FR2725036A1 - Emetteur pour systeme de mesure de tomographie electromagnetique et procede de mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un émetteur pour système de mesure de tomographie électromagnétique, ainsi qu'un procédé et un générateur apte à produire un courant à fréquences variables (5) alimentant un solénoïde (1), constitué de spires bobinées autour d'un noyau magnétique (3). Cet émetteur est caractérisé en ce que ledit solénoïde (1) est constitué de plusieurs enroulements (4a, 4b, 4c) disposés les uns à côté des autres sur ledit noyau (3), et l'émetteur comprend des moyens de commutation (6) aptes à relier en série ou en parallèle et/ou à déconnecter entre eux les différents enroulements (4a, 4b, 4c) constituant le solénoïde (1) de façon à contrôler le nombre de spires actives de celui-ci.
Description
La présente invention concerne un procédé et un appareillage de tomographie électromagnétique et plus précisément un émetteur destiné à mettre en oeuvre un tel procédé.
On sait que la technique de la tomographie électromagnétique consiste à émettre, à partir d'un émetteur disposé, la plupart du temps, dans une cavité souterraine, et notamment un puits de forage, un moment magnétique de valeur élevée dont on capte le rayonnement émis au moyen d'un récepteur disposé dans une région voisine. D'une part en faisant varier le moment magnétique et, d'autre part, en déplaçant l'émetteur et/ou le récepteur de façon à faire varier la portion de sol comprise entre ces deux éléments, on parvient à constituer une cartographie représentant la nature des sols existant entre émetteur et le récepteur.
Les émetteurs de moment magnétique utilisés dans ce type de technique sont habituellement essentiellement constitués d'un générateur de courant alternatif alimentant un solénoïde à noyau magnétique. L'efficacité de tels émetteurs est directement liée à l'intensité du moment magnétique qu'ils sont en mesure de produire. Or, le moment magnétique produit par un solénoïde parcouru par un courant est proportionnel au produit de la perméabilité apparente p de son noyau magnétique, par le nombre N de ses spires, par la section S de celles-ci et par l'intensité I du courant qui le traverse (M=u.N.S.I).
Dans ces conditions on conçoit, en théorie, que le moment magnétique maximal fourni par l'émetteur est obtenu lorsque chacun des paramètres mentionnés possède une valeur maximale.
Le paramètre de perméabilité magnétique p est en liaison directe avec la nature du matériau constituant le noyau du solénoïde, si bien que sa valeur maximale est limitée par la nature même de ce matériau.
En ce qui concerne le courant I, on sait que la valeur de celui-ci est rapidement limitée, notamment en raison des caractéristiques spécifiques des câbles assurant l'alimentation de l'émetteur, et de l'échauffement produit à l'intérieur de celui-ci qui, s'il devient trop important, est susceptible d'endommager les circuits et les composants électroniques utilisés.
La section droite S des spires constituant le solénoïde et le nombre N de celles-ci sont limités par le diamètre de la section droite que l'on souhaite donner à l'émetteur, section droite imposée par les faibles dimensions de certains puits de forage.
Par ailleurs, le principe même des méthodes de tomographie utilisées implique que, pour chacune des positions relatives de l'émetteur et du récepteur, on crée une série de moments magnétiques dans une gamme de fréquences différentes déterminées. En conséquence, il est ainsi nécessaire que le moment magnétique produit par l'émetteur conserve sa puissance sur toute cette gamme de fréquences.
De plus, il est intéressant, notamment en raison du gain de temps réalisé sur la mise en oeuvre de la mesure, de travailler en multifréquences, c'est-à-dire en générant un moment magnétique à une fréquence fondamentale et à des fréquences harmoniques d'ordre pair ou impair. On sait qu'un tel résultat est obtenu en alimentant le solénoïde avec un courant dont la forme du signal est aussi proche que possible d'un signal carré. Les générateurs destinés à l'alimentation en courant des solénoïdes devront donc, dans cette forme de mise en oeuvre, être en mesure de délivrer un tel signal carré.
Par ailleurs les émetteurs utilisés habituellement dans la mise en oeuvre des procédés de tomographie électromagnétique sont alimentés en courant alternatif à partir de la surface du sol, par l'intermédiaire de câbles de grande longueur. Il en résulte un certain nombre d'inconvénients notables.
De première part, la résistance propre de ces câbles et leur grande longueur conduisent à une chute de tension importante dans ceux-ci, si bien que, sous peine de ne disposer au niveau de l'émetteur que d'une tension affaiblie, l'on est contraint de prévoir une valeur de tension d'alimentation surdimensionnée. Or les câbles d'alimentation utilisés ne permettent pas toujours d'absorber une telle surtension, si bien que l'on est alors conduit à surdimensionner également la section de ces câbles, ce qui implique d'une part un surcoût et d'autre part une augmentation conséquente du poids et de l'encombrement du dispositif.
De seconde part, ces câbles d'alimentation véhiculant un courant électrique alternatif basse fréquence sont eux mêmes source d'un rayonnement magnétique, qui vient perturber le résultat de la mesure effectuée.
Ces diverses contraintes sont telles que les émetteurs de l'état antérieur de la technique, soit sont en mesure d'émettre un moment magnétique de puissance suffisante, mais possèdent alors des diamètres importants tels qu'ils ne permettent de mettre en oeuvre cette technique de mesure que dans certains types de forage de forts diamètres, soit ont des diamètres suffisamment faibles autorisant leur mise en oeuvre dans tous les types de forage, mais le moment magnétique qu'ils produisent est alors trop faible pour que la mesure soit réellement efficace.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un émetteur de tomographie électromagnétique en mesure d'une part de délivrer, quelque soit la fréquence d'alimentation de son solénoïde, un moment magnétique de valeur élevée, suffisant à la mise en oeuvre dudit procédé et, d'autre part, de posséder un diamètre suffisamment faible qui lui permette d'être mis en oeuvre dans la plupart des tubes de forage. Par ailleurs, les moyens d'alimentation d'un tel émetteur seront tels qu'ils ne provoqueront aucune perturbation du moment magnétique produit.
La présente invention a ainsi pour objet un émetteur pour système de mesure de tomographie électromagnétique, comportant un générateur de courant à fréquences variables alimentant un solénoïde, constitué de spires bobinées autour d'un noyau magnétique, caractérisé en ce que ledit solénoïde est constitué de plusieurs enroulements, disposés les uns à côté des autres sur ledit noyau, et l'émetteur comprend des moyens de commutation aptes à relier en série ou en parallèle et/ou à déconnecter entre eux les différents enroulements constituant le solénoïde de façon à contrôler le nombre de spires actives de celui-ci.
Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, les valeurs de l'inductance de chacun de ces enroulements sont choisies en progression géométrique.
Dans un autre mode de mise oeuvre de l'invention, l'émetteur comprend plusieurs condensateurs susceptibles d'être montés respectivement en série avec les différents enroulements constituant le solénoïde, de façon à compenser l'effet d'inductance de celui-ci et à permettre à l'émetteur de travailler à des régimes proches de la résonance.
La présente invention a également pour objet un procédé de production d'un courant d'alimentation pour sonde de mesure de tomographie électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à
- alimenter ledit solénoïde, sous une tension très supérieure à la tension que l'on devrait lui appliquer pour qu'il soit parcouru par un courant de valeur souhaitée,
- couper la tension d'alimentation dès que ladite valeur souhaitée du courant est atteinte,
- laisser le courant diminuer jusqu'à ce qu'il atteigne une valeur de seuil,
- répéter les deux précédentes étapes pendant une durée sensiblement égale à la moitié d'une période souhaitée du courant d'alimentation du solénoïde,
- inverser alors le sens de la tension d'alimentation du solénoïde et répéter les étapes précédentes, de façon à créer un courant alternatif de période souhaitée dont le signal est de forme sensiblement carrée.
- alimenter ledit solénoïde, sous une tension très supérieure à la tension que l'on devrait lui appliquer pour qu'il soit parcouru par un courant de valeur souhaitée,
- couper la tension d'alimentation dès que ladite valeur souhaitée du courant est atteinte,
- laisser le courant diminuer jusqu'à ce qu'il atteigne une valeur de seuil,
- répéter les deux précédentes étapes pendant une durée sensiblement égale à la moitié d'une période souhaitée du courant d'alimentation du solénoïde,
- inverser alors le sens de la tension d'alimentation du solénoïde et répéter les étapes précédentes, de façon à créer un courant alternatif de période souhaitée dont le signal est de forme sensiblement carrée.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel
La figure l est un schéma de principe représentant un solénoïde d'un émetteur pour sonde de mesure de tomographie électromagnétique.
La figure l est un schéma de principe représentant un solénoïde d'un émetteur pour sonde de mesure de tomographie électromagnétique.
La figure 2 est un schéma électrique équivalent au schéma de principe représenté sur la figure 1.
La figure 3 est un schéma d'un émetteur pour sonde de mesure de tomographie électromagnétique suivant 1' invention.
La figure 4 est une vue de détail de l'émetteur représenté sur la figure 3.
La figure 5 est une vue représentant une variante de mise en oeuvre de l'émetteur représenté sur les figures 3 et 4.
La figure 6 est un schéma de principe d'alimentation d'un circuit RL.
La figure 7 est un graphique illustrant le principe de fonctionnement d'un générateur de courant d'alimentation de l'émetteur suivant l'invention.
La figure 8 est un schéma électrique d'un exemple de réalisation d'un émetteur suivant l'invention.
Comme mentionné précédemment, et en référence à la figure 1, le moment magnétique M fourni par un solénoïde l constitué de N spires 2 de section droite S enroulées sur un noyau 3, formé d'un barreau linéaire de perméabilité magnétique u, et alimenté par un courant I sous une tension
E est : M = u.N.S.I.
E est : M = u.N.S.I.
Un tel solénoïde peut être représenté électriquement par un équivalent (figure 2) constitué d'une résistance RL représentant la résistance du solénoïde 1, d'une inductance
L d'impédance ZL=Lo et d'une résistance Rp, représentant les pertes dans le noyau magnétique 3. Les pertes dans ledit noyau 3 sont, en première approximation, égales à
Rp=K.N2.f2, où f représente la fréquence du courant électrique traversant le solénoïde 1 et K est une constante dépendant de la nature et des dimensions du noyau 3.
L d'impédance ZL=Lo et d'une résistance Rp, représentant les pertes dans le noyau magnétique 3. Les pertes dans ledit noyau 3 sont, en première approximation, égales à
Rp=K.N2.f2, où f représente la fréquence du courant électrique traversant le solénoïde 1 et K est une constante dépendant de la nature et des dimensions du noyau 3.
Dans ces conditions, l'intensité parcourant le solénoïde l est : I = V/ (RL+j Lo + Rp)
Le moment magnétique M produit est donc
M=u.N.S.V/ (RL+j Lo + Rp)
Dans ces conditions, lorsque l'émetteur fonctionne dans le domaine des fréquences basses, la valeur des pertes
Rp est beaucoup plus faible que la valeur de la résistance
RL (Rp < < RL), si bien que l'on peut négliger le terme Rp et, dès lors, le moment magnétique M produit est égal à
M=u.N.S.V/(RL+ j L)
Lorsque l'émetteur fonctionne dans le domaine des fréquences élevées, les pertes Rp dans le noyau magnétique 3 deviennent très supérieures à la valeur de la résistance
RL du solénoïde l (Rp > > RL), si bien que l'on peut négliger ce dernier terme et, dès lors, le moment magnétique M produit est égal à : M=u.N.S.V/(Rp+ j L).
Le moment magnétique M produit est donc
M=u.N.S.V/ (RL+j Lo + Rp)
Dans ces conditions, lorsque l'émetteur fonctionne dans le domaine des fréquences basses, la valeur des pertes
Rp est beaucoup plus faible que la valeur de la résistance
RL (Rp < < RL), si bien que l'on peut négliger le terme Rp et, dès lors, le moment magnétique M produit est égal à
M=u.N.S.V/(RL+ j L)
Lorsque l'émetteur fonctionne dans le domaine des fréquences élevées, les pertes Rp dans le noyau magnétique 3 deviennent très supérieures à la valeur de la résistance
RL du solénoïde l (Rp > > RL), si bien que l'on peut négliger ce dernier terme et, dès lors, le moment magnétique M produit est égal à : M=u.N.S.V/(Rp+ j L).
Si l'on accorde le solénoïde pour travailler à la résonance, on fait ainsi disparaître la composante Lo, si bien que le moment magnétique M est égal à
M= \1.S.V/K.N.f2
Dans ces conditions, on constate que, pour obtenir un moment magnétique optimal il est important, aux fréquences basses, que le solénoïde 1 soit constitué d'un grand nombre
N de spires 2, alors qu'aux fréquences élevées, il est important que ce même solénoïde 1 soit alors constitué d'un nombre N de spires 2 le plus faible possible.
M= \1.S.V/K.N.f2
Dans ces conditions, on constate que, pour obtenir un moment magnétique optimal il est important, aux fréquences basses, que le solénoïde 1 soit constitué d'un grand nombre
N de spires 2, alors qu'aux fréquences élevées, il est important que ce même solénoïde 1 soit alors constitué d'un nombre N de spires 2 le plus faible possible.
La présente invention propose un moyen permettant de lever une telle contradiction, en associant des premiers moyens constitués d'un solénoïde formé de plusieurs bobinages qui peuvent être combinés entre eux, à l'aide de seconds moyens, ou moyens de commutation, de façon qu'aux fréquences élevées le nombre de spires constituant le solénoïde 1 soit inférieur au nombre de spires de ce même solénoïde lorsqu'il est utilisé aux fréquences basses.
On a représenté sur les figures 3 et 4 des exemples de mise en oeuvre de la présente invention, dans lesquels un solénoïde l est constitué de trois enroulements 4a,4b,4c comportant chacun un nombre de spires respectivement égal à
N1=200 spires, N2=150 spires, et N3=l00 spires, qui sont respectivement reliées à un générateur de courant basse fréquence 5, par l'intermédiaire de moyens de commutation 6. Les moyens de commutation 6 permettent d'associer ou non, en parallèle ou en série, suivant les besoins, c'està-dire en fonction de la fréquence de travail souhaitée, la totalité ou une partie seulement des enroulements 4a,4b,4c afin de parvenir à un nombre Na de spires actives (c'est-àdire de spires parcourues par un courant utilisées pour produire le moment magnétique M) proche de celui déterminé comme étant optimal.
N1=200 spires, N2=150 spires, et N3=l00 spires, qui sont respectivement reliées à un générateur de courant basse fréquence 5, par l'intermédiaire de moyens de commutation 6. Les moyens de commutation 6 permettent d'associer ou non, en parallèle ou en série, suivant les besoins, c'està-dire en fonction de la fréquence de travail souhaitée, la totalité ou une partie seulement des enroulements 4a,4b,4c afin de parvenir à un nombre Na de spires actives (c'est-àdire de spires parcourues par un courant utilisées pour produire le moment magnétique M) proche de celui déterminé comme étant optimal.
On a représenté sur la figure 4 un premier exemple de moyens de commutation 6 utilisables suivant l'invention.
Sur cette figure 4, les trois enroulements 4a,4b,4c sont reliés en série entre deux points extrêmes A et B. Le solénoïde 1 est alimenté par les deux bornes C et D du générateur basse fréquence 5, dont la fréquence est réglable, notamment entre 4 Hz et 20 KHz. A cet effet, l'une des bornes D du générateur 5 est reliée à l'une des extrémités B du solénoïde 1 et l'autre borne C de ce générateur est reliée à l'autre extrémité A dudit solénoïde 1, par l'intermédiaire d'un interrupteur Il, et aux points de liaison respectifs E et F des enroulements 4a et 4b d'une part, et 4b et 4c d'autre part, par l'intermédiaire de deux interrupteurs respectifs I2 et I3.
Ainsi, suivant l'invention, lorsque l'on souhaite travailler dans le domaine des fréquences basses, c'est-àdire notamment entre 4 Hz et 200 Hz, on ferme l'interrupteur Il seul, si bien que le nombre de spires actives Na du solénoïde 1 est constitué de la somme des spires Nl,N2,N3 des enroulements 4a,4b,4c, ce qui représente, dans le cas présent, un nombre de spires actives Na=450 spires.
A l'inverse, lorsque l'on travaille dans le domaine des fréquences élevées, c'est-à-dire entre 10 kHz et 20 kHz, on ne ferme que l'interrupteur I3, si bien que le nombre de spires actives Na du solénoïde 1 n'est plus, dès lors, que de Na=100 spires. La fermeture de l'interrupteur I2 permet de travailler dans un domaine de fréquences intermédiaire, à savoir de 200 Hz à 10 kHz.
Suivant une variante de mise en oeuvre de l'invention, représentée sur la figure 5, on remarquera qu'il peut être judicieux, lorsque l'on sort du domaine des fréquences basses, c'est-à-dire notamment à partir d'environ 200 Hz, d'éliminer la composante inductive, c'est-à-dire la composante en Lo des enroulements utilisés, en travaillant à la résonance. Pour ce faire, on intercale, entre l'extrémité B du solénoïde 1 et la borne D du générateur 5, plusieurs condensateurs 7a,7b,7c, disposés en parallèle et de valeurs respectives C1=900nF, C2=49,2nF et
C3=14,7nF. Un interrupteur 14 d'activation des condensateurs est disposé en série avec les enroulements N1,N2,et N3 et en parallèle par rapport aux condensateurs 7a,7b,7c. Des interrupteurs Is,I6,I7 sont respectivement montés dans chacune des dérivations associées à chaque condensateur 7a,7b,7c, de façon à commander, lorsqu'ils sont fermés, la mise en service du condensateur associé.
C3=14,7nF. Un interrupteur 14 d'activation des condensateurs est disposé en série avec les enroulements N1,N2,et N3 et en parallèle par rapport aux condensateurs 7a,7b,7c. Des interrupteurs Is,I6,I7 sont respectivement montés dans chacune des dérivations associées à chaque condensateur 7a,7b,7c, de façon à commander, lorsqu'ils sont fermés, la mise en service du condensateur associé.
Dans ces conditions, lorsque l'on souhaite activer un condensateur déterminé on ouvre l'interrupteur 14 et on ferme l'interrupteur associé au condensateur que l'on souhaite sélectionner, dans le cas contraire on ferme l'interrupteur 14 et on ouvre les interrupteurs Is,I6,I7 associés aux condensateurs C1,C2,C3.
On a représenté à titre d'exemple sur le TABLEAU ciaprès, pour différentes fréquences utilisées, la valeur des condensateurs et les interrupteurs commandant leur activation, qui sont en position fermée.
TABLEAU
<tb> <SEP> Contact <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> Contact <SEP> Capacité <SEP> Fréquences
<tb> enroulement <SEP> spires <SEP> (Na) <SEP> condensateurs <SEP> (nF) <SEP> (Hz)
<tb> <SEP> s
<tb> <SEP> Il <SEP> 450 <SEP> 14 <SEP> 0 <SEP> 4 <SEP> à <SEP> 150
<tb> <SEP> I1 <SEP> 450 <SEP> Ig <SEP> 900 <SEP> 560
<tb> <SEP> 12 <SEP> 250 <SEP> 16 <SEP> 49,2 <SEP> 4.480
<tb> <SEP> I3 <SEP> 100 <SEP> I7 <SEP> 14,7 <SEP> 17.920
<tb>
Comme mentionné précédemment, le générateur de courant d'alimentation 5 est de préférence en mesure de délivrer une tension carrée, de façon à autoriser, dans le domaine des fréquences basses, un fonctionnement en multifréquences, c'est-à-dire à permettre à l'émetteur d'émettre à la fois un moment magnétique à une fréquence fondamentale donnée, mais également à des fréquences harmoniques paires ou impaires de celle-ci.
<tb> enroulement <SEP> spires <SEP> (Na) <SEP> condensateurs <SEP> (nF) <SEP> (Hz)
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<tb> <SEP> I3 <SEP> 100 <SEP> I7 <SEP> 14,7 <SEP> 17.920
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Comme mentionné précédemment, le générateur de courant d'alimentation 5 est de préférence en mesure de délivrer une tension carrée, de façon à autoriser, dans le domaine des fréquences basses, un fonctionnement en multifréquences, c'est-à-dire à permettre à l'émetteur d'émettre à la fois un moment magnétique à une fréquence fondamentale donnée, mais également à des fréquences harmoniques paires ou impaires de celle-ci.
Le générateur de courant assurant l'alimentation du solénoïde doit être en mesure de fonctionner sans qu'une partie importante de sa puissance se trouve dissipée sous forme de chaleur. En effet, en raison des conditions de fonctionnement particulières de ces émetteurs, et notamment des conditions d'environnement (ils sont susceptibles d'être disposés en profondeur dans le sol, en une zone où la température est élevée) toute élévation de chaleur à l'intérieur de ceux-ci risque de devenir rapidement critique et conduire ainsi à une destruction, par échauffement, des composants utilisés.
Dans ces conditions on comprendra que l'on préférera, aux générateurs de type classique, qui dissipent une partie importante de leur puissance par effet Joule, des générateurs de type à découpage. Cependant, ces derniers sont difficilement utilisables pour un tel type d'application en raison de leur temps de réponse important.
En effet, ainsi qu'illustré sur les figures 6 et 7 on sait que le courant i circulant dans un circuit RL, c'està-dire un circuit constitué d'une résistance de valeur R et d'une inductance de valeur L, alimenté sous une tension E croit exponentiellement en fonction du temps (courbe a de la figure 7) suivant la loi
i =(io - E )e -t/T + E
R R où io est le courant initial et T est la constante de temps : T = L/R qui représente le temps au bout duquel on atteint 63% de la valeur du courant.
i =(io - E )e -t/T + E
R R où io est le courant initial et T est la constante de temps : T = L/R qui représente le temps au bout duquel on atteint 63% de la valeur du courant.
Sur le plan pratique, on constate que l'on atteint 98% d'une valeur d'un courant souhaitée I1=E1/R au bout d'un temps d'établissement te égal à 41 qui, dans le cas d'une inductance L de 400 mH et d'une résistance R de 10 n est de l'ordre de 0,16 s. On comprend aisément que, dans ces conditions, en raison de la valeur de ce temps d'établissement te, un tel mode d'alimentation ne peut pas être utilisé dès lors que l'on souhaite travailler à des fréquences relativement élevées, de l'ordre de grandeur de celles mises en oeuvre suivant la présente invention.
Afin de réduire la valeur de la constante de temps t pour diminuer le temps d'établissement te, on peut théoriquement réduire la valeur de L et augmenter la valeur de R, mais cela est difficile à mettre en oeuvre sur le plan pratique, dans la mesure où la valeur de l'inductance
L est déterminée de construction et où une augmentation de la valeur de la résistance R conduirait à augmenter également la tension d'alimentation ce qui présente les inconvénients mentionnés précédemment.
L est déterminée de construction et où une augmentation de la valeur de la résistance R conduirait à augmenter également la tension d'alimentation ce qui présente les inconvénients mentionnés précédemment.
Un premier moyen proposé par la présente invention, et qui est décrit ci-après en regard de la figure 7, consiste à alimenter le circuit sous une tension E2 très supérieure à la tension E1 qui serait nécessaire pour établir dans le solénoïde 1 le courant d'intensité Il souhaité, si bien que le temps tmo, ou temps de montée, nécessaire pour que le courant i atteigne la valeur souhaitée Il est très inférieur au temps d'établissement te (partie a de la courbe ss). Une fois l'intensité Il souhaitée atteinte (point J), des moyens de régulation coupent la tension d'alimentation de valeur E2, si bien que l'intensité du courant i décroît alors suivant ladite loi exponentielle (partie c de la courbe ss), jusqu'à atteindre une valeur de seuil I'l. Dès lors les moyens de régulation rétablissent la tension d'alimentation de valeur E2 et l'intensité du courant i augmente suivant la même loi exponentielle (partie a de la courbe ss), et le cycle de coupure et de rétablissement du courant i se poursuit ainsi pendant une durée égale à la moitié de la période T du courant que l'on souhaite appliquer au solénoïde 1.
Un second moyen proposé par la présente invention est mis en oeuvre à l'instant t2=T/2, dès que le courant i atteint la valeur de seuil I'1 (point H de la courbe ss de la figure 7). Suivant l'invention, à cet instant, les moyens de régulation inversent la polarité de la tension d'alimentation E2, si bien que celle-ci prend dès lors la valeur - E2. Dans ces conditions l'intensité du courant qui, à l'instant t2 a la valeur I'1 va diminuer en valeur relative (courbe a') jusqu'à atteindre, au temps t3 la valeur -Il (point J' de la courbe). Comme précédemment, les moyens de régulation coupent alors la tension d'alimentation, si bien que le courant i croit en valeur relative de façon exponentielle (courbe c') jusqu'à atteindre la valeur de seuil -I'l. Le processus se répète jusqu'au temps t4=T où les moyens de régulation inversent de nouveau la polarité de la tension d'alimentation, si bien que celle-ci reprend la valeur E2. Après la demi période de mise en route, où le temps de montée est tmo le cycle se poursuit, avec des temps de montée tm.
En raison des temps de montée tm très faibles du courant i, la présente alimentation permet de travailler à des fréquences relativement élevées. L'invention permet également de générer des signaux pratiquement rectangulaires, qui permettent d'émettre des moments magnétiques M à une fréquence fondamentale donnée, ainsi qu'à des fréquences harmoniques de celle-ci.
On a représenté sur la figure 8, un schéma de principe d'un circuit électronique d'un générateur de courant fonctionnant ainsi qu'exposé précédemment.
Le circuit est essentiellement constitué d'un pont 9, entre les bornes L et M duquel on applique la tension d'alimentation E2. Chacune des quatre branches de ce pont, à savoir LN,NP,NM,LP comporte respectivement un transistor de commutation T1,T2,T3,T4. La branche centrale NP du pont 9 reçoit, entre ses bornes N et P, les moyens de commutation 6 du solénoïde 1, et un shunt de mesure 11. Les transistors de commutation Tl,T2,T3,T4 sont attaqués par des moyens de commande. Ces moyens de commande sont constitués d'un circuit détecteur de seuils haut et bas 13, d'un circuit de régulation 15 et d'un circuit de contrôle de période 17.
Le circuit détecteur de seuils 13 est monté en dérivation aux bornes du shunt 11, si bien qu'il capte un signal proportionnel au courant i qui traverse le solénoïde 1. Lorsque ce courant i atteint la valeur de seuil I'l ou la valeur souhaitée Il, ou valeur de crête, il émet des signaux de seuil et de crête respectifs qu'il envoie, par une ligne 19, au circuit de régulation 15. Ce dernier agit alors sur le transistor T1 ou T4 de la branche supérieure (par exemple) qui est passant, pour le rendre non passant, afin de couper l'alimentation de la tension E2, dans le cas de la détection d'une valeur de crête Il ou, au contraire, pour rétablir la tension E2 dans le cas de la détection d'une valeur de seuil I'1, en rendant passant ledit transistor.
Par ailleurs, le circuit de régulation 15 est en relation avec le circuit de contrôle de période 17, par une ligne 21, ce qui lui permet, à chaque fois que l'intensité i atteint une valeur de seuil I'1 ou -I'1, de vérifier si le créneau JK a atteint ou non une demi période T/2. Si tel est le cas, le circuit de régulation 15 agit sur les transistors T1,T2,T3,T4, pour commander une inversion de sens de la tension E2 appliquée, en inversant leur état de conduction respectif.
Un tel circuit électronique permet de constituer un générateur de courant apte à délivrer un signal carré de fréquence suffisamment élevée pour permettre la mise en oeuvre d'un procédé de tomographie électromagnétique, ce générateur de courant ne dissipant que peu d'énergie par effet Joule.
Claims (5)
1. Emetteur pour système de mesure de tomographie électromagnétique, comportant un générateur de courant à fréquences variables (5) alimentant un solénoïde (1), constitué de spires bobinées autour d'un noyau magnétique (3), caractérisé en ce que ledit solénoïde (1) est constitué de plusieurs enroulements (4a,4b,4c) disposés les uns à côté des autres sur ledit noyau (3), et l'émetteur comprend des moyens de commutation (6) aptes à relier en série ou en parallèle et/ou à déconnecter entre eux les différents enroulements (4a,4b,4c) constituant le solénoïde (1), de façon à contrôler le nombre de spires actives de celui-ci.
2. Emetteur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les valeurs de l'inductance de chacun de ces enroulements (4a,4b,4c) sont en progression géométrique.
3. Emetteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend au moins un condensateur (7a,7b,7c) susceptible d'être monté en série avec lesdits enroulements (4a,4b,4c) constituant le solénoïde (1) de façon à compenser l'effet d'inductance de celui-ci et à permettre à l'émetteur de travailler à des régimes proches de la résonance.
4. Procédé de production d'un courant d'alimentation d'un solénoïde (1) pour sonde de mesure de tomographie électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à
- alimenter ledit solénoïde (1) sous une tension (E2) très supérieure à la tension (E1) que l'on devrait lui appliquer pour qu'il soit parcouru par un courant (I1) de valeur souhaitée,
- couper la tension d'alimentation (E2) dès que ladite valeur souhaitée (Il) du courant est atteinte,
- laisser le courant (i) diminuer jusqu'à ce qu'il atteigne une valeur de seuil (I'1),
- répéter les deux précédentes étapes pendant une durée sensiblement égale à la moitié d'une période (T) souhaitée du courant d'alimentation du solénoïde (1),
- inverser alors le sens de la tension d'alimentation (E2) du solénoïde (1), et répéter les étapes précédentes, de façon à créer un courant alternatif de période (T) souhaitée, dont le signal est de forme sensiblement carrée.
5. Générateur de courant pour émetteur d'un système de tomographie électromagnétique comportant un solénoïde (1) caractérisé en ce qu'il comporte
- des moyens d'alimentation du solénoïde (1) aptes à établir aux bornes de celui-ci une tension (E2) très supérieure à la tension (E1) que l'on devrait lui appliquer pour qu'il soit parcouru par un courant (I1) de valeur souhaitée,
- des moyens de régulation aptes à couper la tension d'alimentation (E2) dès que la valeur souhaitée (Il) du courant est atteinte, et à la maintenir coupée tant qu'elle n'atteint pas une valeur de seuil (I'1),
- des moyens de mesure du temps aptes à mesurer le temps écoulé depuis l'établissement de la tension (E2), à le comparer à une valeur de demi-période (T/2) à laquelle on souhaite que le générateur délivre le courant,
- des moyens d'inversion aptes à inverser le sens d'établissement de la tension d'alimentation (E2) lorsque ledit temps écoulé atteint ladite valeur de demi-période (T/2), les moyens de régulation étant aptes à alimenter de nouveau en courant le solénoïde (1) si ledit temps écoulé est inférieur à ladite valeur de demi-période.
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