FR2662261A2 - Sensor for measuring the three components of the local magnetic field - Google Patents

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Abstract

The invention relates to the addition of a conducting sphere (16) located in a well (18) and resting along the direction of the sensor on one of the two spherical caps forming the ends of the well. The addition describes the processes for measuring and referencing the position of the axis of the sensor with respect to the vertical. The device of the invention is intended for the same applications as those mentioned in the cited patent.

Description

La présente invention est une addition au brevet intitulé "capteur de mesure des trois composantes du champ magnétique local", dont la demande a été effectuée le 25 novembre 1988 et a été enregistrée sous le numéro 88 15412. The present invention is an addition to the patent entitled "sensor for measuring the three components of the local magnetic field", the request for which was made on November 25, 1988 and was registered under the number 88 15412.

Cette invention concerne un dispositif de mesure de champ magnétique local, particulièrement destiné à être utilisé comme capteur d'allumeur à influence pour mines magnétiques. This invention relates to a local magnetic field measurement device, particularly for use as an influence igniter sensor for magnetic mines.

Les mines anti-véhicules présentent en général deux faces parallèles. La pose rapide de ces mines ne permet pas de choisir la face dirigée vers la cible, c'est-à-dire la face située vers le haut. Il est alors avantageux d'utiliser une charge explosive d'efficacité identique quelque soit la face située en vision directe de la cible. Ces charges explosives particulières doivent être initiées en des points géométriques différents selon le sens de pose sur le sol. Anti-vehicle mines generally have two parallel faces. The rapid laying of these mines does not allow you to choose the side facing the target, i.e. the side facing up. It is then advantageous to use an explosive charge of identical efficiency whatever the face situated in direct vision of the target. These particular explosive charges must be initiated at different geometric points depending on the direction of laying on the ground.

n est donc nécessaire de connaître ce sens. De même la mine peut ne pas être posée parfaitement à plat sur le sol. L'axe de tir fait alors un angle avec la verticale du lieu.It is therefore necessary to know this meaning. Likewise, the mine may not be placed perfectly flat on the ground. The firing axis then makes an angle with the vertical of the place.

Certaines mines n'ayant qu'une faible efficacité lors de tirs inclinés sur des véhicules blindés, la connaissance de cet angle permet de mieux gérer les décisions de mise de feu afin d'optmiser les performances de la munition.Certain mines having only a low efficiency during inclined shots on armored vehicles, knowledge of this angle makes it possible to better manage firing decisions in order to optimize the performance of the ammunition.

L'addition à l'invention concerne un moyen permettant l'utilisation de la disposition selon revendication 1 pour fournir l'indication de sens de pose sur le sol et d'écart angulaire de l'axe de tir de la charge avec la verticale. The addition to the invention relates to a means allowing the use of the arrangement according to claim 1 to provide the indication of direction of laying on the ground and angular deviation of the firing axis of the charge with the vertical.

Selon l'invention la pyramide est fixée à la mine de façon à ce que la base de cette pyramide soit parallèle aux faces horizontales de la mine. According to the invention, the pyramid is fixed to the mine so that the base of this pyramid is parallel to the horizontal faces of the mine.

L'indication du sens du capteur, la pyramide ayant son sommet vers le haut ou pyramide ayant son sommet bas, et l'indication de l'écart angulaire de l'axe de la pyramide avec la verticale sont obtenus par une sphère en matériau conducteur, métal ou alliage, reposant sur une des 2 surfaces en forme de calotte sphérique dont le centre est situé sur l'axe de la pyramide, du même côté que le centre de la sphère, et tel que le rayon de chaque calotte sphérique soit plus important que le rayon de la sphère. The indication of the direction of the sensor, the pyramid having its top up or pyramid having its bottom top, and the indication of the angular deviation of the axis of the pyramid with the vertical are obtained by a sphere of conductive material , metal or alloy, resting on one of the 2 surfaces in the shape of a spherical cap whose center is located on the axis of the pyramid, on the same side as the center of the sphere, and such that the radius of each spherical cap is more important as the radius of the sphere.

Selon l'invention les centres des 2 surfaces, en forme de calotte sphérique, occupent une position telle que la sphère n'occupe pas la même position relative par rapport aux 3 sondes, lorsque le capteur est orienté pyramide sommet en haut ou pyramide sommet en bas. According to the invention, the centers of the 2 surfaces, in the form of a spherical cap, occupy a position such that the sphere does not occupy the same relative position with respect to the 3 probes, when the sensor is oriented with the pyramid at the top or the pyramid at the top. low.

Selon l'invention, les calottes sphériques sont fixées par un moyen connu dans un fourreau cylindrique evidé en sa partie centrale qui forme ainsi un puits cylindrique. La calotte supérieure ferme le puits de manière étanche qui, selon l'invention, est rempli d'un fluide inerte, tel que pétrole ou huile silicone. According to the invention, the spherical caps are fixed by known means in a cylindrical sheath hollowed out in its central part which thus forms a cylindrical well. The upper cap closes the well in a sealed manner which, according to the invention, is filled with an inert fluid, such as petroleum or silicone oil.

Selon l'invention lorsque le capteur doit supporter des chocs importants, les calottes sphériques sont choisies parmi les matériaux isolants durs, tel que céramiques. Le fluide inerte annule les effets néfastes de ces chocs, par répartition des contraintes mécaniques dûes à l'accélération, évitant le marquage de la calotte sphérique sur laquelle s'appuie la sphère pendant le choc. According to the invention when the sensor has to withstand significant shocks, the spherical caps are chosen from hard insulating materials, such as ceramics. The inert fluid cancels the harmful effects of these shocks, by distributing the mechanical stresses due to acceleration, avoiding the marking of the spherical cap on which the sphere is supported during the impact.

Selon l'invention, la sphère peut être constituée sans inconvénient en métal ou alliage léger tel que l'aluminium ou le magnésium ou tout autre métal conducteur de l'électricité. According to the invention, the sphere can be made without disadvantage of metal or light alloy such as aluminum or magnesium or any other electrically conductive metal.

Selon l'invention, le diamètre du puits et le rayon des calottes sphériques sont de taille suffisante pour que, lorsque l'axe du capteur fait avec la verticale un angle de 45" - ou plus selon l'application envisagée - la sphère affleure la surface latérale du puits. According to the invention, the diameter of the well and the radius of the spherical caps are of sufficient size so that, when the axis of the sensor makes an angle of 45 "with the vertical - or more depending on the application envisaged - the sphere is flush with the lateral surface of the well.

Selon l'invention, la détection du sens du capteur et de l'angle entre la verticale du lieu et l'axe de la pyramide, qui donne donc l'indication complète de l'axe de tir de la charge s'effectue par envoi dans la bobine d'étalonnage décrite dans la rédaction initiale du brevet, d'un échelon de courant et lecture dans un délai bref, de l'ordre de 20 à 40 microsecondes de la variation du champ magnétique instantané reçu par les 3 capteurs. La valeur du champ mesuré par les 3 capteurs dépend du champ incident émis par la bobine et des courants de
Foucault transitoires générés pendant les premiers instants suivant l'alimentation de la bobine.According to the invention, the detection of the direction of the sensor and of the angle between the vertical of the place and the axis of the pyramid, which therefore gives the complete indication of the firing axis of the charge, is carried out by sending in the calibration coil described in the initial drafting of the patent, of a current step and reading in a short time, of the order of 20 to 40 microseconds of the variation of the instantaneous magnetic field received by the 3 sensors. The value of the field measured by the 3 sensors depends on the incident field emitted by the coil and the currents of
Transient eddy generated during the first moments following the supply of the coil.

Cette valeur du champ mesuré dépend donc, dans ces premiers instants, des positions relatives de la sphère et des sondes. Plus une sonde et un capteur sont proches et plus le champ magnétique reçu est faible, pendant les premiers instants car le champ reçu dû aux courants de Foucault est plus important. This value of the measured field therefore depends, in these first moments, on the relative positions of the sphere and the probes. The closer a probe and sensor are, the weaker the magnetic field received, during the first moments because the field received due to eddy currents is larger.

Selon l'invention, les 3 mesures des 3 champs reçus par les 3 sondes, effectuées au même instant que ce soit simultanément ou après 3 alimentations séquentielles de la bobine par un moyen de conversion analogique digitale connu, fournissent les indications désirées, de sens et d'angle entre la verticale du lieu et l'axe du capteur. According to the invention, the 3 measurements of the 3 fields received by the 3 probes, carried out at the same instant either simultaneously or after 3 sequential supplies of the coil by a known digital analog conversion means, provide the desired indications, of direction and angle between the vertical of the place and the axis of the sensor.

Selon l'invention, les résultats des mesures n'étant pas d'exploitation simple, ils sont comparés à un tableau de valeurs préenregistrées et mémorisées. According to the invention, the results of the measurements not being simple to operate, they are compared with a table of pre-recorded and stored values.

La recherche du carré de l'erreur minimale

Figure img00020001
Finding the square of minimum error
Figure img00020001

avec HMl , HM2, HM3 les champs mesurés,
et Hijkl, Hijk2 , Hijk3 les valeurs préenregistrées du sens k (k prenant 2 valeurs seules), et des angles j et k de la verticale du lieu par rapport à 2 axes X et Y choisis orthogonaux, fournit alors, selon l'invention, le sens et les inclinaisons dans 2 plans orthogonaux de la verticale du lieu.with HMl, HM2, HM3 the measured fields,
and Hijkl, Hijk2, Hijk3 the prerecorded values of the direction k (k taking 2 values alone), and of the angles j and k of the vertical of the place with respect to 2 axes X and Y chosen orthogonal, then provides, according to the invention, the direction and the inclinations in 2 orthogonal planes of the vertical of the place.

Afin de limiter les calculs à la précision utile, les valeurs préenregistrées sont ,à titre d'exemple, pour des angles d'inclinaison maximum de 450 effectués tous les 5 degrés, ce qui nécessite donc 18x18x2 soit 648 calculs et comparaisons successives.  In order to limit the calculations to the useful precision, the prerecorded values are, for example, for maximum tilt angles of 450 carried out every 5 degrees, which therefore requires 18x18x2 or 648 calculations and successive comparisons.

Selon l'invention le volume de ces calculs n'a guère d'importance car ils ne sont effectués qu'une fois lors de la pose de la mine. According to the invention, the volume of these calculations is of little importance since they are only carried out once during the laying of the mine.

Selon l'invention la bobine d'étalonnage, la sphère et les 2 calottes sphériques sont regroupées en un ensemble cylindrique appelé fourreau par la suite qui s'ajuste dans un trou central d'axe confondu avec l'axe de la pyramide. According to the invention the calibration coil, the sphere and the 2 spherical caps are grouped into a cylindrical assembly called sheath thereafter which adjusts in a central hole of axis coincident with the axis of the pyramid.

Une description préférentielle non limitative est représentée par les figures 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7.  A preferred non-limiting description is shown in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7.

La figure 1 représente une coupe selon l'axe de la pyramide (1) du capteur en position verticale. La sphère conductrice (17) est supportée par la calotte sphérique (18). Le puits (19) est rempli de pétrole et est fermé par la calotte sphérique (20).Un joint de colle (21) assure l'étanchéité de cette dernière calotte. La première calotte (18) est soit collée, soit comme représentée figure 1, partie intégrale du fourreau (22) qui comporte en partie supérieure un épaulement (23), et une partie inférieure un filetage (24), permettant par l'écrou (25) l'immobilisation de l'ensemble pyramide (1) sur le support (3). La gorge (26) sert au bobinage de la bobine (6) , les fils de sortie de celles-ci étant protégés par les rainures (27) et (28). Les figures 2 et 3 représentent deux autres coupes du capteur, selon l'axe de la pyramide (1). Figure 1 shows a section along the axis of the pyramid (1) of the sensor in the vertical position. The conductive sphere (17) is supported by the spherical cap (18). The well (19) is filled with petroleum and is closed by the spherical cap (20). An adhesive joint (21) seals the latter cap. The first cap (18) is either glued, or as shown in FIG. 1, an integral part of the sheath (22) which comprises in the upper part a shoulder (23), and in the lower part a thread (24), allowing by the nut ( 25) immobilization of the pyramid assembly (1) on the support (3). The groove (26) is used for winding the coil (6), the output wires of these being protected by the grooves (27) and (28). Figures 2 and 3 show two other sections of the sensor, along the axis of the pyramid (1).

La figure 2 représente le capteur dans une position telle que le sommet de la pyramide (1) soit orienté vers le bas. Figure 2 shows the sensor in a position such that the top of the pyramid (1) is oriented downwards.

La figure 3 représente le capteur incliné de 30 degrés par rapport à la verticale, l'angle étant dans un plan passant par l'axe de symétrie d'une sonde (2). Figure 3 shows the sensor tilted 30 degrees from the vertical, the angle being in a plane passing through the axis of symmetry of a probe (2).

La figure 4 représente une vue de dessus du capteur, capot (14) enlevé. Figure 4 shows a top view of the sensor, cover (14) removed.

Les figures 5 et 6 représentent l'évolution temporelle des 3 signaux différentiels reçus par les 3 capteurs, avant et après l'instant où la bobine d'étalonnage est parcourue par le courant constant d'étalonnage. Figures 5 and 6 show the time evolution of the 3 differential signals received by the 3 sensors, before and after the instant when the calibration coil is traversed by the constant calibration current.

La figure 5 correspond à la position du capteur représenté figure 1, la figure 6 correspond à la position du capteur représenté figure 2. En traits pointillés la courbe d'évolution du champ de la sonde 1, correspondant au sens de la figure 5 a été tracée afin de servir de base de comparaison. FIG. 5 corresponds to the position of the sensor represented in FIG. 1, FIG. 6 corresponds to the position of the sensor represented in FIG. 2. In dotted lines, the curve of evolution of the field of the probe 1, corresponding to the direction of FIG. 5 has been drawn to serve as a basis for comparison.

La figure 7 correspond à la position du capteur représenté figure 3. FIG. 7 corresponds to the position of the sensor shown in FIG. 3.

Les rapports des tensions différentielles mesurées au temps To, T1 et T2,
soit (VT2 -VTo) / (VT1 -VTo), montrent que ces rapports sont identiques pour les 3 capteurs, figure 5 et 6, mais de valeur différente d'une figure à l'autre. Elles ne diffèrent que par le sens du capteur. Elles différent de l'un à l'autre figure 7 car l'action des courants de
Foucault est différente sur chaque capteur. The ratios of the differential voltages measured at time To, T1 and T2,
or (VT2 -VTo) / (VT1 -VTo), show that these ratios are identical for the 3 sensors, Figure 5 and 6, but of different value from one figure to another. They differ only in the direction of the sensor. They differ from one to another Figure 7 because the action of the currents
Eddy is different on each sensor.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1) Dispositif selon revendication 1 du brevet "capteur de mesures des trois composantes du champ magnétique local" enregistré sous le numéro 88 15412 carctérisé en ce qu'il comporte 1 sphère en matériau conducteur (17) placée dans un puits cylindrique (19) d'axe confondu avec l'axe de la pyramide (1) et de diamètre supérieur au diamètre de la sphère (17). 1) Device according to claim 1 of the patent "sensor for measuring the three components of the local magnetic field" registered under the number 88 15412 characterized in that it comprises 1 sphere of conductive material (17) placed in a cylindrical well (19) d 'axis coincides with the axis of the pyramid (1) and of diameter greater than the diameter of the sphere (17). 2) Dispositif selon la revendication 1 ci-dessus, caractérisé en ce que le puits est fermé par 2 calottes sphériques (18) et (20) d'axe confondu avec l'axe de la pyramide (1) et de rayon supérieur au rayon de la sphère (17). 2) Device according to claim 1 above, characterized in that the well is closed by 2 spherical caps (18) and (20) of axis coincident with the axis of the pyramid (1) and of radius greater than the radius of the sphere (17). 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les 2 calottes (18) et (20) sont séparées par une distance supérieure au diamètre de la sphère (17) et placées de telle manière que la sphère (17) occupe, selon la position du capteur, 2 positions géométriquement différentes relatives aux positions des 3 sondes (2). 3) Device according to claim 1 characterized in that the 2 caps (18) and (20) are separated by a distance greater than the diameter of the sphere (17) and placed in such a way that the sphere (17) occupies, according to the sensor position, 2 geometrically different positions relative to the positions of the 3 probes (2). 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de recherche de la position et du sens du capteur est obtenu par une mesure de la variation de champ magnétique dynamique obtenu par l'excitation de la bobine d'étalonnage (6) et la génération de courants de Foucault dans la sphère (17). 4) Device according to claim 1 characterized in that the means for finding the position and the direction of the sensor is obtained by a measurement of the variation of dynamic magnetic field obtained by the excitation of the calibration coil (6) and the generation of eddy currents in the sphere (17). 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la position est déterminée par recherche systématique du minimum d'erreur résultant de la comparaison entre des rapports de valeurs mesurées et une série de rapports de valeurs mémorisées. 5) Device according to claim 1 characterized in that the position is determined by systematic search for the minimum error resulting from the comparison between reports of measured values and a series of reports of stored values. 6) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que la sphère (17) et les 2 calottes sphériques (18) et (20) sont placées dans un fourreau cylindrique (22) d'axe confondu avec l'axe de la pyramide (1). 6) Device according to claim 1 characterized in that the sphere (17) and the 2 spherical caps (18) and (20) are placed in a cylindrical sheath (22) of axis coincident with the axis of the pyramid (1) . 7) Dispositif selon revendication 6 caractérisé en ce que le fourreau (22) comporte une gorge (26) dans laquelle est bobinée la bobine d'étalonnage (6) et 2 rainures longitudinales (27) et (28) destinées au passage des fils de sortie de la bobine (6). 7) Device according to claim 6 characterized in that the sheath (22) has a groove (26) in which is wound the calibration coil (6) and 2 longitudinal grooves (27) and (28) intended for the passage of the son of coil output (6). 8) Dispositif selon revendication 6 caractérisé en ce que le fourreau (22) comporte un épaulement (23) et un filetage (24) destiné à l'immobilisation de la pyramide (1) sur son support (3). 8) Device according to claim 6 characterized in that the sheath (22) has a shoulder (23) and a thread (24) intended for the immobilization of the pyramid (1) on its support (3). 9) Dispositif selon revendication 2 et revendication 6 caractérisé en ce que le matériau des calottes (18) et (20) et du fourreau (22) peut être un matériau dur, céramique lorsque de fortes accélérations sont à craindre, et que le puits (19) est rempli de liquide amortisseur tel que pétrole ou huile de sislicone.  9) Device according to claim 2 and claim 6 characterized in that the material of the caps (18) and (20) and the sheath (22) may be a hard, ceramic material when strong accelerations are to be feared, and that the well ( 19) is filled with shock absorbing liquid such as petroleum or silicone oil.
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