Brevet FR3038063A1 (20161230)
REVENDICATIONS1 Appareil pour mesurer un champ magnétique, comprenant : - quatre bobines (1-4) de fil électrique à noyaux magnétiques non-linéaires sans hystérèse, dits noyaux superparamagnétiques (1N-4N), les quatre bobines à noyaux possédant des géométries et des propriétés électriques et électromagnétiques qui sont identiques ou sensiblement identiques, et étant connectées électriquement en série de façon à former une chaîne avec deux bornes extrêmes (A, B) de ladite chaîne, une borne centrale (C) dans ladite chaîne, et deux bornes secondaires (Si, S2) de ladite chaîne qui sont situées chacune entre la borne centrale et l'une des deux bornes extrêmes ; - des moyens (5) d'injection d'un courant continu (Ipc) dans la chaîne des bobines, connectés aux deux bornes extrêmes (A, B) de la chaîne des bobines (1-4), et des moyens d'ajustement d'une intensité du courant continu ; - des moyens (6) d'injection d'un premier courant alternatif (IBF) ayant une première fréquence (BF), connectés pour injecter ledit premier courant alternatif dans la chaîne des bobines (1-4) par la borne centrale (C), et pour reprendre ledit premier courant alternatif par les deux bornes extrêmes (A, B), de sorte que le premier courant alternatif s'écoule avec des premières intensités qui sont identiques ou sensiblement identiques par lesdites deux bornes extrêmes sans s'écouler par les bornes secondaires (51, S2) ; - des moyens (7) d'injection d'un second courant alternatif (IHF) ayant une seconde fréquence (HF) différente de la première fréquence (BF), connectés pour injecter ledit second courant alternatif dans la chaîne des bobines (1-4) par les deux bornes secondaires (Si, S2), et pour reprendre ledit second courant alternatif par la borne centrale (C) et les deux bornes extrêmes (A, B) de sorte que le second courant alternatif s'écoule avec des secondes intensités qui sont identiques ou 3038063 -19- sensiblement identiques par lesdites deux bornes secondaires, et de sorte que ledit second courant alternatif s'écoule avec des troisièmes intensités qui sont identiques ou sensiblement identiques dans toutes les bobines mais en sens contraires entre deux bobines qui sont 5 successives dans la chaîne ; et - des moyens (9) de détection d'au moins une composante de tension électrique qui existe entre les deux bornes secondaires (S1, S2) de la chaîne des bobines (1-4), une fréquence de ladite composante de tension électrique, dite fréquence de mélange, étant une combinaison 10 linéaire de la première fréquence (BF) et de la seconde fréquence (HF), avec des coefficients de combinaison linéaire fixes, entiers et non nuls, ledit appareil étant adapté pour ajuster l'intensité du courant continu (Ion) de façon à annuler une amplitude de la composante de tension électrique qui 15 possède la fréquence de mélange, de sorte que lorsque les quatre bobines (1-4) sont placées dans le champ magnétique, une valeur de l'intensité du courant continu (Ion) qui annule l'amplitude de la composante de tension électrique possédant la fréquence de mélange, soit proportionnelle à une intensité du champ magnétique. 20\n<CLM>\1\tAppareil selon la revendication 1, dans lequel un quotient entre les première (BF) et seconde (HF) fréquences est supérieur à\n<CLM>\1\t3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens d'injection (5) du courant continu (Ion), les moyens (6) d'injection du premier courant alternatif (IBF) et les moyens (7) d'injection du second courant alternatif 25 (IHF) comprennent ensemble quatre câbles de connexion (CC1-CC4) qui sont dédiés respectivement à chacune des quatre bobines (1-4), chaque câble comprenant deux fils électriques connectés un-à-une aux deux bornes successives dans la chaîne des bobines qui connectent directement la bobine à laquelle ledit câble est dédié, de sorte que tout le courant continu (Ion), tout le 30 premier courant alternatif (IBF) et tout le second courant alternatif (IHF) qui sont injectés dans les bobines (1-4) soient transportés en aller et retour par lesdits 3038063 - 20 - câbles, et des longueurs respectives des dits câbles sont ajustées pour que les troisièmes intensités du second courant alternatif soient identiques ou sensiblement identiques en valeur absolue dans toutes les bobines de la chaîne. 5\n<CLM>\1\tAppareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la seconde fréquence (HF) est supérieure à la première fréquence (BF), et dans lequel les moyens (7) d'injection du second courant alternatif (IHF) comprennent une source (71) du second courant alternatif et un enroulement 10 primaire (73) d'un transformateur (8), une sortie de courant de ladite source étant connectée à un point milieu (J) de l'enroulement primaire du transformateur, et deux bornes extrêmes (F, H) dudit enroulement primaire étant connectées respectivement aux deux bornes secondaires (S1, S2) de la chaîne des bobines (1-4), 15 et dans lequel un enroulement secondaire (91) du transformateur (8) appartient aux moyens (9) de détection de la composante de tension électrique qui possède la fréquence de mélange.\n<CLM>\1\tAppareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens (9) de détection de la composante de tension 20 électrique qui possède la fréquence de mélange comprennent : - un premier démodulateur synchrone (93) qui est couplé aux moyens (7) d'injection du second courant alternatif (IHF), et qui est agencé pour décaler en fréquence la composante de tension électrique qui possède la fréquence de mélange, par suppression d'une contribution de la 25 seconde fréquence (HF) dans ladite fréquence de mélange ; et - un second démodulateur synchrone (94) qui est couplé aux moyens (6) d'injection du premier courant alternatif (IBF), et qui est agencé pour décaler en fréquence la composante de tension électrique qui possède la fréquence de mélange, par suppression d'une contribution de la 30 première fréquence (BF) dans ladite fréquence de mélange, 3038063 -21- lesdits premier (93) et second (94) démodulateurs synchrones étant agencés en cascade de façon à produire en sortie un signal électrique continu qui est proportionnel à l'amplitude de la composante de tension électrique qui possède la fréquence de mélange. 5\n<CLM>\1\tAppareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la seconde fréquence (HF) est supérieure à la première fréquence (BF), et les moyens (6) d'injection du premier courant alternatif (IBF) sont connectés à la borne centrale (C) de la chaîne des bobines (1-4) par un premier 10 condensateur (C1) qui est adapté pour être conducteur de courant alternatif à la première fréquence (BF) et à la seconde fréquence (HF) ; et les moyens (7) d'injection du second courant alternatif (IHF) sont connectés à chacune des deux bornes secondaires (S1, S2) de la chaîne des bobines (1 -4) par un second condensateur (C2) respectif qui est adapté pour être conducteur 15 de courant alternatif à la seconde fréquence (HF) mais pas à la première fréquence (BF).\n<CLM>\1\tAppareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, adapté pour que les quatre bobines (1-4) soient toutes parallèles à un axe commun, soient juxtaposées les unes aux autres et aient des sens d'enroulement 20 respectifs du fil électrique autour des noyaux (1N-4N) qui sont identiques par rapport audit axe commun.\n<CLM>\1\tAppareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, adapté pour que les quatre bobines (1-4) soient toutes parallèles à un axe commun, et soient réparties en deux paires de bobines, avec les bobines d'une même paire 25 (1,\n<CLM>\1\tayant des sens d'enroulement du fil électrique autour des noyaux qui sont identiques pour les deux bobines de ladite paire, et inverses au sens d'enroulement des bobines de l'autre paire (3, 4), et avec les bobines d'une même paire qui sont juxtaposées alors que les deux paires de bobines sont distantes l'une de l'autre perpendiculairement audit axe commun. 3038063 - 22 -\n<CLM>\1\tAppareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chaque noyau (1N-4N) est en forme de boucle fermée et chaque bobine (1-4) est enroulée sur le noyau de ladite bobine perpendiculairement à une direction longitudinale de la boucle, et les quatre bobines à noyaux sont 5 juxtaposées les unes aux autres sur toute une longueur de boucle des noyaux, et ont des sens d'enroulement du fil électrique qui sont identiques.\n<CLM>\1\tProcédé de mesure d'un champ magnétique, comprenant les étapes suivantes : /1/ placer les quatre bobines (1-4) d'un appareil conforme à l'une 10 quelconque des revendications 1 à 8, dans un champ magnétique ; et /2/ ajuster l'intensité du courant continu (Ion) qui est produite par les moyens d'injection de courant continu, de façon à annuler l'amplitude de la composante de tension électrique qui possède la fréquence de mélange ; 15 la valeur de l'intensité du courant continu (Ipc) qui est produite par lesdits moyens (5) d'injection de courant continu et qui a été ajustée à l'étape /2/ constituant un résultat de mesure pour le champ magnétique.\n<CLM>\1\tProcédé de mesure d'un courant électrique continu, comprenant les étapes suivantes : 20 /1/ fournir un appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9 ; /2/ disposer les quatre bobines (1-4) à proximité du courant électrique continu qui est à mesurer, appelé courant inconnu (I), ou bien autour dudit courant inconnu de sorte que ledit courant inconnu passe à 25 travers les boucles des quatre noyaux (1 N -4N) à l'extérieur des bobines ; et /3/ ajuster l'intensité du courant continu (Ion) qui est produit par les moyens (5) d'injection de courant continu dans la chaîne des bobines (1-4), de façon à annuler l'amplitude de la composante de tension 30 électrique qui possède la fréquence de mélange ; 3038063 - 23 - la valeur de l'intensité du courant continu (Ion) qui est produite par lesdits moyens (5) d'injection de courant continu et qui a été ajustée à l'étape /3/, constituant un résultat de mesure pour le courant inconnu (I).