FR2531233A1 - Device for detecting and measuring the gradient of a magnetic field. - Google Patents

Device for detecting and measuring the gradient of a magnetic field. Download PDF

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Abstract

Device for detecting and measuring the gradient of a magnetic field. This device consists of at least two proton-resonating systems 2-3 with free precession of protons, which are placed a predetermined distance apart perpendicular to the terrestrial magnetic field. This device makes it possible, with one measurement, to detect low-intensity magnetic field gradients at a given place.

Description

DISPOSITIF POUR DETECTER ET MESURER LE GRADIENT D'UNDEVICE FOR DETECTING AND MEASURING THE GRADIENT OF A

CHAMP MAGNETIQUE.MAGNETIC FIELD.

Comme on le sait, le champ magnétique terrestre, présente de nombreuses inhomogénéités résultant de présence d'éléments ferromagnétiques,tels que composés  As we know, the Earth's magnetic field has many inhomogeneities resulting from the presence of ferromagnetic elements, such as compounds

à base de fer, de cobalt, de nickel ou d'éléments para-  based on iron, cobalt, nickel or similar elements

magnétiques,tels que pétrole, gaz, liquides en grandes quantités.  magnetic, such as oil, gas, liquids in large quantities.

Jusqu'à présent, pour mesurer de telles inhomogé-  So far, to measure such inhomogeneous-

néités ou gradients,-il était nécessaire d'effectuer plusieurs mesures de champ magnétique à différents emplacements On constituait ainsi une carte des champs  births or gradients, - it was necessary to carry out several magnetic field measurements at different locations A field map was thus created

magnétiques à partir de laquelle on calculait les gra-  magnetic from which we calculated the

dients de champ magnétique.magnetic field dients.

Une méthode de ce type consiste par exemple à  One such method is for example to

mesurer la fréquence de résonnance du proton de l'hy-  measure the proton resonance frequency of the hy-

drogène et-un calculateur établit alors une cartographie de ces gradients du champ magnétique à partir des  drogen and a computer then maps these magnetic field gradients from the

mesures effectuées.measurements performed.

Toutes ces méthodes, bien qu'étant très préci-ses et largement répandues, notamment pour la détection profonde, c'est-à-dire de l'ordre de plusieurs centaines  All these methods, although very precise and widely used, in particular for deep detection, that is to say of the order of several hundred

de mètres> présentent-toutefois l'inconvénient, lors-  meters> do, however, have the disadvantage when

qu'il s'agit de faire de la détection à faible profon-  that this is to do shallow depth detection

deur, c'est-à-dire moins de cinq mètres, de nécessiter un matériel lourd, complexe, d'être longues et surtout de ne pas donner des résultats immédiats, car il faut  deur, that is to say less than five meters, to require heavy, complex equipment, to be long and above all not to give immediate results, because it is necessary

traiter les informations collectées.  process the information collected.

L'invention pallie ces inconvénients Elle concerne un dispositif pour détecter et mesurer le gradient d'un champ magnétique qui, tout en-étant précis pour les faibles profondeurs, c'est-à-dire de l'ordre de cinq mètres, soit néanmoins rapide; à lecture directe du gradient, économique et facile à mettre en oeuvre et facile à transporter, et qui permette en une seule mesure de détecter des gradients de champ magnétique de faible  The invention overcomes these drawbacks It relates to a device for detecting and measuring the gradient of a magnetic field which, while being precise for shallow depths, that is to say of the order of five meters, nevertheless fast; direct reading of the gradient, economical and easy to carry out and easy to transport, and which allows in a single measurement to detect low magnetic field gradients

intensité et en un endroit donné.intensity and in a given place.

-2- On connait bien la méthode dite "de précession libre des protons" dans un champ magnétique H O après prépolarisation dans une direction perpendiculaire au champ magnétique H O par un champ magnétique H Le champ magnétique Hp est habituellement crée par une bobine dont l'axe est perpendiculaire au champ H O et est parcouru par un courant d'insentité I pendant un temps égal à deux ou trois fois le temps de relaxation du proton résonnant Un échantillon du proton résonnant est placé à l'intérieur de la bobine L'ensemble est dénommé "système résonateur protonique" Après coupure  -2- We know well the so-called "free proton precession" method in a magnetic field HO after prepolarization in a direction perpendicular to the magnetic field HO by a magnetic field H The magnetic field Hp is usually created by a coil whose axis is perpendicular to the HO field and is traversed by an insentity current I for a time equal to two or three times the relaxation time of the resonant proton A sample of the resonant proton is placed inside the coil The assembly is called "proton resonator system" After switching off

du champ H p la bobine recueille alors un signal d'in-  of field H p the coil then collects an in-

duction correspondant à la variation de l'aimantation macroscopique oscillante du proton résonnant à une fréquence de:  duction corresponding to the variation of the macroscopic oscillating magnetization of the resonant proton at a frequency of:

T=Y HC,T = Y HC,

dans laquelle: T désigne le rapport gyromagnétique du proton ( 4258 Hz/gauss),  in which: T denotes the gyromagnetic ratio of the proton (4258 Hz / gauss),

H O le champ magnétique ambiant.H O the ambient magnetic field.

Le procédé selon l'invention fait appel à cette  The method according to the invention uses this

méthode connue dela précession libre des protons.  known method of free proton precession.

Le dispositif selon l'invention pour la détection et la mesure du gradient d'un champ magnétique se caractérise en ce qu'il comporte: un moyen capteur du champ magnétique constitué par  The device according to the invention for detecting and measuring the gradient of a magnetic field is characterized in that it comprises: a magnetic field sensor means constituted by

au moins deux systèmes résonateurs protoni-  at least two protonating resonator systems

ques, formés chacun par une bobine dont  ques, each formed by a coil of which

l'axe est perpendiculaire au champ r Oagnéti-  the axis is perpendicular to the field r Oagnéti-

que à détecteret par un échantillon de proton résonnant placé à l'intérieur de ladite bobine, un support non ferromagnétique sur lequel  than to detect and by a resonant proton sample placed inside said coil, a non-ferromagnetic support on which

sont fixés les systèmes résonateurs proto-  the proton resonator systems are fixed

niques, à une distance fixe mais réglable, destiné à permettre le déplacement de -3 l'ensemble sur le sol une source de courant électrique continu reliée aux bornes des bobines; un moyen apte à évacuer l'énergie accumulée dans lesdites bobines -  nics, at a fixed but adjustable distance, intended to allow the displacement of -3 the assembly on the ground a source of direct electric current connected to the terminals of the coils; a means capable of evacuating the energy accumulated in said coils -

un moyen lecteur destiné à recueillir les infor-  a reader means intended to collect information

mations données par les bobines, constitué par l'organe amplificateur accordé resonnant sur la fréquence du champ magnétique, un organeede sommation des signaux émis par chaque bobine,  mations given by the coils, constituted by the tuned amplifying organ resonating on the frequency of the magnetic field, a summing organeede of the signals emitted by each coil,

un organe de détection du battement de fré-  a member for detecting the beat of

quence -; un multiplexeur destiné à connecter les bobines  quence -; a multiplexer intended to connect the coils

soit sur la source de courant soit sur les moyens éva-  either on the current source or on the means eva-

cuateurs ou lecteurs.cookers or readers.

En d'autres termes, ce dispositif de détection et de mesure du gradient d'un champ magnétique naturel ou  In other words, this device for detecting and measuring the gradient of a natural magnetic field or

artificiel, secompose d'au moins deux systèmes réso-  artificial, consisting of at least two reso-

nateurs protoniques de précession libre des prôtons placés à une distance prédétermi née perpendiculaire au  proton nators of free precession of the protons placed at a predetermined distance perpendicular to the

champ magnétique terrestre.Earth's magnetic field.

Ce dispositif fonctionne de la manière suivante.  This device operates in the following manner.

Pour la commodité de la démonstration, on utilise un  For the convenience of the demonstration, we use a

dispositif avec deux bobines.device with two coils.

Dans un premier temps dit 'Lde prépolarisation", on prépolarise simultanément les bobines de chaque système résonateur en branchant ces bobines en parallèle ou de préférence en série, sur la source de courant électrique  Firstly, called "prepolarization", the coils of each resonator system are prepolarized simultaneously by connecting these coils in parallel or preferably in series, to the electric current source.

(batterie), ce qui-oriente alors l'aimantation macros-  (battery), which then directs the magnetization macros-

copique dans le champ H-copy in the H- field

p, Dans un deuxième temps, dit "d'évacuation", au moyen de l'interrupteur, on coupe le circuit électrique et on évacue l'énergie électrique accumulée dans les bobines par tous moyens connus, tels que mise à la masse,  p, In a second phase, called "evacuation", by means of the switch, the electrical circuit is cut and the electrical energy accumulated in the coils is evacuated by any known means, such as grounding,

en prenant soin éventuellement de récupérer cette éner-  possibly taking care to recover this energy

gie dans la batterie.in the battery.

-4- Enfin, dans un troisième temps dit "de détection"  -4- Finally, in a third phase called "detection"

on commute les bornes des bobines du système amplifica-  the terminals of the amplification system coils are switched

teur accordé et on recueille la somme des deux signaux  tor and we collect the sum of the two signals

d'induction Eventuellement, selon le cas, on peut vi-  Induction Optionally, depending on the case, you can

sualiser cette sommation, par exemple sur un oscillos- cope. Après prépolarisation simultanée, chaque bobine recueille une onde radio fréquente de fréquence: 1 l = (H O + i 1 H 0) pour la première bobine et  follow this summation, for example on an oscilloscope. After simultaneous prepolarization, each coil collects a frequent radio wave of frequency: 1 l = (H O + i 1 H 0) for the first coil and

Q 2 = (H O + i 2 H 0) pour la deuxième bobine.  Q 2 = (H O + i 2 H 0) for the second coil.

Si H + a 1 H et H + -a 2 H désignent le champ o O 0 H O  If H + a 1 H and H + -a 2 H denote the field o O 0 H O

magnétique à l'emplacement de chaque bobine, la varia-  magnetic at the location of each coil, the varia-

tion locale du champ magnétique est  the local magnetic field is

H= 4 1 H L 2 H OH = 4 1 H L 2 H O

Les signaux recueillis par chaque bobine sont en-  The signals collected by each coil are

suite sommés et l'on observe un battem&nt de fréquence  summed up and we observe a frequency battem & nt

V.=YA H superposé à la fréquence o = H O o.  V. = YA H superimposed on the frequency o = H O o.

Si le champ H O est-le même dans les deux bobines, on obtient alors un signal de précession classique, c'est-à-dire sinusoïdal, de fréquence constante et  If the field H O is the same in the two coils, we then obtain a conventional precession signal, that is to say sinusoidal, of constant frequency and

unique, amortie selon une constante de temps T 2 o-  single, amortized according to a time constant T 2 o-

En revanche, si le champ H O est différent au niveau  On the other hand, if the field H O is different at the level

des bobines, on observe alors un battement dont la frée-  coils, we then observe a beat whose frée-

quence est égale à la différence du champ entre les deux bobines Connaissant la distance séparant ces deux  quence is equal to the difference of the field between the two coils Knowing the distance separating these two

bobines, il sera possible d'en déduire alors le gra-  coils, it will be possible to deduce the gra-

dient.say.

En effet, on peut calculer la différence Al H -  Indeed, we can calculate the difference Al H -

OO

2 H et comme déjà dit, connaissant la distance sépa-  2 H and as already said, knowing the distance separa-

rant les deux bobines, on peut ainsi mesurer la valeur  rant the two coils, we can thus measure the value

absolue du gradient de champs.absolute of the field gradient.

L'orientation du gradient est donnée par l'orienta-  The orientation of the gradient is given by the orienta-

tion de l'axe joignant les deux bobines Dans le champ magnétique terrestre, la fréquence de résonnance ( 2000 Hz) z  tion of the axis joining the two coils In the earth's magnetic field, the resonance frequency (2000 Hz) z

est dans le spectre audible Si l'on veut simplement -  is in the audible spectrum If we just want to -

une détection qualitative du gradient, on perçoit le battement Si le gradient de champ est faible, la -5- fréquence du battement est difficilement perceptible à l'oreille On superpose alors un signal sonore de  qualitative detection of the gradient, we perceive the beat If the field gradient is weak, the frequency of the beat is difficult to perceive by ear We then superimpose an audible signal of

fréquence supérieure à 2000 Hz émis à chaque battement.  frequency greater than 2000 Hz emitted with each beat.

La fréquence de répétition de ce signal est proportion-  The repetition frequency of this signal is proportion-

nelle au gradient de champ. Avantageusement: les bobinés des systèmes résonateurs sont placés  field gradient. Advantageously: the wires of the resonator systems are placed

en série à chacune des extrémités de l'élément non fer-  in series at each end of the non-iron element

romagnétique; -romagnetic; -

chaque bobine présente une densité de spires eni Ampères-tours maximum avec-un coefficient de qualité Q le plus grand possible et un coefficient de surtension le plus faible possible, -le système présente trois bobines, placées en série, voire en parallèle sur l'élément porteur non ferromagnétique, ce qui permet de détecter une source particulière, même lorsque celle-ci est à égale distance  each coil has a maximum density of turns in amperes-turns with the highest possible Q quality coefficient and the lowest possible overvoltage coefficient, the system has three coils, placed in series or even in parallel on the non-ferromagnetic carrier element, which makes it possible to detect a particular source, even when it is at an equal distance

de deux bobines, puisque dans ce cas, la troisième bo-  of two coils, since in this case the third bo-

bine se trouve alors à une distance différente de cette source particulière et fournira alors le signal; l'échantillon de proton résonant placé dans les bobines est constitué  bine is then at a different distance from this particular source and will then provide the signal; the resonant proton sample placed in the coils is made up

soit par de l'eau, éventuellement addition-  either with water, possibly addition-

née d'un alcool tel que le méthanol pour éviter le gel lors de la détection en-pays  born from an alcohol such as methanol to avoid freezing during in-country detection

froids, -cold, -

soit par du benzène qui présente l'avantage de posséder un temps de relaxation assez  either by benzene which has the advantage of having a fairly long relaxation time

long, donc de détecter un gradient plus fai-  long, therefore to detect a lower gradient

ble, mais toutefois en-prenant bien soin d'augmenter le temps de prépolarisation soit par des gels ne modifiant pas le temps de relaxation de l'élément résonnant, tels que par exemple les polyacrylamides les bobines du résonateur sont soit solénoïdales, soit encore mieux toroldales, ce qui est préférable pour ne pas être gêné par l'orientation du champ magnétique -6- terrestre les bobines baignent dans l'échantillon de proton résonnant, de manière à récupérer le plus possible de champ de polarisation; pour éviter des perturbations artificielles du  ble, but however taking great care to increase the prepolarization time either by gels not modifying the relaxation time of the resonant element, such as for example polyacrylamides the coils of the resonator are either solenoidal, or even better toroldales, which is preferable so as not to be hampered by the orientation of the earth's magnetic field -6- the coils are immersed in the resonant proton sample, so as to recover as much as possible of the polarization field; to avoid artificial disturbances of the

champ magnétique ambiant, tout ce qui entoure les sys-  ambient magnetic field, everything around the systems

tèmes résonateurs est réalisé en matériau amagnétique  resonator temes is made of non-magnetic material

le multiplexeur forme conjointement système éva-  the multiplexer jointly forms the eva-

cuateur d'énergie en permettant pendant un temps déter miné, soit la mise à la masse soit en créant une contre tension; l'organe de détection des battements est formé par un oscilloscope ou un oscillographe  energy booster allowing for a determined time, either grounding or creating a counter voltage; the beat detection member is formed by an oscilloscope or an oscillograph

l'organe de détection des battements est consti-  the beat detection device is

tué par des écouteurs portés par le manipulateur qui sont connectés auxdites bobines; il s'agit donc ainsi d'un système de détection très simplifié;  killed by headphones worn by the manipulator which are connected to said coils; it is therefore a very simplified detection system;

le dispositif comporté en outre un organe d'alar-  the device further comprises an alarm organ

me connecté aux bobines qui s'enclenche lorsque l'un des signaux s'amortit trop rapidement et disparait, de sorte que le battement ne se produirait pas; en effet, dans ce cas, on est généralement sur l'une des bobines en présence d'un gradient très intense qui, de ce fait, amortit très rapidement le signal induit dans cette bobine et perturbe la mesure; cet organe d'alarme peut, à la demande, être envoyé sur l'un ou l'autre des écouteurs; ce système d'alarme se déclenchera par exemple dans le cas o l'un des signaux présente un amortissement qui serait au moins deux fois plus court que le temps de relaxation normal des protons utilisés  connected me to the coils which snaps when one of the signals dampens too quickly and disappears, so that the beat would not occur; in fact, in this case, one is generally on one of the coils in the presence of a very intense gradient which, therefore, very quickly damps the signal induced in this coil and disturbs the measurement; this alarm device can, on request, be sent to one or other of the earphones; this alarm system will be triggered for example in the event that one of the signals has a damping which would be at least twice as short as the normal relaxation time of the protons used

l'organe de détection des battements est consti-  the beat detection device is

tué par un système relié à un fréquencemètre faisant la différence entre les différents signaux émis; les organes de mesure, les organes de détection, le système amplificateur et les autres éléments (alarme etc) ainsi que la source électrique, sont situés le plus loin possible des systèmes résonateurs, par exemple 7-  killed by a system linked to a frequency meter making the difference between the different signals emitted; the measuring devices, the detection devices, the amplifier system and the other elements (alarm etc.) as well as the electrical source, are located as far as possible from the resonator systems, for example 7-

dans un sac placé dans le dos du manipulateur.  in a bag placed in the back of the manipulator.

La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des  The manner in which the invention can be realized and the advantages which result therefrom will become more apparent from the

exemples -de réalisation qui suivent, donnés à titre in-  examples of the following embodiments, given for information only

dicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées.  dicative and not limiting in support of the appended figures.

la figure 1 représente en coupe sommaire un  Figure 1 shows in summary section a

dispositif de détection conforme à l'invention; les figures 2 et 3 représentent lesschéma a de connection de ce dispositif respectivement pendant la  detection device according to the invention; Figures 2 and 3 show the connection diagram of this device respectively during the

phase de prépolarisation (figure 2), puis ensuite pen-  prepolarization phase (figure 2), then

dant la phase d'évacuation de l'énergie emmagazinée (figure 3); la figure 4 représente le schéma de connection de ce dispositif lors de-la phase de détection;  during the phase of storage of stored energy (Figure 3); FIG. 4 represents the connection diagram of this device during the detection phase;

la figure 5 présentre en coupe sommaire un autre  Figure 5 shows in summary section another

dispositif de détection conforme à l'invention; la figure 6 montre le schéma de connection de ce dispositif lors de la phase de détection;  detection device according to the invention; Figure 6 shows the connection diagram of this device during the detection phase;

enfin la figure 7 est une coupe sommaire d'un  finally Figure 7 is a summary section of a

aimant utilisable pour'la mise en oeuvre de l'invention.  magnet usable for the implementation of the invention.

Exemple 1: Référence est faite à la figure lo Le dispositif de détection et de mesure du gradient du champ magnétique comprend: une barre support ( 1), par exemple de un mètre cinquante de long en un matériau amagnétique tel qu'un  Example 1: Reference is made to FIG. Lo The device for detecting and measuring the gradient of the magnetic field comprises: a support bar (1), for example one and a half meters in length in a non-magnetic material such as a

alliage d'aluminium type duraluminium de 10 mm de dia-  aluminum alloy duraluminium of 10 mm dia-

mètre; deux systèmes -résonateurs protoniques ( 2) e t ( 3)  metre; two proton-resonator systems (2) and t (3)

fixés à chacune des extrémités de la barre ( 1) consti-  attached to each end of the bar (1) consisting

tués respectivement par un récipient cylindrique ( 4) ou ( 5) en  killed respectively by a cylindrical container (4) or (5) in

matière plastique transparente ou translu-  transparent or translucent plastic

cide, par exemple de 10 cm de long et 5 cm de diamètre, muni d'un bouchon ( 6) ou 4-7)  cide, for example 10 cm long and 5 cm in diameter, provided with a plug (6) or 4-7)

pour le remplissage par le liquide échantil-  for filling with the sample liquid

lon de proton résonnant ( 8), par exemple de l'eau additionnée d'lacool ou du-benzène 8 - une bobine ( 9) ou ( 10) solenoïdale de 8 x 3 cm de diamètre à spires jointives sur un  lon of resonant proton (8), for example water added with lake or benzene 8 - a coil (9) or (10) solenoid of 8 x 3 cm in diameter with contiguous turns on a

centimètre d'épaisseur, entourée par le li-  centimeter thick, surrounded by the li-

quide résonnant ( 8); ces bobines ( 9) ou ( 10) placées en série et reliées par le fil de liaison ( 11) qui court le long de la barre ( 1), sont réalisées un un fil de un mm de section carrée ou rectangulaire, en cuivre ou en aluminium, afin de diminuer le poids de l'ensemble; un manche de manipulation ( 12), soudé au centre de la barre ( 1), également en un matériau amagnétique,  that resonant (8); these coils (9) or (10) placed in series and connected by the connecting wire (11) which runs along the bar (1), are made of a wire of one mm square or rectangular section, copper or aluminum, to reduce the weight of the assembly; a handling handle (12), welded to the center of the bar (1), also made of a non-magnetic material,

terminé par une poignée ( 13) de manipulation pour per-  terminated by a handle (13) for handling

mettre de déplacer de l'ensemble horizontalement aussi  put move of the whole horizontally also

près que possible du sol.as close to the ground as possible.

Dans un premier temps, les bornes ( 14-15) du sys-  First, the terminals (14-15) of the system

tème résonnant sont connectées à une batterie étanche légère ( 16) (voir figure 2), par exemple du type cadmium/ nickel de 24 volts et 10 Ampères/heure pour prépolariser  resonant teme are connected to a light waterproof battery (16) (see figure 2), for example of the cadmium / nickel type of 24 volts and 10 Amps / hour to prepolarize

les deux bobines ( 9) et ( 10).the two coils (9) and (10).

Au bout d'un temps au moins égal à deux fois le temps de relaxation du liquide résonnant, à savoir pour l'eau à 25 C deux secondes et pour le benzène: 10 secondes, dans un deuxième temps dit "d'évacuation", au moyen du multiplexeur ( 17) à trois voies qui comprend: une première voie pour connecter à la batterie  At the end of a time at least equal to twice the relaxation time of the resonant liquid, namely for water at 25 ° C. for two seconds and for benzene: 10 seconds, in a second so-called "evacuation" time, by means of the three-way multiplexer (17) which comprises: a first channel for connecting to the battery

( 16),(16),

une seconde voie pour connecter aux organes de détection, une troisième voie pour connecter aux organes capteurs,  a second way to connect to the detection organs, a third way to connect to the sensor organs,

On coupe le circuit électrique et on évacue l'éner-  We cut the electrical circuit and we evacuate the energy

gie accumulée dans les bobines ( 9) et ( 10) en plaçant leurs bornes ( 14) et ( 15) à la masse, -par exemple en les branchant sur le négatif de la batterie ( 16) (voir  gie accumulated in the coils (9) and (10) by placing their terminals (14) and (15) to ground, -for example by connecting them to the negative of the battery (16) (see

figure 3).figure 3).

Lorsque toute l'énergie électrique accumulée a 9 - été évacuée, c'est-àdire dans une durée inférieure à l'ordre de la seconde, on coupe le circuit en série des deux bobines ( 9) et ( 10) pour mettre celles-ci en  When all the accumulated electrical energy has 9 - been discharged, that is to say in a period of time less than about a second, the circuit is cut in series of the two coils (9) and (10) to put these here in

parallèle (voir figure 4) On place les entrées de cha-  parallel (see figure 4) We place the inputs of cha-

que bobine ( 9) et ( 10) à la masse et les bobines ou sorties de ces bobines ( 9) et ( 10) sont reliées par le  that coil (9) and (10) to ground and the coils or outputs of these coils (9) and (10) are connected by the

multiplexeur ( 17) à un amplificateur différentiel ac-  multiplexer (17) to a differential amplifier ac-

cordé ( 20) après passage dans un organe d'alarme ( 25-  strung (20) after passing through an alarm device (25-

26) par exemple du type comparateur de tension L'organe amplificateur accordé ( 20) est connecté lui-même à l'organe de lecture ( 21) formé soit par un oscillographe  26) for example of the voltage comparator type The tuned amplifying member (20) is itself connected to the reading member (21) formed either by an oscillograph

soit par un casque d'écouteurs, soit par un fréquence-  either by headphones or by frequency-

mètre.metre.

Cet appareil facilement transportable convient par-  This easily transportable device is suitable for

faitement pour la détection de sites archéologiques (archéomagnétisme). Dans une variante, l'ensemble (barre 1, manche 12,  specifically for the detection of archaeological sites (archaeomagnetism). In a variant, the assembly (bar 1, handle 12,

) ets démontable pour être facilement transportable.  ) is removable to be easily transportable.

Exemple 2: (voir figures 5 et 6) Ici, la barre ( 1) porte un troisième résonateur ( 30) avec sa bobine ( 31) en série entre les deux autres bobines d'extrémités ( 9) et ( 10) et la barre rectiligne de manipulation ( 12) a été remplacée par une barre en forme de U ( 32) soudée à la barre horizontale ( 1), cette barre ( 32) portant deux poignées de manipulation ( 33)  Example 2: (see Figures 5 and 6) Here, the bar (1) carries a third resonator (30) with its coil (31) in series between the other two end coils (9) and (10) and the bar rectilinear handling (12) has been replaced by a U-shaped bar (32) welded to the horizontal bar (1), this bar (32) carrying two handling handles (33)

et ( 34).and (34).

Les deux premières phases de prépolarisation et  The first two phases of prepolarization and

d'évacuation s'effectuent comme précédemment, c'est-  evacuation takes place as before, that is

à-dire bobines en série.ie coils in series.

De même que précédemment, lors de la phase de dé-  As before, during the de-

tection, les bobines ( 9-30 et 10) initialement placées en série sont coupées pour être placées parallèles (voir figure 6) Ainsi, lors de cette phase, les entrées des bobines sont placées à la masse alors-que leurs sorties sont connectées respectivement: tout d'abord au multiplexeur ( 7), ensuite à deux amplificateurs accordés ( 35-36) -  tection, the coils (9-30 and 10) initially placed in series are cut to be placed parallel (see Figure 6) Thus, during this phase, the inputs of the coils are placed to ground while their outputs are connected respectively : first to the multiplexer (7), then to two tuned amplifiers (35-36) -

après passage dans un organe d'alarme ( 37, 38,39) éga-  after passage through an alarm device (37, 38, 39) also

lement du type comparateur de tension; à deux écouteurs ( 40-41), cecqui permet d'avoir  also of the voltage comparator type; two headphones (40-41), which allows you to

une détection stéréophonique.stereophonic detection.

Ces écouteurs ( 40-41) peuvent être remplacés comme précédemment soit par un oscillographe à deux voies, soit par un oscilloscope à deux pistes ou'par deux fréquencemètres. Ce dispositif permet grâce aux trois bobines, de détecter un signal même lorsque la source magnétique est à égale distance de deux bobines, et grâce au système d'alarme, de détecter des gradients très intenses, donc rapidement amortis, et également une indication immédiate de la  These headphones (40-41) can be replaced as before either by a two-channel oscillograph, or by a two-track oscilloscope or by two frequency meters. This device makes it possible, thanks to the three coils, to detect a signal even when the magnetic source is equidistant from two coils, and thanks to the alarm system, to detect very intense gradients, therefore rapidly absorbed, and also an immediate indication of the

direction o se situe la source à détecter.  direction o is the source to be detected.

De la sorte, ce système peut être utilisé avec succès pour détecter un gradient de champ artificiel  In this way, this system can be successfully used to detect an artificial field gradient

crée par des matériaux ferromagnétiques ou paramagné-  created by ferromagnetic or paramagnetic materials

tiques à des profondeurs moyennes A titre d'exemple, on peut détecter un aimant placé à quatre mètres alors que les meilleurs dispositifs comparables actuels ne  ticks at average depths For example, we can detect a magnet placed at four meters while the best comparable devices available today

permettent guère d'aller au-delà de un mètre.  hardly allow to go beyond a meter.

Exemple 3Example 3

Pour la détection de corsp enseveli sous la neige, avec utilisation d'un dispositif selon l'un des deux  For the detection of corsp buried under snow, using a device according to one of the two

exemples précédents.previous examples.

Il suffit pour cela que le skieur porte sur lui  The skier just needs to carry it

un aimant qui s'orientera automatiquement dans la direc-  a magnet that will automatically orient in the direction

tion Nord-Sud par rapport à la verticale afin d'obtenir  north-south with respect to the vertical in order to obtain

l'effet optimum.the optimum effect.

Dans ce cas, il est souhaitable que l'orientation de l'aimant soit telle que son champ soit dans la même direction que te champ magnétique terrestre On obtient ce résultat par l'effet de la pesanteur Pour ce faire, l'aimant est monté mobile dans toutes les directions et son centre de gravité est positionné de telle sorte il - que l'on obtienne le gradient de champ le plus grand possible dans la zone de recherche située généralement  In this case, it is desirable that the orientation of the magnet is such that its field is in the same direction as the earth's magnetic field. This is obtained by the effect of gravity. To do this, the magnet is mounted. movable in all directions and its center of gravity is positioned in such a way that - the greatest possible field gradient is obtained in the search zone generally located

au-dessus de l'aimant.above the magnet.

Cet aimant (voir figure 6) ( 50) qui a la forme d'une sphère tronquée, est placé dans une bulle sphé- rique ( 51) en matière plastique dont le volume résiduel est rempli d'huile ( 52) Une dragone ( 53) permet au skieur de passer cet aimant autour de son bras sous l'anorak afin de ne pas être gêné lors de la pratique  This magnet (see Figure 6) (50) which has the shape of a truncated sphere, is placed in a spherical bubble (51) of plastic material whose residual volume is filled with oil (52) A dragone (53 ) allows the skier to pass this magnet around his arm under the anorak so as not to be embarrassed during the practice

du ski.ski.

Si par malheur, lé skieurz se trouve enseveli sous la neige, la localisation de l'aimant ( 50) sera précise grâce aux dispositifs selon l'exemple 1 ou 2 et le  If unfortunately the skier is buried under the snow, the location of the magnet (50) will be precise thanks to the devices according to example 1 or 2 and the

skieur pourra être sauvé.skier can be saved.

Le dispositif selon l'invention présente de nom-  The device according to the invention has many

breux avantages par rapport aux dispositifs actuels comparables On peut citer la facilité de construction et de mise en oeuvre même par des non spécialistes;  significant advantages compared to current comparable devices. One can cite the ease of construction and implementation even by non-specialists;

la légèreté qui le rend transportable et auto-  the lightness that makes it transportable and self-

nome la possibilité d'avoir une lecture immédiate et sur place une sensibilité très nettement améliorée puisque, comme déjà dit, on peut détecter des objets à des profondeurs de l'ordre de cinq mètres contre un mètre actuellement avec les systèmes les plus performants le fait que tout signal correspond nécessairement  nome the possibility of having an immediate reading and on the spot a very markedly improved sensitivity since, as already said, one can detect objects at depths of the order of five meters against one meter currently with the most efficient systems does that any signal necessarily matches

à un gradient de champ, ce qui évite les fausses détec-  at a field gradient, which avoids false detections

tions: De la sorte, ce dispositif peut être utilisé avec  tions: In this way, this device can be used with

succès pour la détection d'éléments ferro ou paramagné-  success in detecting ferro or paramagnetic elements

tiques à faibles profondeurs, tels que des éléments  ticks at shallow depths, such as elements

naturels': sites archéologiques, minerais, détec-  natural ': archaeological sites, minerals, detection

tions des failles de terrains,ground faults,

artificiels: corps ou objets ensevelis acciden-  artificial: accidental body or objects buried

-tellement dans la boue, dans du sable, dans des terrains 12 - marécageux, dans des étangs ou sous de la neige ou même des corps ou objets ensevelis volontairement tels que des bornes de limitation de terrains, des conduites enterrées et leurs bornes, des mines explosives, etc 13 -  - so much in mud, in sand, in 12 swampy grounds - in ponds or under snow or even bodies or objects buried voluntarily such as boundary stones of ground, buried conduits and their limits, explosive mines, etc. 13 -

Claims (10)

REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour la détection et la mesure du gradient d'Un champ magnétique, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen capteur du champ magnétique constitué par  1 / Device for detecting and measuring the gradient of a magnetic field, characterized in that it comprises a magnetic field sensor means constituted by * au moins deux systèmes-résonateurs protoni-  * at least two proton-resonator systems ques ( 2-3) formés chacun par une bobine ( 9-10) dont l'axe est perpendiculaire au champ magnétique à détecter et par un échan(  ques (2-3) each formed by a coil (9-10) whose axis is perpendicular to the magnetic field to be detected and by a sample ( tillon de proton résonnant ( 8) placé à l'in-  resonant proton tillon (8) placed inside térieur desdites bobines ( 9-10), un support non ferromagnétique sur lequel  of said coils (9-10), a non-ferromagnetic support on which sont fixés les systèmes résonateurs protoni-  the proton resonator systems are fixed ques ( 2-3), à une distance fixe mais régla-  ques (2-3), at a fixed but adjustable distance ble, destiné-à permettre le déplacement de l'ensemble sur le sol, une source de courant électrique continu ( 16) reliée aux bornes ( 14-15) des bobines ( 8 9); un moyen ( 17) apte à évacuer l'énergie accumulée dans lesdites bobines ( 9-10)  ble, intended to allow the movement of the assembly on the ground, a source of direct electric current (16) connected to the terminals (14-15) of the coils (8 9); means (17) capable of evacuating the energy accumulated in said coils (9-10) un moyen lecteur destiné à recueillir les informa.  a reader means intended to collect information. tions données par les bobines ( 9-10) constitué par un organe amplificateur accordé ( 20,35,36)  tions given by the coils (9-10) constituted by a tuned amplifying member (20,35,36) résonnant Sur la fréquence du champ magné-  resonating on the frequency of the magnetic field tique, un organe de sommation des signaux émis par chaque bobine ( 9-10),  tick, a device for summing the signals emitted by each coil (9-10), un organe de détection ( 21,40,41) du batte-  a bat detection member (21,40,41) ment de fréquence un multiplexeur ( 17) destiné à connecter les bobines ( 9-10) soit sur la source de courant ( 16) soit  frequency a multiplexer (17) intended to connect the coils (9-10) either on the current source (16) or aux moyens évacuateur ou lecteur.to the spillway or reader means. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bobines ( 8-9) sont placées en série à  2 / Device according to claim 1, characterized in that the coils (8-9) are placed in series at chacune des extrémités du support ( 1).  each end of the support (1). 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé 14 - en ce qu'il comporte trois bobines ( 8,9,31) placées en  3 / Device according to claim 2, characterized 14 - in that it comprises three coils (8,9,31) placed in série sur le support ( 1).series on the support (1). 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à  4 / Device according to one of claims 1 to 3, caractérisé en ce que l'échantillon de proton réson-  3, characterized in that the proton sample resonates nant ( 8) placé dans les bobines ( 9,10, 31) est constitué par un élément choisi dans le groupe constitué par l'eau, l'eau additionnée d'alcool, le benzène et les gels ne modifiant pas le temps de relaxation de l'élément réson  nant (8) placed in the coils (9,10, 31) is constituted by an element chosen from the group consisting of water, water containing alcohol, benzene and gels which do not modify the relaxation time of the reson element nant ( 8).nant (8). 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4,  5 / Device according to one of claims 1 to 4, caractérisé en ce que les bobines ( 8,9,30,31) sont pla-  characterized in that the coils (8,9,30,31) are placed cées perpendiculairement au champ magnétique terrestre  created perpendicular to the Earth's magnetic field à détecter et sont toroldales.to detect and are toroidal. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5,  6 / Device according to one of claims 1 to 5, caractérisé en ce que l'organe de détection des batte-  characterized in that the bat detection member ments ( 21) e t formé par un oscillographe, un oscillos-  elements (21) and formed by an oscillograph, an oscillos- cope ou un casque d'écouteurs ou un fréquencemètre  cope or headphones or a frequency meter relié aux amplificateurs ( 20,35,36).  connected to amplifiers (20,35,36). 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6,  7 / Device according to one of claims 1 to 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un organe d'alarme ( 25-26-3738-39) connecté aux bobines ( 8-9,31) qui s'enclenche dans le cas o l'un des signaux émis par l'une des bobines ( 9-10-31) a un amortissement au moins deux fois plus court que le temps de relaxation normal  characterized in that it further comprises an alarm member (25-26-3738-39) connected to the coils (8-9,31) which is triggered in the event that one of the signals emitted by the one of the coils (9-10-31) has a damping at least twice as short as the normal relaxation time des protons.protons. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7,  8 / Device according to one of claims 1 to 7, caractérisé en ce que le multiplexeur ( 17) forme conjoin-  characterized in that the multiplexer (17) forms a joint tement système évacuateur d'énergie en permettant pendant un temps déterminé soit la mise à la masse soit en créant  energy evacuating system by allowing for a determined time either to ground or by creating une contre tension.a counter tension. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8,  9 / Device according to one of claims 1 to 8, caractérisé en ce que pendant la phase de détection, les bobines ( 9-1031) initialement placées en série sont  characterized in that during the detection phase, the coils (9-1031) initially placed in series are coupées pour être placées en parallèle.  cut to be placed in parallel. 10/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9,  10 / Device according to one of claims 1 to 9, caractérisé en ce que la source de courant électrique ( 16), le moyen ( 17) apte à évacuer l'énergie, l'ensemble -  characterized in that the source of electric current (16), the means (17) able to evacuate the energy, the assembly - lecteur: amplificateur ( 20-35-36), l'organe de somma-  reader: amplifier (20-35-36), the summing organ tion et l'organe de détection ( 21-40-41) et le multi-  tion and the detection unit (21-40-41) and the multi- plexeur ( 17) sont situés dans un sac placé dans le dos  plexers (17) are located in a bag placed in the back du manipulateur.of the manipulator.
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