chambre interne du système, la 20 position et l'attitude dudit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve étant obtenues en temps réel avec la mesure de champs magnétique dudit 3048085 39 petit corps magnétique servant de masse d'épreuve par ces capteurs magnétiques ; ledit système de commande de lévitation magnétique comportant une pluralité de bobines de commande de position qui se situent symétriquement 5 sur la paroi gauche et la paroi droite de ladite chambre interne du système, et une pluralité de bobines de commande d'attitude qui se situent symétriquement sur les parois supérieure, inférieure, avant et arrière de ladite chambre interne du système, avec des bobines de commande de position et les bobines de commande d'attitude, ledit système de commande de 10 lévitation magnétique recevant des réactions dudit système de détection de déplacement par moyens magnétiques, et commandant en temps réel la position et l'attitude dudit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve en mettant ce dernier constamment en lévitation au centre de ladite chambre interne du système qui coïncide avec le centre de masse de l'appareil volant. 15 11 Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon la revendication 10, pour lequel lorsque le déplacement par translation et la rotation du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve sont commandés, la force électromagnétique des bobines de commande de position contrebalance l'accélération de l'appareil volant causée par des forces non-conservatrices, 20 maintenant le centre de la masse du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve et celui de l'appareil volant en coïncidence, la relation entre le vecteur de la force électromagnétique F et celui de l'accélération a étant F = ma, où m est la masse du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve, la force électromagnétique étant proportionnelle au champ magnétique généré par des 3048085 40 bobines de commande de position qui est proportionnel au courant alimenté, la mesure de l'accélération de l'appareil volant étant ainsi effectuée par les courants alimentant les bobines de commande de position. 12 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon la 5 revendication 10, pour lequel le champ magnétique mesuré par un capteur magnétique dépend de la position et l'attitude du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve et pour lequel la position et l'attitude du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve à tout moment sont obtenues par le calcul suivant à l'aide d'un programme d'ordinateur selon la formule de résolution 10 du champ magnétique au point de détection, B,=47- !to , , IAL.,c - x0)2 - (y - yo')2 - (z - zo)2) sin a cos Ig + 3(x - x0)(y - - mrf., yo) sin a sin /3 + 3(x - x0)(z - zo) cos a] Bi, = l'ivir. [(2(y - yo)2 - (x - x0)2 - (z - zo)2) sin a sin Ig + 3(x - x0)(y - , 47r7-' yo) sin a cos Ig + 3(y - yo)(z - zo) cos a] 15 B, = e [(2 (z - z0)2 - (x - x0)2 - (y - yo)2) cos a + 3(x - x0)(z - zo) sin a cos Ig + 3(y - yo)(z - zo) sin a sin Ig] où r = -\/(x - x0)2 + (y - yo)2 + (z - z0)2 pour laquelle les inductions magnétiques des n points de détection étant connues, un système d'équations avec 3n d'équations non-linéaires pour 20 lequel il existe six inconnus : xo, yo, zo, a, Ig et M; quand n > 2, est résolu avec une méthode non-linéaire. 3048085 41 13 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon la revendication 10, pour lequel ledit système de commande de lévitation magnétique comporte 4 paires de bobines de commande de position et 2 paires de bobines de commande d'attitude, les bobines de commande de position étant 5 alimentées avec des courants de différents sens et de différentes valeurs, de sorte que le centre de la masse du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve soit maintenu à celui de la chambre interne du système, et les bobines de commande d'attitude étant utilisés pour commander l'attitude du petit corps magnétique servant de masse d'épreuve, de sorte que le moment magnétique 10 équivalent de ce dernier soit au sens de l'axe x. 14 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, pour lequel ledit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve est ellipsoïde rotatif, ou de forme ronde, ou cylindrique. 15 15 - Accéléromètre à haute précision de lévitation magnétique selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, pour lequel ledit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve est en matériau magnétique permanent, ou ledit petit corps magnétique servant de masse d'épreuve a un noyau en matériau magnétique permanent et ce noyau est enveloppé par matériaux non-magnétiques.