FR2907211A1 - "dispositif inductif de mesure de la position d'une cible, et procede mis en oeuvre par ce dispositif" - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de mesure sans contact de la position d'une cible (8, 9), comprenant : au moins un capteur comprenant au moins un ensemble de trois bobines, dont deux bobines émettrices (LI, LG), une bobine réceptrice (LM) ou deux bobines réceptrices (LI, LG) et une bobine émettrice (LM); des moyens d'excitation de chaque bobine émettrice par un signal alternatif d'excitation ; pour chaque capteur, des moyens pour mesurer un signal alternatif de réception, généré par les bobines réceptrices par mutuelle inductance avec les bobines émettrices, les deux mutuelles inductances entre une bobine émettrice et une bobine réceptrice du capteur étant sensiblement opposées pour une position d'équilibre donnée de la cible par rapport au capteur; des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception, une distance entre la cible et un des capteurs . L'invention permet la mesure de un à tous les degrés de liberté de déplacement de la cible, en maximisant la porté du capteur, et en en minimisant les non-linéarités, pour une dimension donnée de l'ensemble qui peut être réalisé sur un même support plan. L'invention concerne aussi un procédé mis en ceuvre par le dispositif selon l'invention.

Description

Dispositif inductif de mesure de la position d'une cible, et procédé mis

en oeuvre par ce dispositif Domaine technique La présente invention concerne un dispositif de mesure par balance d'induction de la position ou du déplacement d'une cible. Elle vise également un procédé mis en oeuvre par ce dispositif. Le domaine de l'invention est celui des capteurs de position ou de déplacement d'une cible selon au moins une coordonnée axiale ou angulaire. Parmi les applications possibles, l'invention peut être appliquée de manière non limitative à la mesure de positions relatives de deux objets, par exemple dans le domaine de la robotique ou de la machine outils, ou encore pour la mesure des positions relatives de miroirs segmentés d'un télescope. Elle peut aussi être appliquée de manière non limitative à toute mesure de position ou de déformation dans le domaine du génie civil telle que l'évolution d'une fissure, le capteur et la cible pouvant être fixés de deux côtés de la fissure se faisant sensiblement face, ou encore par exemple l'inclinaison d'un pendule (télépendule), ou les effets des contraintes dans le béton (extensomètre). Etat de la technique antérieure Des dispositifs magnétiques permettent de mesurer des déplacements d'une cible, sans contact. Cette cible peut être passive ; elle interagit avec le dispositif grâce à sa perméabilité magnétique et à sa conductivité ; cette dernière a pour effet de produire des courants qui annulent la composante normale d'un champ magnétique au niveau de la cible et donc de rayonner un champ qui peut être détecté. Ces courants sont connus sous le nom de courant de Foucault (connu aussi sous le nom de eddy currents ). Pour des cibles en matériaux ferro-magnétiques, la perméabilité magnétique a au contraire pour effet d'amplifier localement le champ magnétique au niveau de la cible. 1 2907211 Dans tous les cas, le dispositif de mesure utilise la variation de flux dans une bobine de réception, variation produite par la modification du champ magnétique renvoyé par la cible. Cela suppose de générer un champ magnétique qui illumine initialement la cible puis la bobine de 5 réception. Ce champ est généré par certains moyens magnétiques qui sont excités par un signal alternatif (bobine d'excitation). On peut utiliser pour la mesure (bobine de réception) la même bobine que celle qui a servi à l'excitation (bobine d'excitation). Le déplacement de la cible produit alors une variation de l'inductance de la bobine qui illumine 10 et mesure. On peut utiliser aussi une autre bobine qui n'est pas excitée pour réaliser la mesure. La détection se fait alors par l'analyse de la mutuelle inductance entre la bobine d'excitation et cette bobine de réception. 15 a) Premier cas de dispositif magnétique: détection par variation d'inductance Si on représente l'inductance L de la bobine en fonction de la distance x à la cible, cette fonction L(x) croît depuis une très faible valeur à 20 courte distance vers une valeur asymptotique correspondant à l'inductance de la bobine en l'absence de cible. A une distance donnée x0, la sensibilité à un déplacement correspond donc à la variation de L(x), on encore à la dérivée dL/dx en x0. Le terme L(x) représente donc une valeur de laquelle il faut extraire l'information. En particulier, toute variation non maîtrisée de 25 l'amplitude de L(x0) (qui n'est pas en dépendance directe de la position de la cible) représente un bruit sur la mesure. Le rapport signal sur bruit d'un tel dispositif peut être évalué en première approche comme étant proportionnel à la dérivée du logarithme de L, c'est-à-dire dL(x)/dx * 1/L(x). Ce rapport signal sur bruit se dégrade quand x croît à la fois à 30 cause de la décroissance de dL(x)/dx, mais aussi car L(x) croît. La bonne sensibilité d'un tel dispositif est donc limitée aux courtes distances. Pour des cibles métalliques, la conduction des courants de Foucault ne s'effectue pas dans toute la masse de la cible mais sur une certaine 2 2907211 épaisseur. Ce phénomène est appelé effet de peau . L'épaisseur dépend de la racine carrée de la conductivité de la cible, elle-même sujette à une forte dérive thermique (typiquement 3900 ppm/ C - partie par million par degré Celsius- pour le cuivre). La position de l'épaisseur de la cible 5 s'opposant au champ de la bobine est donc mal définie et dépend de la température. De même, la variation de l'inductance de la cible dépend de la conductance de la cible et donc de la température. La variation de l'inductance de la bobine étant petite devant la valeur nominale de cette impédance, ce type de dispositif a le défaut d'être très sensible à la 10 température environnante. Ce type de dispositif nécessite donc d'être couplé à une mesure de température pour pouvoir corriger une mesure de position de la cible par mesure de variation d'inductance. Enfin, ce type de dispositif est très sensible à une dérive ou du bruit sur le courant d'excitation de la bobine. Le bruit ou la dérive se répercute 15 sur le champ généré par la bobine d'excitation, donc sur le champ généré par la cible, et donc sur la mesure de variation d'impédance de la bobine. b) Deuxième cas de dispositif magnétique : détection par une bobine de réception différente de celle d'excitation, (et située à proximité des 20 moyens de mesure). Afin d'améliorer ce rapport signal sur bruit, il a été développé à l'état de l'art antérieur des capteurs à équilibrage de champ (aussi connus sous le nom de capteurs à balance d'induction ), pour la détection 25 des métaux. Ces capteurs utilisent trois bobines, deux d'excitation et une de réception, ou une d'excitation et deux de réception, les couplages mutuels (ou inductions mutuelles) de chacun des couples bobine d'excitation/bobine de réception s'équilibrant pour une certaine position de la cible. 30 Le document DE 103 18 350 B3 décrit un capteur permettant de détecter une cible suivant qu'elle soit au-delà ou en deçà d'une distance de déclenchement par rapport au capteur. Un capteur selon le document DE 3 2907211 103 18 350 B3 ne permet pas de déterminer une coordonnée axiale ou angulaire de la cible par rapport au capteur. Le document DE 103 12 813 Al décrit un capteur dont les bobines émettrices et réceptrices sont sensiblement dans un même plan, et 5 permettent de déterminer la position d'une cible selon un axe parallèle au plan du capteur, ou une position angulaire de la cible. Un capteur selon le document DE 103 12 813 Al ne permet pas de déterminer une distance séparant la cible du capteur. 10 c) Dispositif capacitif. Par ailleurs, pour la mesure de la position relative des miroirs des télescopes, des capteurs capacitifs ont été utilisés comme cela est détaillé dans la demande de brevet FR 02 10754. Bien que donnant d'excellents 15 résultats, cette technologie suppose que la surface et l'entourage des électrodes soient dépourvus de poussières et d'humidité. Les poussières modifient directement la constante diélectrique du milieu entre les électrodes; l'humidité est bien plus redoutable, surtout si elle se condense ou provient directement de précipitations atmosphériques (pluie). La 20 technologie inductive permet de s'affranchir de ces effets. La poussière étant le plus souvent amagnétique, l'humidité ou l'eau ruisselante très peu conductrice du courant, ces éléments sont sans aucun effet sur la qualité des mesures. Le but principal de la présente invention est de présenter un dispositif et 25 un procédé pour la mesure de la distance séparant une cible d'un capteur, ayant une meilleure résolution que les dispositifs de l'état de l'art, et étant insensible à une pollution liée à de la poussière ou de la condensation. Exposé de l'invention 30 Au moins un des objectifs précités est atteint au moyen d'un dispositif de mesure sans contact de la position d'une cible, comprenant : - au moins un capteur comprenant un ensemble de trois bobines dont une bobine émettrice, une bobine réceptrice et une dernière bobine émettrice ou 4 2907211 réceptrice (Ainsi, chaque capteur comprend soit deux bobines émettrices, une bobine réceptrice, une mutuelle inductance entre une première des bobines émettrices et la bobine réceptrice, et une mutuelle inductance entre une seconde des bobines émettrices et la bobine réceptrice ; soit deux 5 bobines réceptrices, et une bobine émettrice, une mutuelle inductance entre une première des bobines réceptrices et la bobine émettrice, et une mutuelle inductance entre une seconde des bobines réceptrices et la bobine émettrice ), - des moyens d'excitation de chaque bobine émettrice par un signal 10 alternatif d'excitation, - pour chaque capteur, des moyens pour mesurer un signal alternatif de réception, généré par la ou les bobines réceptrices du capteur par mutuelle inductance avec la ou les bobines émettrices du capteur, les deux mutuelles inductances entre une bobine émettrice et une bobine réceptrice du capteur 15 étant sensiblement opposées pour une position d'équilibre donnée de la cible par rapport au capteur, et - des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception, une distance ou une variation de la distance entre la cible et un des capteurs. Par bobine ( coil en langue anglaise), on entend tout circuit ou moyen 20 magnétique apte à émettre et/ou capter ou recevoir un champ électromagnétique. De manière préférentielle, une bobine consiste en des spires enroulées dans une surface, de préférence plane pour la facilité de réalisation. Une bobine peut par exemple aussi être réalisé sur un support plan souple mais qui est ensuite collé sur une autre surface, par exemple 25 cylindrique. De préférence, les bobines de différents capteurs sont réalisées sensiblement dans une même surface de préférence plane pour la facilité de réalisation, et pour chaque capteur, une première des bobines du capteur entoure sensiblement une deuxième des bobines du capteur, qui elle même 30 entoure éventuellement sensiblement une troisième des bobines du capteur. De manière préférentielle, chaque ensemble est associé à un capteur différent. 5 2907211 La cible peut posséder une conductivité électrique et/ou une perméabilité magnétique relative différente de l'unité, ladite cible pouvant être supraconductrice. Pour un des capteurs, la position d'équilibre peut consister en une 5 distance sensiblement infinie entre la cible et le capteur. On peut entendre par distance infinie le fait qu'aucune cible n'est suffisamment proche des bobines d'un capteur pour modifier les mutuelles inductances des bobines du capteur. Pour un des capteurs, les bobines du capteur peuvent être 10 réalisées sensiblement dans une même surface de préférence plane. Une première des bobines du capteur peut entourer sensiblement une deuxième des bobines du capteur. Des spires de la deuxième des bobines peuvent être comprises entre des spires d'une troisième des bobines du capteur (on dit alors que ces deux bobines sont interdigitées ), ou la deuxième des 15 bobines peut entourer sensiblement la troisième des bobines, ces deux bobines pouvant être en outre sensiblement concentriques. Les trois bobines du capteur peuvent aussi être sensiblement concentriques. Plusieurs capteurs peuvent être réalisés sensiblement dans une même surface de préférence plane. 20 Un des capteurs peut comprendre une première bobine émettrice, une seconde bobine émettrice et une unique bobine réceptrice. La seconde bobine émettrice peut être agencée pour sensiblement annuler, pour la position d'équilibre de la cible par rapport au capteur, un flux magnétique produit par la première bobine émettrice sur l'unique bobine réceptrice. Les 25 moyens d'excitation peuvent être communs à la première bobine émettrice et à la seconde bobine émettrice. La première bobine émettrice et la seconde bobine émettrice peuvent être montées en série avec des sens de spires opposés. Enfin, la première bobine émettrice peut être commune à plusieurs capteurs réalisés sensiblement dans une même surface de 30 préférence plane, et peut entourer sensiblement les autres bobines de ces capteurs. Un des capteurs peut comprendre une unique bobine émettrice, une première bobine réceptrice et une seconde bobine réceptrice. La première et la seconde bobine réceptrice peuvent être agencées pour voir, pour la 6 2907211 position d'équilibre de la cible par rapport au capteur, le champ magnétique émis par l'unique bobine émettrice avec le même module. La première bobine réceptrice et la seconde bobine réceptrice peuvent être montées en série avec des sens de spires opposés. La première bobine réceptrice peut 5 être commune à plusieurs capteurs réalisés sensiblement dans une même surface de préférence plane, et entourer sensiblement les autres bobines de ces capteurs. Un dispositif selon l'invention, comprenant plusieurs capteurs, peut comprendre des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception 10 des différents capteurs, une position ou un déplacement de la cible selon au moins un degré de liberté axial, de préférence complémentaire de la distance entre la cible et un capteur. Un dispositif selon l'invention peut comprendre un alignement, selon une direction d'alignement, de plusieurs bobines émettrices ou réceptrices appartenant chacune à un capteur 15 différent, et des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception des capteurs auxquels appartiennent les bobines alignées, une coordonnée ou un déplacement de la cible le long d'un axe parallèle à la direction d'alignement. De même, un dispositif selon l'invention peut comprendre : - un premier alignement, selon une première direction d'alignement, de 20 plusieurs bobines émettrices ou réceptrices appartenant chacune à un capteur différent, - un second alignement, selon une seconde direction d'alignement, de plusieurs bobines émettrices ou réceptrices appartenant chacune à un capteur différent, 25 - des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception des capteurs auxquels appartiennent les bobines alignées, au moins une coordonnée ou un déplacement de la cible le long d'un axe parallèle à une combinaison linéaire de la première et de la seconde direction d'alignement. Les bobines alignées peuvent être réalisées sensiblement dans une 30 même surface de préférence plane, et un contour de la cible, obtenu par projection de la cible sur la surface des bobines, peut passer sensiblement par le centre de chaque bobine située à une des extrémités d'un alignement de bobines. Ce contour peut être obtenu (comme dans toute la suite de ce document) par une projection d'un pourtour extérieur de la cible ou par 7 2907211 projection de toute discontinuité de forme de la cible (tel un simple épaulement avec un bord anguleux ou arrondi) qui suffit pour créer un signal de réception. Un dispositif selon l'invention, comprenant plusieurs capteurs, peut 5 comprendre des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception des différents capteurs, une position ou un déplacement de la cible selon au moins un degré de liberté angulaire. Un dispositif selon l'invention peut comprendre un alignement, selon une direction d'alignement, de plusieurs bobines émettrices ou réceptrices appartenant chacune à un capteur 10 différent, et des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception des capteurs auxquels appartiennent les bobines alignées, une coordonnée angulaire ou un déplacement angulaire de la cible autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à la direction d'alignement. Dans un mode de réalisation, les bobines alignées peuvent être réalisées sensiblement dans 15 une même surface de préférence plane, et la coordonnée angulaire ou le déplacement angulaire est définie autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à la direction d'alignement et sensiblement parallèle à une tangente de ladite surface. Les bobines alignées peuvent alors être situées à l'intérieur d'un contour de la cible obtenu par projection de la cible sur la 20 surface des bobines. Dans un autre mode de réalisation, les bobines alignées peuvent être réalisées sensiblement dans une même surface de préférence plane, et la coordonnée angulaire ou le déplacement angulaire est définie autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à la surface. Les bobines alignées peuvent alors être agencées pour qu'un contour de la 25 cible, obtenu par projection de la cible sur la surface des bobines, passe sensiblement par le centre de chaque bobine située à une des extrémités d'un alignement de bobines. Un dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens pour corriger une détermination d'une position ou d'un déplacement de la cible 30 selon un degré de liberté axial à partir d'une détermination d'une position ou d'un déplacement de la cible selon au moins un degré de liberté angulaire. Un dispositif selon l'invention, comprenant plusieurs capteurs, peut comprendre une bobine émettrice ou réceptrice commune aux capteurs. 8 2907211 Pour un dispositif selon l'invention comprenant plusieurs capteurs, les moyens d'excitation peuvent être communs aux capteurs, et il peut comprendre des moyens pour sélectionner les bobines émettrices qui sont reliées aux moyens d'excitation et sont parcourues par un signal 5 d'excitation. Ces moyens peuvent par exemple permettre une excitation tour à tour des bobines émettrices, par exemple séquentiellement capteur après capteur. Pour un des capteurs, le signal alternatif d'excitation peut être périodique et posséder une fréquence pour laquelle le signal alternatif de 10 réception du capteur ne dépend sensiblement pas d'un matériau de la cible (notamment la phase du signal de réception), de préférence de l'ordre de quelques centaines de kilohertz à quelques mégahertz. A l'opposé, un dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens pour déterminer un matériau de la cible à partir des signaux 15 alternatifs de réception, le signal alternatif d'excitation possédant une fréquence de préférence inférieure à quelques centaines de kilohertz. Enfin, un dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens pour déterminer ou discriminer une forme de la cible à partir des signaux alternatifs de réception, ou des moyens pour asservir, à partir des signaux 20 de réceptions, la position de la cible selon au moins un degré de liberté axial ou angulaire. De manière préférentielle, la cible est métallique et/ou ferromagnétique. De manière préférentielle, le signal alternatif d'excitation est un 25 signal alternatif en tension, mais il peut aussi consister en un signal alternatif en courant. Ce signal est de préférence sinusoïdal. Les spires de chaque bobine peuvent être de manière non limitative circulaires, carrées ou rectangulaires. Les bobines émettrices et réceptrices d'un capteur peuvent être réalisées sensiblement dans une même surface. 30 Les bobines peuvent par exemple être réalisées sur différentes gorges d'une même structure rigide. Les bobines peuvent aussi être réalisées par sérigraphie de spires sur un circuit imprimé monocouche ou multicouche, chaque bobine pouvant alors être réalisée sur une couche différente du 9 2907211 circuit. En outre, les bobines d'un capteur sont de préférence sensiblement concentriques. Un dispositif selon l'invention peut comprendre en outre des moyens pour afficher la valeur de la coordonnée, de la position ou du déplacement 5 déterminé ou des moyens pour transmettre cette valeur par exemple sous la forme d'un signal numérique ou analogique. Dans le dispositif selon l'invention, les moyens de détermination d'un déplacement ou d'une position angulaire ou axiale peuvent comprendre des moyens pour cornbiner des signaux de réception analogiques avant ou 10 après démodulation, ou des signaux de réception numériques issus des différentes bobines. Les moyens de détermination peuvent être agencés pour exploiter des signaux de réception fournis par l'une des bobines réceptrices de façon simultanée aux autres bobines, ou de façon séquentielle dans le temps. Pour traiter les signaux de réceptions, les 15 moyens de détermination peuvent comprendre des moyens d'amplification, et/ou de comparaison à une référence, et/ou de démodulation synchrone au signal d'excitation, et/ou génération d'un signal analogique ou numérique. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de mesure sans contact de la position d'une cible, mis en oeuvre dans un 20 dispositif selon l'invention comprenant au moins un capteur comprenant un ensemble de trois bobines dont une bobine émettrice, une bobine réceptrice et une dernière bobine émettrice ou réceptrice, ledit procédé comprenant : - une excitation de chaque bobine émettrice par un signal alternatif d'excitation, 25 - pour chaque capteur, une mesure d'un signal alternatif de réception, généré par la ou les bobines réceptrices du capteur par mutuelle inductance avec la ou les bobines émettrices du capteur, les deux mutuelles inductances entre une bobine émettrice et une bobine réceptrice du capteur étant sensiblement opposées pour une position 30 d'équilibre donnée de la cible par rapport au capteur, et - une détermination, à partir des signaux de réception, d'une distance ou d'une variation de la distance entre la cible et un des capteurs. Un des capteurs peut comprendre une première bobine émettrice, une seconde bobine émettrice et une unique bobine réceptrice. Le procédé selon 10 2907211 l'invention peut alors comprendre une annulation, par la seconde bobine émettrice, et pour la position d'équilibre de la cible par rapport au capteur, d'un flux magnétique produit par la première bobine émettrice sur l'unique bobine réceptrice. 5 Le procédé selon l'invention peut comprendre une détermination, à partir des signaux de réception de plusieurs capteurs auxquels appartiennent des bobines émettrices ou réceptrices alignées selon une direction d'alignement, d'une coordonnée ou d'un déplacement de la cible le long d'un axe parallèle à la direction d'alignement. 10 De même, un procédé selon l'invention peut comprendre une détermination, à partir des signaux de réception de plusieurs capteurs auxquels appart:iennent des bobines émettrices ou réceptrices alignées selon une première et une seconde direction d'alignement, d'au moins une coordonnée ou un déplacement de la cible le long d'un axe parallèle à des 15 combinaisons linéaires de la première et de la seconde direction d'alignement. Un procédé selon l'invention peut comprendre une détermination, à partir des signaux de réception de différents capteurs, d'une position ou un déplacement de la cible selon au moins un degré de liberté angulaire. 20 Enfin, un procédé selon l'invention peut comprendre une correction d'une détermination d'une position ou d'un déplacement de la cible selon un degré de liberté axial à partir d'une détermination d'une position ou d'un déplacement de la cible selon au moins un degré de liberté angulaire, ou un asservissement, à partir des signaux de réceptions, de la position de la cible 25 selon au moins un degré de liberté axial ou angulaire. Le dispositif ou procédé selon l'invention permet donc la mesure, sans contact, de la position d'une cible par rapport à un ensemble de moyens magnétiques, et peut éventuellement permettre de mesurer, dans un référentiel solidaire du dispositif, jusqu'aux six degrés de liberté de la 30 cible, à savoir les trois translations selon des axes orthonormés X ,Y, Z et les trois rotations (ex , 0y et Oz) autour des trois axes X, Y, Z . Pour y parvenir, l'invention propose une façon innovante d'assembler plusieurs moyens magnétiques dont une ou des bobines émettrices et une ou des 11 2907211 bobines réceptrices, en conservant les bénéfices de l'équilibrage de champ, afin de réaliser un dispositif pouvant être réalisé dans un espace restreint. D'une façon générale, le dispositif ou procédé selon l'invention peut être utilisé partout où l'on a besoin d'une mesure sans contact pour des 5 déplacements trois axes (d'amplitude comparable aux dimensions du capteur) et aussi d'une mesure des rotations (trois axes). Le dispositif ou procédé selon l'invention peut aussi être utilisé pour détecter des métaux. Il peut permettre de discriminer la forme d'un objet cible, ou du moins d'avoir une vision de la forme de cet objet en projection, 10 en comparant les signaux des différents capteurs. Citons 3 applications non limitatives de l'invention : - L'invention peut être utilisée pour la mesure des positions relatives d'un objet par rapport à un autre selon un ou plusieurs axes de déplacement (en rotation ou translation), pour un relevé passif ou pour un contrôle actif de 15 ces positions ou déplacements. L'invention peut donc être utilisée pour la mesure ou le contrôle de positions dans le domaine de la robotique, de la machine outil, de l'automatisation. - Une autre application du dispositif selon l'invention est la mesure des positions relatives des miroirs d'un télescope segmenté, en vue de leurs 20 asservissements de positions. En effet, les positions relatives des miroirs entre eux évoluant sans cesse au gré des dilatations et autres effets atmosphériques, il convient de mesurer pour corriger par asservissement la position relative des miroirs. Pour des diamètres de plusieurs dizaines de mètres et des erreurs de position inférieures à une fraction de longueur 25 d'onde optique, les précisions de positionnement à réaliser peuvent atteindre la dizaine de nanomètres, alors que les dilatations qui déplacent les miroirs sont facilement de l'ordre de la dizaine de microns. Cela signifie que la non-linéarité finale du dispositif de mesure ne peut excéder quelques 10-4 (ou 100ppm, parties par millions). S'ajoutent à cela les écarts de 30 position lors du montage des capteurs du dispositif, qui peuvent être de l'ordre de quelques millimètres voire plus, faisant travailler les capteurs dans des zones de linéarités différentes. Il convient alors de traquer toutes les sources de non-linéarité possibles, à commencer par la réponse en 12 2907211 fonction du déplacement (linéarité intrinsèque de la mesure par un capteur), et également les effets que les rotations initiales lors du montage des capteurs, ou au cours de la vie du télescope, vont induire sur la réponse des capteurs. C'est pour cela qu'il faut une information de 5 l'évolution de l'angle entre les capteurs. Cette information peut-être obtenue pour partie en croisant les mesures des différents capteurs, mais pas complètement (par exemple pour l'angle de rotation autour de l'axe normal lors du montage du capteur). Une façon de résoudre ce problème, et en plus de simplifier grandement l'étalonnage sur site, est de créer un 10 dispositif fournissant les informations selon six axes (3 translations, 3 rotations), afin de corriger les croisements entre les axes et non linéarités de réponse. C'est ce que l'invention permet. Pour un dispositif complet six axes décrit par la suite dans un des modes de réalisation, il est possible de réduire les informations disponibles par comparaisons entre plusieurs 15 capteurs. Le capteur résultant est alors plus compact par la réduction du nombre de moyens magnétiques à mettre en oeuvre comme cela est expliqué par la suite dans les autres variantes de réalisation de l'invention, et l'électronique légèrement plus simple. - Une autre application du dispositif ou procédé selon l'invention est la 20 mesure mono ou mutli-axes pour le génie civil, telle que la mesure de l'évolution de fissures dans un bâtiment ou un ouvrage en béton. La cible est fixée d'un côté de la fissure. Un ou plusieurs capteurs, son électronique et sa source d'énergie sont fixés de l'autre côté. Ainsi une mesure des évolutions de la fissure est possible, sans contact, pendant une longue 25 période. De même, une autre application est la mesure de l'évolution desdéformations liées au contraintes du béton, selon un dispositif appelé extensomètre. Une autre application est la mesure de l'inclinaison d'un fil lesté, dispositif appelé télépendule (version électronique du classique fil à plomb de maçon). Comme pour la mesure des miroirs des télescopes, la 30 mesure magnétique présente l'avantage de l'insensibilité aux pollutions atmosphériques qui viendront souiller chaque capteur, la pluie notamment. 13 2907211 Description des figures et modes de réalisation D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisations nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : 5 - la figure 1 est une vue schématique de face d'un premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention, - la figure 2 illustre le principe de fonctionnement du premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique de profil du premier mode de 10 réalisation de dispositif selon l'invention, - la figure 4 illustre un circuit de mesure du premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention, - la figure 5 est une vue schématique de face d'un deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, 15 - la figure 6 illustre le principe de fonctionnement du deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, - la figure 7 est une vue schématique de profil du deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, - la figure 8 illustre un circuit de mesure du deuxième mode de réalisation 20 de dispositif selon l'invention, - la figure 9 illustre une vue en 3 dimensions du plan d'un capteur d'un dispositif selon l'invention, d'une cible, et des degrés de liberté de la cible, - la figure 10 illustre un troisième mode de réalisation de dispositif 25 selon l'invention, pour une mesure d'un degré de liberté axial d'une cible, - la figure 11 illustre un agencement des bobines du troisième mode de réalisation illustré sur la figure 10, - la figure 12 illustre un autre agencement possible des bobines du 30 troisième mode de réalisation illustré sur la figure 10, - la figure 13 illustre un quatrième mode de réalisation de dispositif selon l'invention,, consistant en une juxtaposition de deux capteurs concentriques tels qu'illustrés sur la figure 10, et permettant la mesure des mouvernents d'une cible selon deux axes X et Y, 14 2907211 - la figure 14 illustre un cinquième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, consistant en une juxtaposition de 3 capteurs tels qu'illustrés sur la figure 10, et permettant de détecter les mouvements d'une cible selon trois axes X, Y, Z, 5 - la figure 15 illustre un sixième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, consistant en une juxtaposition de 3 capteurs tels qu'illustrés sur la figure 10, et permettant de détecter les mouvements d'une cible selon deux axes X, Y, - la figure 16 illustre un septième mode de réalisation de dispositif 10 selon l'invention, consistant en une juxtaposition de 5 capteurs tels qu'illustrés sur la figure 10, et permettant de détecter les mouvements d'une cible selon trois axes X, Y, Z, - la figure 17 illustre trois courbes de la dérivée d'un signal obtenu respectivement pour 1, 3 et 5 capteurs juxtaposés, en fonction de la 15 distance X en millimètres entre la cible et les capteurs du dispositif selon l'invention, - la figure 18 illustre un huitième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, pour une mesure de position d'une cible selon cinq degrés de liberté, 20 - la figure 19 illustre deux courbes de réponse du huitième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, en fonction d'une distance X en millimètres entre les capteurs du dispositif et une cible, - la figure 20 illustre un neuvième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, 25 - la figure 21 illustre un dixième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, permettant des mesures de position d'une cible selon deux axes et un angle, - la figure 22 illustre un onzième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, permettant des mesures de position d'une cible selon 30 deux degrés de libertés axiaux, - la figure 23 illustre un douzième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, 15 2907211 - la figure 24 illustre un treizième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, permettant une mesure de position d'une cible selon trois degrés de libertés axiaux et trois degrés de libertés angulaires, - la figure 25 illustre un quatorzième mode de réalisation de dispositif 5 selon l'invention, et - la figure 26 illustre la disposition de différentes bobines du huitième mode de réalisation, et le sens de rotation du courant dans ces bobines. - la figure 27 illustre un quinzième mode de réalisation de dispositif 10 selon l'invention, permettant une mesure de position d'une cible selon trois degrés de libertés axiaux et trois degrés de libertés angulaires, avec des bobines organisées selon une symétrie d'ordre 3 (invariance par rotation de 120 ). 15 On va tout d'abord décrire, en référence aux figures 1 à 4, un premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention mettant en oeuvre un procédé selon l''invention. Un capteur 1 comprend un ensemble de trois bobines, dont deux bobines émettrices El, E2 et une bobine réceptrice R. Pour simplifier la figure 1, une seule spire a été dessinée par bobine. En 20 réalité, chaque bobine comprend plusieurs spires. Une source de tension, générant une tension d'excitation alternative VE de pulsation w, est branchée aux bornes des bobines émettrices El, E2 montées en série. La tension VE génère un courant d'excitation IE traversant les deux bobines émettrices El et E2 qui créent respectivement 25 un champ magnétique H1 et H2, de flux et T2 dans les bobines El et E2. Les deux champs H1, H2 traversent la bobine réceptrice R. Le capteur 1 se comporte alors comme un transformateur : les bobines émettrices se comportent comme des circuits primaires du transformateur, la bobine réceptrice se comporte comme un circuit secondaire du transformateur, et 30 il existe un couplage par mutuelle inductance entre les bobines émettrices et réceptrice. Une première mutuelle inductance M1 entre la première bobine émettrice El et la bobine réceptrice R, et une seconde mutuelle inductance M2 entre la seconde bobine émettrice E2 et la bobine réceptrice R, génèrent une tension de réception VR dans la bobine réceptrice R. Le 16 2907211 signal de réception VR est sensiblement le produit du courant IE par la différence des cieux mutuelles M1 et M2, le tout multiplié par la pulsation w: VR=IE (M1-M2)w 5 Le capteur 1 selon l'invention permet de déterminer la distance entre ledit capteur :1 et une cible 2, de préférence métallique et/ou ferromagnétique. La forme, les dimensions, le nombre de spires, le sens d'enroulement et les positions relatives des bobines sont telles que, lorsque la cible 2 est une distance d'équilibre définie du capteur 1, les mutuelles 10 inductances M1 et M2 sont de même valeur mais de signes opposés, c'est- à-dire que le signal de réception VR est sensiblement nul. Un agencement préférentiel des bobines permet d'obtenir ces conditions : les bobines sont agencées pour que, lorsque la cible 2 est à la distance d'équilibre, les deux flux T1 et T2 sont, vu par la bobine réceptrice 15 R, de même valeur mais de signes opposés ('Fi et T2 s'équilibrent au niveau de la bobine R), c'est-à-dire que le flux vu par la bobine réceptrice R est sensiblement nul. Pour cela, les bobines émettrices El, E2 et réceptrice R de l'ensemble sont réalisées sensiblement dans un même plan 3. Chaque bobine comprend plusieurs spires contenues dans le plan 3, de diamètres 20 différents et sensiblement concentriques. Les bobines émettrices El, E2 sont montées en série avec des sens de rotation opposés de leurs spires. Ainsi, si le courant IE parcourt la première bobine émettrice El dans le plan 3 dans un sens (sens horaire sur la figure 1), le courant IE parcourt la deuxième bobine émettrice E2 dans le plan 3 dans un sens opposé (sens 25 contra-horaire sur la figure 1). La première bobine émettrice El entoure la deuxième bobine émettrice E2 qui entoure la bobine réceptrice R. Les trois bobines El, E2, R sont sensiblement concentriques. Sur la figure 1, les bobines El, E2 et R sont représentées circulaires, mais elles peuvent aussi être par exemple carrées ou rectangulaires. Les bobines sont réalisées sur 30 un circuit imprimé multicouche. La première bobine émettrice El est réalisée dans une couche du circuit comprise entre une couche dans laquelle est réalisée la deuxième bobine émettrice E2 et une couche dans laquelle est réalisée la bobine réceptrice R. 17 2907211 Dans une variante, la bobine réceptrice R pourrait entourer la deuxième bobine émettrice E2. De même, la bobine réceptrice R pourrait être réalisée dans une couche comprise entre la couche où est réalisée la bobine émettrice El et la couche où est réalisée la bobine émettrice E2. 5 De préférence, la distance d'équilibre est choisie sensiblement infinie, c'est-à-dire que le flux vu par la bobine réceptrice R et le signal de réception VR sont sensiblement nuls en absence de cible 2 suffisamment proche du capteur pour modifier les mutuelles inductances M1 et M2. Lorsque la distance entre la cible 2 et le capteur 1 s'éloigne de la 10 distance d'équilibre (c'est-à-dire lorsque la cible s'approche des bobines du capteur dans le cas où la distance d'équilibre est infinie), les deux flux 'P1, 112 sont perturbés par les caractéristiques magnétiques et la résistance électrique de la cible. Un courant dit de Foucault circule dans la cible. Le courant de Foucault génère un champ s'opposant aux champs d'émission 15 Hi, H2 des bobines. Les deux flux Y1 et 'F2 sont alors perturbés et n'évoluent pas de la même façon lorsque la cible se déplace par rapport aux bobines. De même, les deux mutuelles M1, M2 sont perturbées et n'évoluent pas de la même façon lorsque la cible se déplace par rapport aux bobines. Ce phénomène génère ou augmente le déséquilibre des flux 20 112 et des mutuelles au niveau de la bobine réceptrice R, ce qui génère ou modifie le signal électrique VR dans la bobine réceptrice R. M1 et M2 sont des fonctions différentes mais toutes les deux dépendent de la distance entre le capteur 1 et la cible 2. Il y a donc bien une forte corrélation entre le signal VR et la distance entre le capteur et la 25 cible. Ainsi, des moyens pour mesurer et traiter le signal de réception VR permettent de déterminer la distance d entre le capteur 1 et la cible 2. Ils permettent aussi de déterminer une variation de la distance entre la cible et le capteur (déplacement de la cible). Un circuit 7 de mesure branché aux bornes de la bobine réceptrice 30 traite le signal de réception VR : le signal de réception VR est amplifié par au moins un étage d'amplification 4 de gain gl, puis est démodulé avec un démodulateur 5 synchrone avec le signal d'excitation VE, puis enfin est filtré à l'aide d'un filtre passe bas 6 définissant la bande passante du capteur 1. L'amplitude du signal de sortie VS obtenu dépend de la valeur 18 2907211 de la distance absolue entre la surface visée de la cible des bobines et le capteur. Le circuit 7 permet donc de déterminer la distance d entre le capteur et la cible. Un calculateur analogique et un ensemble de réglage d'offset et de gain peut améliorer la linéarité de la mesure de distance afin 5 d'obtenir directement une tension de sortie VS qui dépend linéairement de la distance d : VS = K d avec K une constante de linéarité. Le signal de réception VR peut en outre comprendre une information 10 sur la nature d'un matériau de la cible modifiant les mutuelles inductances M1, M2. Si la fréquence du signal d'excitation VE est inférieure à quelques centaines de kilohertz, la phase du signal de réception VR par rapport au signal d'excitation VE dépend de la nature du matériau de la cible. Le circuit peut donc comprendre en outre des moyens pour analyser la phase 15 du signal de réception VR et des moyens pour déterminer, à partir du signal de réception VR, le matériau de la cible. Cependant, dans un mode de

réalisation préférentiel, la fréquence ou pulsation w du signal d'excitation est élevée (typiquement comprise en quelques centaines de kilohertz et quelques mégahertz). De cette façon, on minimise la sensibilité 20 du signal de réception VR au type de matériau de la cible et on maximise la sensibilité du signal de réception à la position ou au déplacement de la cible par rapport au capteur. Le capteur selon l'invention peut déterminer la distance entre la cible et ledit capteur (et donc la position, le déplacement ou la vibration de la 25 cible le long d'un axe reliant la cible au capteur) avec des performances métrologiques inaccessibles aux capteurs traditionnels inductifs. Le capteur à balance d'induction selon l'invention génère uniquement un signal de réception utile, c'est-à-dire dépendant uniquement de la position de la cible par rapport au capteur. La variation du signal de 30 réception est grande devant la valeur sensiblement nulle de ce signal lorsque la cible est à une distance du capteur égale à la distance d'équilibre. Une dérive ou du bruit sur le signal d'excitation VE se répercute sur les deux bobines El, E2. Les deux bobines émettant des champs de 19 2907211 directions sensiblement opposées, les dérives ou les bruits sur les champs H1 et H2 se compensent sensiblement. De plus, le signal de réception n'est pas ou très peu perturbé par la capacité d'un éventuel câble reliant les bobines au circuit de mesure. Ainsi, la sensibilité du capteur selon 5 l'invention à la température environnante peut être dix fois plus faible que les capteurs traditionnels. Cet avantage permet d'améliorer fortement les performances métrologiques des capteurs inductifs et de pouvoir rivaliser avec des technologies qui sont traditionnellement plus performantes comme le capacitif mais tout en étant insensible aux pollutions comme l'eau, l'huile, 10 et la poussière. En référence aux figures 5 à 8, on va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention mettant en oeuvre un procédé selon l'invention. Un capteur 1 comprend un ensemble de trois bobines, dont une bobine 15 émettrice E et deux bobines réceptrices R1 et R2. Pour simplifier la figure 5, une seule spire a été dessinée par bobine. En réalité, chaque bobine comprend plusieurs spires. Une source de tension, générant une tension d'excitation alternative VE de pulsation w, est branchée aux bornes de la bobine émettrice E. La 20 tension VE génère un courant d'excitation IE traversant la bobine émettrice E qui crée un champ magnétique H. Ce champ traverse les deux bobines réceptrices R1 et R2. Le capteur 1 se comporte alors comme un transformateur : la bobine émettrice se comporte comme un circuit primaire du transformateur, les bobines réceptrices se comportent chacune 25 comme un circuit secondaire du transformateur, et il existe un couplage par mutuelle inductance entre les bobines émettrice et réceptrices. Une première mutuelle inductance M1 entre la bobine émettrice E et la première bobine réceptrice R1, et une seconde mutuelle inductance M2 entre la bobine émettrice E et la seconde bobine réceptrice R2, génèrent 30 une tension de réception VR dans les bobines réceptrices R1, R2. Le signal de réception VR. est sensiblement le produit du courant IE par la différence des deux mutuelles M1 et M2, le tout multiplié par la pulsation w : VR = IE (M1 - M2) w 20 2907211 Le capteur 1 selon l'invention permet de déterminer la distance entre ledit capteur 1 et une cible 2, de préférence métallique et/ou ferromagnétique. La forme, les dimensions, le nombre de spires, le sens d'enroulement et les positions relatives des bobines sont tels que, lorsque la 5 cible 2 est une distance d'équilibre définie du capteur 1, les mutuelles inductances M1 et M2 sont de même valeur mais de signes opposés, c'est-à-dire que le signal de réception VR généré par les bobines réceptrices R1, R2 est sensiblement nul. Un agencement préférentiel des bobines permet d'obtenir ces 10 conditions : les bobines sont agencées pour que, lorsque la cible 2 est à la distance d'équilibre, les deux bobines réceptrices R1, R2 voient le flux W avec le même module mais avec des signes opposés par rapport à leurs sens respectifs de rotation de spires. Pour cela, les bobines émettrice E et réceptrices R1, R2 de l'ensemble sont réalisées sensiblement dans un même 15 plan 3. Chaque bobine comprend plusieurs spires contenues dans le plan 3, de diamètres différents et sensiblement concentriques. Les bobines réceptrices R1, R2 sont montées en série avec des sens de rotation opposés de leurs spires. Le signal de réception VR consiste donc en l'addition des signaux générés par chacune des bobines réceptrices par mutuelle 20 inductance avec la bobine émettrice. La première bobine réceptrice R1 entoure la deuxième bobine réceptrice R2 qui entoure la bobine émettrice E. Les trois bobines E, R1, R2 sont sensiblement concentriques. Sur la figure 1, les bobines E, R1, R2 sont représentées circulaires, mais elles peuvent aussi être par exemple carrées ou rectangulaires. Les bobines sont réalisées 25 sur un circuit imprimé multicouche. La première bobine réceptrice R1 est réalisée dans une couche du circuit comprise entre une couche dans laquelle est réalisée la deuxième bobine réceptrice R2 et une couche dans laquelle est réalisée la bobine émettrice E. Comme pour le premier mode de réalisation, la bobine émettrice 30 pourrait entourer la bobine réceptrice R2, ou les bobines réceptrices Ri et R2 ; la bobine émettrice E pourrait aussi être située dans une couche entre celles des bobines réceptrices El et E2 ; et la distance d'équilibre est de préférence choisie sensiblement infinie. 21 2907211 Lorsque la distance entre la cible 2 et le capteur 1 s'éloigne de la distance d'équilibre (c'est-à-dire lorsque la cible s'approche des bobines du capteur dans le cas où la distance d'équilibre est infinie), le champ H est perturbé par les caractéristiques magnétiques et la résistance électrique de 5 la cible, mais les deux mutuelles inductances M1, M2 ne réagissent pas de la même façon et ne sont donc plus de valeurs opposées. Dans ces conditions, le déplacement de la cible génère ou augmente un déséquilibre des mutuelles inductances M1, M2, ce qui modifie le signal électrique VR. M1 et M2 sont des fonctions différentes mais toutes les deux 10 dépendent de la distance entre le capteur 1 et la cible 2. Il y a donc bien une forte corrélation entre le signal VR et la distance entre le capteur est la cible. Ainsi, des moyens pour mesurer et traiter le signal de réception VR permettent de déterminer la distance d entre le capteur 1 et la cible 2. Ils permettent aussi de déterminer une variation de la distance entre la cible et 15 le capteur (déplacement de la cible). Le capteur comprend en outre un circuit de mesure 7 illustré sur la figure 8, agencé pour traiter le signal de réception VR et pour en déterminer la distance entre la cible et le capteur. Ce circuit est identique à celui du premier mode illustré sur la figure 4, à l'exception du fait qu'il est branché 20 aux bornes des bobines de réceptions R1, R2. On va maintenant décrire, en références aux figures 9 à 26, d'autres modes de réalisation de dispositifs selon l'invention mettant en oeuvre des procédés selon l'invention. 25 Par la suite, on considère que les moyens magnétiques ou bobines de chaque capteur sont réalisés sensiblement dans un plan 3. On pourra se référer à la figure 9 pour l'orientation d'axes X, Y, Z par rapport au capteur et à la cible 2, ainsi que les rotations possibles de la cible par rapport au capteur : 30 - X est un axe reliant le capteur à la cible (axe longitudinal); dans le cas où le capteur ou la cible est munie d'une surface plane faisant face respectivement à la cible ou au capteur, l'axe X est sensiblement perpendiculaire à la surface plane respectivement du capteur ou de la 22 2907211 cible ; par commodité, la position ou coordonnée de la cible parallèlement à cet axe sera aussi notée X ; - Y est un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe X et sensiblement parallèle au plan 3 du capteur (axe latéral); par commodité, la position ou 5 coordonnée de la cible parallèlement à cet axe sera aussi notée Y ; - Z est un autre axe sensiblement perpendiculaire à l'axe X et sensiblement parallèle au plan 3 du capteur (axe latéral), de sorte que le repère X, Y, Z forme un repère orthonormé direct ; par commodité, la position ou coordonnée de la cible parallèlement à cet axe sera aussi notée 10 Z; - 0X est la position ou coordonnée angulaire de la cible autour de l'axe X; - ey est la position ou coordonnée angulaire de la cible autour de l'axe Y; 15 - 0Z est la position ou coordonnée angulaire de la cible autour de l'axe Z; On va décrire maintenant, en référence aux figures 9 à 12, un troisième mode de réalisation de dispositif selon l'invention comprenant un unique capteur Lc. Ce capteur permet la mesure de la distance frontale (le long de 20 l'axe X) séparant le plan 3 de réalisation des bobines du capteur et une cible 2. Le capteur comprend une première bobine émettrice périphérique LI (représentée en gras sur la figure 10) entourant une seconde bobine réceptrice LM (ou bobine de mesure). La bobine LM peut soit entourer une troisième bobine émettrice LG (ou bobine de garde, représentée en 25 pointillés sur les figures 10 à 12) comme représenté sur la figure 11, soit être interdigitée avec la bobine LG comme représenté sur la figure 12. Dans une variante non représentée, on pourrait imaginer que la bobine LG entoure la bobine LM. Les bobines LM, LI, et LG sont réalisées dans le plan 3 du capteur, et sont constituées chacune de plusieurs spires qui sont 30 contenues dans le plan 3, de diamètres différents et sensiblement concentriques. Les bobines LM, LI et LG sont sensiblement concentriques, ce qui permet de définir un centre du capteur Lc. On considère un cas identique au premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention : les bobines LI et LG sont des bobines émettrices excitées par un signal 23 2907211 alternatif d'excitation, et la bobine LM est une bobine réceptrice aux bornes de laquelle est branché un circuit (tel que celui représenté sur la figure 4) pour mesurer un signal de réception généré par la bobine LM par mutuelle inductance avec les bobines LI et LG. Lorsque la cible 2 est à une distance 5 d'équilibre par rapport au capteur, les mutuelles inductances de chacun des couples comprenant une des bobines émettrices LI ou LG et la bobine réceptrice LM sont de même valeur mais de signes opposés. On aurait bien évidemment pu envisager le cas où, comme pour le deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, les bobines LI et LG sont 10 réceptrices, la bobine LM est émettrice et le circuit de mesure est comparable à celui représenté sur la figure 8 et branché aux bornes des bobines LI et LG. Ce capteur fournit une courbe de réponse de bonne sensibilité pour un mouvement de la cible 2 le long de l'axe X qui est perpendiculaire au plan 3 15 des bobines LI, LM, LG. Par ailleurs, après une analyse de la répartition du champ rayonné dans l'espace par les bobines émettrices, la cible est agencée de sorte que son contour 8 ou 9, obtenu par projection du pourtour de la cible sur le plan 3 du capteur, se trouve loin des zones de plus forte variation du champ rayonné. De cette façon, les mouvements de 20 la cible selon les axes Y et Z ne font quasiment pas varier le signal détecté. Enfin, l'ensemble est préférentiellement réalisé à symétrie de rotation autour d'un axe commun (axe X), conduisant par exemple les bobines à une forme circulaire ou carrée. De la sorte, la très faible composante croisée de sensibilité selon les axes Y et Z ne comporte pas de terme à 25 l'ordre impair, en particulier à l'ordre 1, réduisant ainsi l'amplitude de cette sensibilité croisée. Ainsi, l'ensemble de ces performances permet de relier le capteur à une électronique, non pas à effet de seuil, mais fournissant un signal précis de mesure, sensible au déplacement selon un axe (X), et très peu selon les autres axes (Y, Z, 6X ,0y et Oz). L'équilibrage de champ, grâce 30 à l'excitation sirnultanée de LI et de LG, permet de réduire le terme de bruit à grande distance (de l'ordre du diamètre de LI), et d'augmenter la sensibilité et reproductibilité des mesures. Pour ce troisième mode de réalisation, la sensibilité à proximité du capteur s'annule à une distance donnée entre le capteur et la cible, puis 24 2907211 change de signe en deçà de cette distance. Cela n'est pas forcément gênant et peu même être mis à profit pour placer une protection physique du capteur à la limite et en deçà de cette distance, dans cette zone morte. Notons que si cela est possible ou souhaitable pour l'application, le 5 contour 8 de la cible 2 peut aussi être choisi infini, c'est-à-dire très grand devant le diamètre de la bobine LI. Ainsi, la sensibilité croisée devient parfaite. Le contour 9 de la cible peut aussi être limitée strictement à l'intérieur de LI (sur une vue en projection comme la figure 10), avec un peu plus de sensibilité croisée, mais moins d'encombrement. Il est 10 préférable d'éviter de découper la cible juste en face de la bobine d'excitation LI, zone à forte variation de champ et donc avec plus de sensibilité croisée aux mouvements Y. La mesure de mouvements selon trois axes pourrait se faire en assemblant selon les trois axes au moins trois capteurs concentriques à 15 équilibrage de champ tels que décrits précédemment, c'est-à-dire en plaçant les capteurs dans trois plans orthogonaux. Un tel assemblage souffre de plusieurs limitations. Il est encombrant. Les différents plans des capteurs ne permettent pas une intégration directe sur un seul même support par des moyens de reproduction sur un plan (réalisation de circuits 20 imprimés par exemple). De plus, les différents capteurs produisent un champ parasite sur leur voisin venant perturber les mesures si on tente de réduire notablement les dimensions de l'ensemble. On a testé un premier type de capteur consistant à juxtaposer en face de la cible et dans un même plan plusieurs capteurs tels que décrits en 25 référence aux figures 10 à 12. Il est nécessaire de juxtaposer au moins 2 capteurs pour une détermination de la position de la cible le long des axes X et Y, et au moins 3 pour une détermination de la position de la cible le long des axes X, Y et Z. La figure 13 illustre un quatrième mode de réalisation de dispositif selon 30 l'invention, comprenant deux capteurs Lc, L1 identiques à celui décrit en référence aux figures 9 à 12. Le capteur Lc comprend une bobine émettrice périphérique LIc, une bobine centrale réceptrice LMc et une bobine émettrice de garde LGc. Le capteur L1 comprend une bobine émettrice 25 2907211 périphérique LI:L, une bobine centrale réceptrice LM1 et une bobine émettrice de garde LG1. Les capteurs Lc, L1 sont réalisés dans un même plan et les centres de ces capteurs sont alignés parallèlement à l'axe Y parallèle au plan. Le dispositif comprend en outre des moyens de mesure 5 des signaux générés par les bobines réceptrices de chaque capteur Lc et L1, et des moyens pour déterminer, à partir de ces signaux, une coordonnée ou un déplacement de la cible le long de l'axe X et/ou Y. La figure 14 illustre un cinquième mode de réalisation de dispositif selon l'invention comprenant, par rapport au quatrième mode de réalisation, un 10 capteur L4 supplémentaire identique à celui décrit en référence aux figures 9 à 12. Le capteur L4 comprend une bobine émettrice périphérique LI4, une bobine centrale réceptrice LM4 etune bobine émettrice de garde LG4. Les capteurs Lc, L1 et L4 sont réalisés dans un même plan. Les centres des capteurs Lc et L1 sont alignés parallèlement à l'axe Y parallèle au plan. Les 15 centres des capteurs Lc et L4 sont alignés parallèlement à l'axe Z parallèle au plan et perpendiculaire à l'axe Y. Le dispositif comprend en outre des moyens de mesure des signaux générés par les bobines réceptrices de chaque capteur, des moyens pour déterminer, à partir des signaux générés par Lc et L1, une coordonnée ou un déplacement de la cible le long 20 de l'axe Y, des moyens pour déterminer, à partir des signaux générés par Lc et L4, une coordonnée ou un déplacement de la cible le long de l'axe Z, et des moyens pour déterminer, à partir du signal généré par Lc, une coordonnée ou un déplacement de la cible le long de l'axe X,. Les figures 15 et 16 illustrent respectivement un sixième et un septième 25 mode de réalisation de dispositif selon l'invention. Par rapport au quatrième et cinquième modes de réalisation, deux capteurs supplémentaires L3, L2 peuvent être ajoutés symétriquement à L1 et L4 par rapport au centre du capteur Lc, et dans le même plan que le capteur Lc. Le capteur L2 comprend une bobine émettrice périphérique LI2, une bobine centrale 30 réceptrice LM2 et une bobine émettrice de garde LG2. Le capteur L3 comprend une bobine émettrice périphérique LI3, une bobine centrale réceptrice LM3 et une bobine émettrice de garde LG3. Les centres de Li, Lc et L3 sont donc alignés parallèlement à l'axe Y, L1 et L3 étant situés de part et d'autre de Lc, et les centres de L2, Lc et L4 sont donc alignés 26 2907211 parallèlement àl'axe Z, L2 et L4 étant situés de part et d'autre de Lc. Ceci permet de rendre plus linéaires les réponses aux mouvements selon les axes Y et Z. Ainsi, le capteur central Lc qui est sensiblement aligné avec un axe de symétrie de la cible (axe X) permet de détecter les mouvements de 5 la cible selon l'axe X. Les capteurs L1 à L4 dont les centres sont alignés avec le contour de la cible permettent de détecter les mouvements de la cible selon les axes Y et Z. Pour simplifier l'exposé, on nommera par la suite de la même manière un capteur et le signal généré par le ou les bobines réceptrices de ce 10 capteur. On nommera aussi par la suite de la même manière une bobine réceptrice et le signal généré par cette bobine réceptrice. Par exemple, pour les modes de réalisation décrits en référence aux figures 9 à 16, on peut au choix : - déterminer une coordonnée ou un déplacement de la cible le long de 15 l'axe X, en utilisant le signal Lc ; - déterminer une coordonnée ou un déplacement de la cible le long de l'axe Y, en utilisant la différence de signaux L1-L3 ou L1-Lc ; - déterminer une coordonnée ou un déplacement de la cible le long de l'axe Z, en utilisant la différence de signaux L2-L4 ou L4-Lc; 20 On peut calculer les interactions parasites de l'assemblage de capteurs des modes de réalisation décrits en référence aux figures 9 à 16, et montrer que la sensibilité selon X du capteur central Lc s'annule à courte distance, par rapport à un capteur Lc non perturbé. La courbe du haut de la figure 17 montre l'évolution de la dérivée de la réponse du capteur Lc par 25 rapport à x en millimètres, et calculée pour une cible de dimension infinie, dans le cas de 1 capteur tel que représenté sur la figure 10. La courbe du milieu de la figure 17 montre l'évolution de la dérivée de la réponse du capteur Lc (courbe pointillée) et L1 (courbe pleine) par rapport à x en millimètres, et calculée pour une cible de dimension infinie, dans le cas 30 d'une juxtaposition de 3 capteurs telle que représentée sur la figure 15. La courbe du bas de la figure 17 montre l'évolution de la dérivée de la réponse du capteur Lc (courbe pointillée) et L1 (courbe pleine) par rapport à x en millimètres, et calculée pour une cible de dimension infinie, dans le cas 27 2907211 d'une juxtaposition de 5 capteurs telle que représentée sur la figure 16. Pour un diamètre global de chaque capteur concentrique de 40mm, on observe que cette dérive passe de 0.23 à 0.047 puis à 0 pour X = 36mm, respectivement pour 1, 3 capteurs juxtaposés en ligne, et 5 capteurs 5 juxtaposés en forrne de croix ( + ). Le diamètre du capteur coaxial élémentaire est 40mm. Ces courbes sont obtenues par calcul, pour une cible de dimensions infinies. La cible est supposée amagnétique (perméabilité relative égale à 1), infiniment conductrice, et donc idéale dans le sens où elle annule complètement la composante normale à la 10 plaque du champ B. De même pour les capteurs latéraux L1 à L4, cette dérivée passe de 0.232 à 0.047 puis à 0.033, pour 1, 3 et 5 capteurs juxtaposés. On pourra remarquer, en référence à la figure 16, que le capteur central Lc n'est pas identique aux capteurs latéraux L1 à L4. En effet, on a fait varier ses 15 paramètres (dimensions, nombres de spires, etc...) pour compenser l'effet des capteurs latéraux sur l'équilibrage de champ au niveau du capteur central et réciproquement. Cette annulation de la dérivée et donc de la sensibilité est due aux champs produits par les capteurs latéraux sur le capteur observé, champs 20 qui viennent réduire ou annuler la composante du champ magnétique perpendiculaire à la cible à une certaine distance. Cet effet se produit également dans une moindre mesure sur la sensibilité à x des capteurs L1 à L4. La portée est donc significativement réduite par cet effet de couplage des champs des différents capteurs, avec de plus un diamètre triplé par 25 rapport au capteur initial seul. En résumé, ce premier arrangement de capteurs équilibrés conduit non seulement à multiplier par 3 le diamètre (ou par 9 la surface) de l'ensemble, mais aussi à réduire la portée par rapport à un capteur individuel. L'invention permet de supprimer ces effets de couplage qui réduisent significativement la portée par rapport à la 30 distance X, comme cela est exposé ci-dessous. Pour les figures 13 à 16, les spires en traits interrompus correspondent à des bobines émettrices de garde, nommées LGi. Les spires périphériques en traits continus épais correspondent aux bobines émettrices LIi. Les traits 28 2907211 fin continus plus à l'intérieur correspondent aux bobines réceptrices LMi. Pour les figures 13 à 16, i est un indice variant de 1 à 4 pour les zones latérales, et correspondant à c pour la zone centrale. Les carrés ou rectangles 8, 9, 10 en traits interrompu correspondent au contour en 5 projection de la cible. Une caractéristique importante des modes de réalisation de dispositif selon l'invention pour des mesures selon plusieurs axes est la suivante : la bobine périphérique de chaque capteur (LI sur la figure 10) peut être remplacée par une unique bobine commune qui entoure l'ensemble des 10 autres bobines du dispositif. La figure 18 illustre un huitième mode de réalisation (préférentiel) de dispositif selon l'invention. Ce huitième mode de réalisation correspond au septième mode de réalisation illustré sur la figure 16, dans lequel la bobine périphérique (émettrice) LI1 à LI4 et LIc de chaque capteur latéral L1 à L4 15 et central Lc est remplacée par une unique bobine émettrice commune LI qui entoure l'ensemble des autres bobines du dispositif. Cette bobine LI produit alors un champ de grande portée, typiquement de portée triple par rapport à celui des bobines périphériques initiales de chacun des capteurs L1 à L4. La portée de ce champ peut être définie comme l'endroit où les 20 lignes de champs ont une inclinaison donnée, par rapport à la cible, sachant que seule la composante orthogonale à la cible produit un courant de Foucault, d'où une portée proportionnelle au diamètre de la bobine pour un ratio diamètre cible sur diamètre bobine donné. Ainsi, le huitième mode de réalisation comprend cinq capteurs réalisés 25 sensiblement dans le même plan: un capteur central Lc, et quatre capteurs latéraux L1, L2, L3 et L4. Les capteurs L1 à L4 comprennent chacun trois bobines dont une bobine émettrice LI est commune à tous les capteurs. Le capteur Lc comprend, en plus de la bobine LI, des bobines centrales réceptrices LMcl à LMc4 et émettrices LGc1 à LGc4. Chaque capteur L1 à 30 L4 comprend, en plus de la bobine commune LI, une bobine émettrice respectivement LG1 à LG4 et une bobine réceptrice LM1 à LM4, ces deux bobines étant concentriques. Les centres des bobines LM1, LG1, LM3, LG3 sont sensiblement alignés parallèlement à l'axe Y, et ces bobines sont 29 2907211 disposées de part et d'autre de l'ensemble des bobines centrales LMc1 à LMc4 et LGcl à LGc4 . Les centres des bobines LM2, LG2, LM4, LG4 sont sensiblement alignés parallèlement àl'axe Z, et ces bobines sont disposées de part et d'autre de l'ensemble des bobines centrales LMc1 à LMc4 et LGc1 5 à LGc4. L'absence de bobine émettrice autour de chaque bobine de mesure LM1 à LM4 et LMc1 à LMc4 permet d'en augmenter la surface et donc la sensibilité. La bobine LG1 à LG4 et LGc1 à LGc4 annule, en absence de cible, les effets du champ rayonné par l'unique bobine LI sur le récepteur 10 respectivement LM1 à LM4 et LMc1 à LMc4, de façon à conserver les avantages de l'équilibrage de champ. Le but des bobines LG1 à LG4 et LGcl à LGc4 est donc de masquer le champ d'excitation de la cible. Par analogie avec le domaine de l'optique, la bobine périphérique LI produit un champ magnétique qui permet d'illuminer la cible. Les bobines de 15 compensation LG1 à LG4 et LGcl à LGc4 jouent un rôle de Garde par rapport à ce champ d'illumination qui aurait tendance à aveugler l'électronique de mesure sans précaution. Elles compensent les effets de LI au niveau des récepteurs LM1 à LM4 et LMc1 à LMc4. Le mot Garde est choisi par analogie à l'électrode de garde utilisée pour la mesure capacitive. 20 Enfin, chaque bobine réceptrice LM1 à LM4 et LMcl à LMc4 sert de bobine de mesure. Bien entendu, cela à déjà été dit précédemment, les bobines LI et LGi (i de 1 à 4, ou de cl à c4) peuvent aussi servir de bobines de mesure (en combinant leur signaux comme pour le deuxième mode de réalisation), la bobine LMi (i de 1 à 4, ou de c1 à c4) correspondante de 25 même indice i peut alors servir de bobine d'excitation. On ne les renommera pas dans ce cas car l'emplacement géométrique en reste identique à celui décrit dans l'exposé pour le mode d'excitation sur LI, LGi et de mesure sur LMi. Les avantages de l'unique bobine LI ont été quantifiés notamment à la figure 19, à comparer directement avec la 30 troisième courbe en bas de la figure 17. La figure 19 montre l'évolution de la dérivée de la réponse du capteur Lc (courbe pointillée) et Li (courbe pleine) par rapport à x en millimètres, et calculée pour une cible de dimension infinie, dans le cas du huitième mode de réalisation. La 30 2907211 sensibilité obtenue à 40mm est bien meilleure, d'un facteur supérieur à 10, et de plus monotone. Par rapport au septième mode de réalisation illustré sur la figure 16, le capteur central Lc du huitième mode de réalisation illustré figure 18 est 5 séparé en 4 sous capteurs, comprenant chacun la bobine émettrice commune LI, et un couple comprenant une bobine émettrice respectivement LGc1 à LGc4 et une bobine réceptrice LMc1 à LMc4. La bobine émettrice LGc1 à LGc4 est respectivement concentrique avec la bobine réceptrice LMc1 à LMc4. Les centres des bobines LMc4, LGc4, LMc1 10 et LGc1 sont sensiblement alignés le long d'un axe parallèle à l'axe Y. Les centres des bobines LMc3, LGc3, LMc2 et LGc2 sont sensiblement alignés le long d'un autre axe parallèle à l'axe Y. Les centres des bobines LMc4, LGc4, LMc3 et LGc3 sont sensiblement alignés le long d'un axe parallèle à l'axe Z. Les centres des bobines LMc2, LGc2, LMc1 et LGc1 sont sensiblement 15 alignés le long d'un axe parallèle à l'axe Z. Des mesures ont été faites, pour le septième mode de réalisation illustré sur la figure 16, pour comparer l'évolution de la dérivée du signal LMc (courbe pleine) et de la somme des signaux LM1+LM2+LM3+LM4 (courbe pointillée) en fonction d'une distance X entre les capteurs du dispositif et 20 une cible. Suite à ces mesures, on montre que l'on peut obtenir une sensibilité aux déplacements selon X comparable avec un unique capteur central Lc ou en additionnant les réponses des capteurs latéraux LM1 à LM4. Une meilleure linéarité au déplacement X a même été obtenue en additionnant LM1 à LM4 après linéarisation, ainsi qu'une dérivée 25 légèrement supérieure à longue portée. C'est pour cette raison que le capteur central Lc a été remplacé, dans le huitième mode de réalisation illustré sur la figure 18, par 4 sous capteurs dont le rôle sert principalement à corriger les effets d'angle de la cible comme cela est expliqué plus loin. Pour la sensibilité à x, un bruit de 0,8 30 pm/racine(Hz) à X=50mm a par exemple été mesuré pour un diamètre de capteur de 100mm, montrant la très bonne résolution de l'invention. En référence aux figures 13 à 16, les bobines du dispositif sont agencées pour que le contour 10 de la cible, obtenu par projection du 31 2907211 pourtour de la cible sur le plan des capteurs, passe sensiblement par le centre de chaque bobine située à une des extrémités d'un alignement de bobines. Ainsi : - pour le quatrième mode de réalisation (figure 13), le contour 10 passe 5 par le centre de Lc, LIc, LMc, LGc, Li, LI1, LM1, LG1. - pour le cinquième mode de réalisation (figure 14), le contour 10 passe par le centre de Lc, LIc, LMc, LGc, Li, LI1, LM1, LG1, L4, LI4, LM4, LG4. - pour le sixième mode de réalisation (figure 15), le contour 10 passe par le centre de L1, 1_I1, LM1, LGi, L3, LI3, LM3, LG3. 10 - pour le septième mode de réalisation (figure 16), le contour 10 passe par le centre de L1, LI1, LM1, LG1, L3, LI3, LM3, LG3, L2, LI2, LM2, LG2, L4, LI4, LM4, LG4. -pour le huitième mode de réalisation (figure 18), le contour 10 passe par le centre de LM1, LG1, LM3, LG3, LM2, LG2, LM4, LG4. 15 Autrement dit, pour le huitième mode de réalisation, les dimensions de la cible ont été choisies de façon à aligner les arêtes de son contour sur les axes de symétrie des bobines LM1 à LM4, plus précisément les axes de symétries médians verticaux (le long de Z) pour LM1 et LM3 et les axes de symétriques médians horizontaux (le long de Y) pour LM2 et LM4, comme 20 illustré sur la figure 18. De cette façon, les non linéarités d'ordre 2 sont faibles par construction, et de plus se compensent grâce à la différence des signaux des bobines latérales (LM1 moins LM3 et LM2 moins LM4). La non linéarité d'ordre 3 est faible, mais pas nulle. Elle correspond au fait qu'un déplacement latéral de la cible ajoute d'un côté une bande d'interaction 25 cible-champ qui renvoie davantage de champ vers la bobine de mesure, et retire la même bande de l'autre côté, réduisant symétriquement le champ sur la bobine d'en face (LM1 et LM3 par exemple). L'effet de non linéarité provient du fait que les deux bandes précédentes ne sont pas exposées rigoureusement au même champ au fur et à mesure que la cible est 30 décalée par rapport à l'axe de symétrie. Cet effet produit donc un terme d'ordre 3 sur la réponse selon Y. Des mesures confirment que la réponse que l'on obtient à partir de la différence LM1-LM3 est très linéaire, avec 32 2907211 principalement des termes d'ordre 3 (et non d'ordre 2). La non linéarité d'ordre 3 obtenue est de 10% pour 12mm d'écart à l'axe de symétrie, et de seulement 2,5% à 6mm de cet axe de symétrie. Considérons maintenant les effets d'angle de la cible. Une rotation 5 d'angle Oz selon l'axe Z produit par exemple une augmentation du signal sur LM1 et une diminution de celui sur LM3. Cette variation est au premier ordre similaire à un mouvement de translation selon Y. Une rotation parasite selon l'axe Z produit donc une erreur de mesure sur la position Y. Pour un dispositif de mesure où l'angle AZ est différent entre la phase de 10 calibrage et la phase d'utilisation, mais constant dans le temps, cet angle produit une erreur de position fixe 4Y au premier ordre, dont on pourrait éventuellement se satisfaire pour une mesure relative de mouvement. Cependant, cette erreur sur Y n'est pas compensée par rapport aux erreurs d'ordre 3. Elle produit une aberration sur les corrections de non linéarité 15 d'ordre 3. Une mesure de l'erreur a été faite pour une rotation de la cible de 2,5 , pour ces termes d'ordre 3 aboutissant à une valeur de quelques pourcents. Il est donc nécessaire de compenser ces effets d'angle si une rotation de la cible est à craindre. Compte-tenu de la bonne sensibilité à x des bobines latérales comme 20 cela est expliqué plus haut, et de la nécessité de s'affranchir des effets d'angle, on a donc remplacé le capteur central par 4 bobines réceptrices LMc1 à LMc4 occupant chacune le quart de l'espace initial, et munie chacune de leur bobine de garde LGcl à LGc4 en leur centre. De cette façon, cette zone centrale est directement sensible aux angles e et oz, 25 mais très peu sensible aux mouvements de translation selon Y et Z car ces quatre bobines LMcl à LMc4 sont à l'intérieur de la surface de la cible (en projection selon l'axe X). Par combinaisons linéaires, une compensation des effets d'angle est obtenue à partir des mesures LM1 à LM4 et LMcl à LMc4. Notons que la réponse de ces bobines LMc1 à LMc4 peut aussi être ajoutée 30 à la réponse des bobines latérales LM1 à LM4 pour en augmenter le signal pour la mesure de X. La figure 20 illustre un neuvième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, décrit pour ses différences avec le huitième mode de réalisation. Les moyens LMcl à LMc4 sont réalisés à l'intérieur des moyens 33 2907211 LM1 à LM4 correspondant. En excitant le moyen LMci (i étant un indice variant de 1 à 4, soit LMc1, LMc2, LMc3, LMc4) correspond au moyen LMi (i étant un indice variant de 1 à 4, soit LM1, LM2, LM3, LM4), le moyen LMci peut jouer un rôle de garde qui annule le champ produit par LI en l'absence 5 de cible. Le moyen LMci peut ensuite servir de moyen de mesure sensible à l'angle (en le commutant d'un circuit d'excitation à un circuit de mesure). Dans une version très simplifiée, LMci ne reçoit pas de moyen de garde, dégradant le rapport signal sur bruit dans certaines circonstances, ou en reçoit une alors en action lors de la mesure du signal de LMci. L'avantage 10 est une plus grande surface consacrée à LMi qui englobe alors LMci, et la suppression des quatre bobines de garde LGi (i étant un indice variant de 1 à 4, soit LG1, LG2, LG3, LG4), simplifiant l'électronique et donnant plus de surface disponible pour LMi. Dans ces modes de réalisation multiaxes qui viennent d'être décrits (en 15 référence aux figures 18 à 20), la bobine d'illumination LI est périphérique aux moyens de mesures LM1 à LM4 et LMc1 à LMc4, et dans le même plan que ceux-ci. Elle est éventuellement accompagnée des excitations de garde LG1 à LG4 et LGc1 à LGc4 qui améliorent le rapport signal sur bruit à l'infini (typiquement le diamètre de la cible). Ces moyens LG1 à LG4 20 et LGc1 à LGc4 peuvent ne pas être utilisés, et l'espace libéré peut permettre de loger plus de spires pour les moyens de mesure LM1 à LM4 et LMc1 à LMc4, améliorant l'amplitude du signal mesurant (dérivée par rapport à x), mais au détriment d'un fond continu plus important. La non utilisation des moyens de garde est plus adaptée pour un capteur 25 fonctionnant à courte distance, c'est-à-dire d'un diamètre de plusieurs fois la distance maximale à la cible. Une cible à courants de Foucault, voire magnétique, permet de n'avoir aucun contact ni liaison avec des capteurs du dispositif. En pratique, une bonne sensibilité (et linéarité) à y et Z est réalisable 30 pour une cible dont les arêtes se superposent ou restent à proximité de certains des axes de symétrie (axes médians) des moyens de mesure latéraux LM1 à LM4 de Y et Z (bobines réceptrices des capteurs L1 à L4), comme l'illustre le contour 10 de la cible sur les figures 13 à 16, 18 et 20. Les moyens de mesure centraux LMc1 à LMc4 sont surtout sensibles aux 34 2907211 effets d'angle 0y et eZ, alors que les moyens latéraux LM1 à LM4 fournissent un signal sensible aux mouvements transverses Y et Z et aux effets d'angle Ely et O. 5 Autres variantes de réalisation du dispositif Par rapport au huitième mode de réalisation illustré sur la figure 18, si le dispositif ne doit pas mesurer les mouvements selon l'axe Z, il est possible de ne pas utiliser les moyens LM2, LG2, LMc2, LGc2, LM4, LG4, 10 LMc4, LGc4. La bobine LI peut être réduite en diamètre selon l'axe Z. Les figures 21 et 22 illustrent les enveloppes des différentes bobines restantes dans ce cas. Si la mesure de l'angle de la cible n'est pas envisagée, la zone centrale du dispositif peut ne pas recevoir les moyens LMc1 à LMc4 et LGc1 à LGc4. 15 Pour un dispositif pour des mesures axiales selon X et Y, il est alors possible de rapprocher les moyens LM1, LG1 et LM3, LG3. Le diamètre de LI et de la cible peut être réduit. La figure 22 illustre ce cas. Le dispositif de la figure 10 se voit alors comme l'ultime simplification des dispositifs illustrés sur les figures 21 et 22 (cas de la mesure selon 1 20 axe X uniquement). Dans les modes de réalisations décrits précédemment, il est préférable que le contour de la cible soit ou à l'intérieur, ou à l'extérieur de LI, mais pas au dessus, afin de limiter la sensibilité croisée aux mouvements non détectés, mais éventuellement possibles. 25 Par rapport au huitième mode de réalisation illustré sur la figure 18, si la mesure de l'angle ex est utile, au moins un couple de bobines parmi LM1, LG1 à LM4, LG4 peut être scindée en deux parties latérales, comme illustré sur la figure 24. Pour un indice i entre 1 et 4, la bobine LMi est alors scindée en deux parties LMdi et LMgi (ces parties étant alignées le long 30 d'un axe parallèle à l'axe Y pour LM2 et LM4, et alignées le long d'un axe parallèle à l'axe Z pour LM1 et LM3), et la bobine LGi est scindée en deux parties LGdi et LGgi (ces parties étant alignées parallèlement à l'axe Y pour LM2 et LM4, et alignées parallèlement à l'axe Z pour LM1 et LM3). Ce 2907211 scindement est effectué de préférence pour au moins un des indices i, de préférence deux indices pour respecter la symétrie (1 et 3, ou 2 et 4), voir les 4 pour avoir des réponses similaires selon les axes Y et Z. Cela peut faciliter les traitements ultérieurs, mais n'est pas indispensable. La 5 différence LMdi-LMgi donne alors une sensibilité à 6X, la somme LMdi+LMgi donne les mêmes informations que LMi. Pour le huitième mode de réalisation illustré sur la figure 18, des bobines de mesure auxiliaires LAUX peuvent être ajoutées dans les coins du plan des capteurs, plutôt à l'extérieur du contour 10 de la cible (vue 10 selon l'axe X), afin par exemple de fournir un signal de référence, ou bien d'évaluer les effets du boîtier protégeant le dispositif (si celui-ci est conducteur). Enfin, les forrnes des bobines ou de la cible ne sont pas déterminantes. Une forme ronde (ou ovale, ou elliptique, ou octogonale) est par exemple 15 envisageable à la place du carré ou du rectangle. Les moyens LM1 à LM4 peuvent aussi être trapézoïdaux afin d'augmenter légèrement l'amplitude du signal en utilisant toute la surface disponible pour la mesure, comme illustré sur la figure 25. Les moyens LM1 à LM4 peuvent aussi se trouver aux quatre coins du plan des capteurs, comme illustré sur la figure 23, ces 20 moyens n'étant plus alignés selon Y ou Z. La mesure selon l'axe Y se fait alors par une combinaison linéaire du type (LM1+LM2)-(LM3+LM4), idem pour Z. On pourra aussi organiser la répartition des bobines de mesure LMi selon une symétrie d'ordre 3, c'est-à-dire une invariance par rotation de 25 120 . Dans un mode de réalisation non illustré, on utilisera la bobine émettrice LI entourant trois bobines réceptrices LM1, LM2, LM3. Les bobines réceptrices LM1, LM2, LM3 sont symétriques l'une par rapport à l'autre par une rotation de 120 autour d'un point. Chaque bobine 30 réceptrice est sensiblement concentrique avec une bobine de garde LG1, LG2, LG3 qui lui est associée. La bobine LI est réalisée sensiblement dans le même plan que les bobines LM1, LM2, LM3, LG1, LG2, LG3, et entoure sensiblement ces bobines. La cible a de préférence une symétrie circulaire 36 2907211 autour de l'axe X, et la projection de son contour passe sensiblement par

les centres de LM1, LM2, LM3, LG1, LG2, LG3. Les bobines LM2, LG2, LM3, et LG3 sont alignés le long d'un axe parallèle à l'axe Z. La mesure de la translation selon Y peut alors se faire par combinaison linéaire des signaux 5 (LM1-0.5*(LM2+LM3)). La mesure de la translation selon l'axe Z peut se faire par la combinaison (LM2-LM3). La mesure selon l'axe X peut se faire par la somme (LM1+LM2+LM3). Ces combinaisons annulent les sensibilités croisées entre les axes au premier ordre. Elles sont complétées par d'autres termes d'ordre plus élevées pour compenser ces sensibilités 10 croisées (donc pour les plus grands déplacements), et/ou d'autres techniques de linéarisation. Dans un autre mode de réalisation illustré sur la figure 27, on utilisera la bobine émettrice LI entourant neuf bobines réceptrices LMc1, LMc2, LMc3, LMg1, LMd1, LMg2, LMd2, LMg3, LMd3. Chaque bobine réceptrice 15 LMc1, LMc2, LMc3, LMg1, LMd1, LMg2, LMd2, LMg3, LMd3 est sensiblement concentrique avec une bobine de garde respectivement LGc1, LGc2, LGc3, LGg1, LGd1, LGg2, LGd2, LGg3, LGd3 qui lui est associée. La bobine LI est réalisée sensiblement dans le même plan que les bobines LMc1, LMc2, LMc3, LMg1, LMd1, LMg2, LMd2, LMg3, LMd3, LGc1, LGc2, LGc3, LGg1, 20 LGd1, LGg2, LGd2, LGg3, LGd3 et entoure sensiblement ces bobines. Les bobines réceptrices LMc1, LMc2, LMc3 sont symétriques l'une par rapport à l'autre par une rotation de 120 autour d'un point central. Les six bobines LMg1, LMd1, LMg2, LMd2, LMg3, LMd3 sont réparties dans cet ordre sensiblement sur un cercle entourant les trois bobines LMc1, LMc2, LMc3.

25 Les couples de bobines (LMg1, LMd1), (LMg2, LMd2), (LMg3, LMd3) sont symétriques l'un par rapport à l'autre par une rotation de 120 autour du point central. Le contour 10 de la cible passe sensiblement par les centres de LMg1, LMd1, L.Mg2, LMd2, LMg3, LMd3, LGc1, LGc2, LGc3, LGg1, LGd1, LGg2, LGd2, LGg3, LGd3. Les bobines LMg2, LGg2, LMd3 et LGd3 sont 30 alignées parallèlement à l'axe Z. Les bobines LMg1, LGg1, LMd1 et LGd1 sont alignées parallèlement à l'axe Z. Les bobines LMd2, LGd2, LMg3 et LGg3 sont alignées parallèlement à l'axe Z. Les bobines LMc2, LGc2, LMc3 et LGc3 sont alignées parallèlement à l'axe Z. Les bobines LMg1, LGg1, LMg3 et LGg3 sont alignées parallèlement à l'axe Y. Les bobines LMd2, 37 2907211 LGd2, LMd1 et LGd1 sont alignées parallèlement à l'axe Y. La mesure de la translation selon Y peut alors se faire par combinaison linéaire des signaux ((LMg1+LMd1) -0.5*(LMg2+LMg2+LMg3+LMd3)). La mesure de la translation selon Z peut se faire par la combinaison ((LMg2+LMd2)- 5 (LMg3+LMd3)). La mesure selon X peut se faire par la somme ((LMg1+LMd1+LMg2+LMg2+LMg3+LMd3), éventuellement complétée par (LMc1+LMc2+LMc3). Pour les mesures d'angles, ex peut provenir de ((LMd1-LMg1)+(LMd2-LMg2)+(LMd3-LMg3)). La mesure de 0y peut provenir de (LMc2-LMc3). La mesure de 0Z peut provenir de (LMc10,5*(LMc2+LMc3)). On retire du calcul de Y détaillé plus haut un coefficient fois la mesure de Oz pour compenser la sensibilité croisée de l'angle Oz sur la mesure de Y, au premier ordre. De même, on retire du calcul de Z détaillé plus haut un coefficient fois la mesure de 0y. Ces combinaisons annulent les sensibilités croisées entre les axes, au premier ordre. Elles 15 sont complétées par d'autres termes d'ordre plus élevées pour compenser ces sensibilités croisées (donc pour les plus grandsdéplacements), et/ou d'autres techniques de linéarisation. Les coefficients pour obtenir les mesures de Y, Z, 0y, Oz à partir des combinaisons précédemment détaillées dépendent en particulier de X.

20 Comment placer les bobines LGi par rapport à LMi si celles-ci sont utilisées ? On a comparé la position relative de LG par rapport à LM (voir les 25 figures 11 et 12). Les deux possibilités des figures 11 et 12 sont valables pour chaque couple LMi, LGi (i étant un indice variant de 1 à 4, pouvant bien sûr aussi décrire les moyens du centre ci cl à c4). Une meilleure sensibilité est obtenue en enroulant simultanément (ou en contiguïté) LG et LM sur une partie de l'espace, comme illustré sur la figure 12. Nous dirons 30 que les bobines sont interdigitées dans cette zone commune. Cependant, cette configuration conduit aussi à augmenter significativement les capacités parasites entre ces enroulements. Il en résulte une limitation de la fréquence de résonance, ainsi qu'une plus grande dérive thermique du capteur, due à un couplage capacité parasite-résistance série. Bien que 38 2907211 cela diminue la sensibilité initiale du capteur, une réalisation préférée de l'invention est de réaliser les bobines LG à l'intérieur de LM, sans zone commune interdigitée , comme illustré sur la figure 11.

5 Comment assembler électriquement les bobines LG et LI ? De façon à réduire le nombre de voies de mesure, une réalisation préférée de l'invention consiste à commuter une seule des bobines de mesure sur une chaîne d'amplification, de comparaison à une référence, de 10 démodulation synchrone, et d'échantillonnage. Les autres bobines réceptrices de mesure LMi, LMci (i étant un indice variant de 1 à 4) sont alors laissées en circuit ouvert. Elles seront commutées par la suite, cycliquement. D'autres configurations permettant la mesure simultanée sont évidemment possibles si la rapidité de mesure prime sur la 15 simplification de l'électronique de mesure (et le moindre coût). De même, il est possible d'ajouter ou de soustraire électriquement les signaux de certains moyens (via un commutateur par exemple pour mesurer plusieurs combinaisons) avant de les détecter et de les échantillonner. Cela permet alors de réduire les sources d'incertitudes liées à l'électronique ou à 20 certains câbles de liaison. Lorsque la mesure est faite par multiplexage temporel successif des bobines LMi, LMci (i étant un indice variant de 1 à 4), seule la bobine de garde LGi, LGci (i étant un indice variant de 1 à 4) de la bobine réceptrice LMi, LMci commutée en mesure a besoin d'être excitée pendant la mesure.

25 Cette configuration est la configuration préférée pour la mesure compte-tenu de la meilleure symétrie de mesure obtenue par rapport à un assemblage en série des bobines LGi, LGci ainsi que de la réduction d'effets de capacité parasite et de dérive thermique. Moyennant la prise en compte des effets de couplage mutuels, 30 l'excitation simultanée des autres bobines de gardes LGi, LGci est également possible. Il est dans ce cas préférable d'alterner le sens de rotation des courants des gardes, entre les gardes des moyens latéraux, et celles des moyens centraux, pour renforcer les champs compensateurs comme cela est montré figure 26. (Les courants des bobines de garde 39 2907211 latérales LGi tournent en sens horaire, ceux des gardes centrales LGci en sens anti-horaire). Un assemblage série est possible de façon à équilibrer naturellement les courants. Cet assemblage conduit à une dissymétrie des réponses et des effets de couplage résistance série- capacité parasite, en 5 particulier si le capteur est utilisé à haute fréquence, proche de sa fréquence de résonance. Une connexion en parallèle peut aussi être envisagée, mais avec l'inconvénient de rendre l'équilibrage des courants dépendant de la symétrie des résistances séries des bobines, sujettes à d'importantes 10 dérives thermiques. Une meilleure configuration est alors d'utiliser autant de sources de courant qu'il y a de bobines LGi, LGci ces sources évoluant de préférence de façon identique par rapport aux perturbations (en particulier thermiques). La bobine LI peut alors recevoir la somme des courants des LGi, LGci ou celui d'une source supplémentaire.

15 Comment réaliser les arrivées de courant ou les conducteurs de mesure de façon à ne pas perturber le champ d'excitation ou détecté ? Les liaisons entre les bobines et l'électronique de mesure constituent 20 autant de circuits parasites créant eux même un champ excitateur, on une boucle de mesure. Ces circuits ont en général l'inconvénient : - de perturber la symétrie initiale des différents moyens en vis-à-vis symétrique, car reliant ces moyens à l'électronique d'excitation et mesure forcément rassemblée quelque part ailleurs que sur un axe de 25 symétrie. - d'éventuellement être déformables car une liaison souple peut être préférable entre d'une part l'électronique d'excitation et de mesure, et le capteur associé, Il est préférable d'utiliser des liaisons symétriques coplanaires de 30 type masse/signal/masse, ou plutôt noeudl/noeud2/noeudl, c'est-à-dire deux rubans (de même largeur) entourant symétriquement un troisième ruban au centre (éventuellement de largeur différente des deux rubans latéraux). Le ruban central est parcouru par le départ du courant, les deux circuits latéraux sont parcourus par le courant de retour (égale au 2907211 précédent). En électronique à haute fréquences, les deux rubans latéraux de retour sont reliés à la masse, le ruban du centre est le signal. Pour l'invention, les rubans extérieurs sont simplement reliés à une des extrémités de la bobine, le ruban du centre est relié à l'autre extrémité. Si 5 la mesure se fait en tension pure, ces deux mêmes conducteurs servent à mesure la tension aux bornes de la bobine. De cette façon, les boucles parasites créées captent des contributions en opposition de phase et d'égale amplitude par rapport à un champ homogène (ou faiblement différent entre les boucles). Ces liaisons coplanaires ont l'avantage d'être 10 réalisables sur une des faces seulement du capteur, laissant l'autre pour réaliser les spires des bobines. La ligne coplanaire précédente peut être complétée sur l'autre face d'un circuit imprimé souple par un plan conducteur occupant tout l'espace et préférentiellement relié aux conducteurs latéraux par des trous métallisés.

15 Un blindage supplémentaire peut être encore ajouté de l'autre côté au dessus d'un diélectrique pour fermer complètement la liaison. Des pistes supplémentaires peuvent être ajoutées entre ou autour des pistes principales pour servir d'écran électrostatique entre ces pistes ou autour. La liaison peut aussi être réalisée par un câble coaxial isolant 20 naturellement le volume entre les conducteurs des perturbations extérieures. Ce câble coaxial peut comporter une troisième couche externe supplémentaire, ou encore une garde ou couche intermédiaire interne entre les conducteurs des courants, ou les deux afin de réduire les 25 influences capacitives parasites mutuelles ou avec l'environnement. Réalisation de la cible, suite Nous l'avons déjà évoquée. Les bords de la cible doivent de 30 préférence être alignés avec certains axes de symétrie des moyens latéraux (LM1, LG1) à (LM4, LG4), de façon à obtenir une meilleure linéarité aux déplacements transverses Y et Z. En fait, à une distance X donnée, l'axe de symétrie du champ normal à la plaque (courant de 41 2907211 Foucault) n'est pas forcément confondu avec celui des moyens LMi, LGi (i étant un indice variant de 1 à 4). Il peut être utile de décaler légèrement le bord de la cible pour améliorer la linéarité. Si le capteur ne mesure pas toutes les directions de déplacement, si l'espace disponible le permet, il 5 n'est pas forcément nécessaire (en terme de linéarité ou de sensibilité) de centrer le bord de la cible sur l'axe médian du moyen LMi supprimé. Ainsi, pour une mesure selon les axes X et Y, on pourra dessiner la cible comme l'un des contours 10 de la figure 21 ou 22, au-delà ou à l'intérieur de la surface des spires de LI. Ce qui compte est seulement de placer une 10 discontinuité en face (vue face), ou à proximité d'un axe médian d'un moyen mesurant pour la mesure selon une translation Y ou Z. Sur la forme de la cible, le plan est évidement plus facile à obtenir dans le cas général. Cependant, il est tout à fait possible d'avoir une cible par exemple de forme sphérique, ou autre, pourvu que cette dernière présente une discontinuité 15 de forme sur la projection sur le capteur (matérialisée ou pas par une arête vive) de façon à créer une différence sur le champ réfléchi en fonction des mouvements latéraux si l'on souhaite les mesurer. Et pour le cas un axe, les formes possibles sont infinies, de simple petit disque à un objet très grand par exemple. L'intérêt du plan ou d'une forme 20 relativement plane et symétrique est surtout de limiter la sensibilité croisée. Il importe donc surtout que la forme soit à faible rayon de courbure en face du capteur si l'on souhaite diminuer les sensibilités croisées. La cible interagit grâce à sa conduction et/ou sa perméabilité 25 magnétique. Tout métal de bonne conduction, tel que l'aluminium ou le cuivre, peut être utilisé. On peut également choisir le matériau de la cible pour ses qualités de résistance à la corrosion : on choisira alors par exemple l'acier inoxydable. La réflexion du champ magnétique par la cible se fait sur les premières 30 couches du métal rencontré. Pour du cuivre pur, par exemple à la fréquence de 1 mégahertz, l'effet de peau est de 66 microns, et de 85 microns pour de M'aluminium. Comme cela est déjà exposé précédemment, le champ décroissant comme l'exponentielle de la profondeur, seules quelques dizaines de microns participent à la réflexion. Rappelons que cette 42 2907211 épaisseur de peau dépend de la racine carrée de la conductivité (qui dérive de 3900ppm/ C pour le cuivre). Elle dérive donc avec la température, faisant ainsi se déplacer avec la température la position moyenne d'où semble provenir le champ. Pour une réflexion semblant provenir de 20 5 microns sous la surface, la dérive thermique fait se déplacer ce plan moyen de 39nm/ C. La cible peut donc être relativement fine tout en réfléchissant le maximum de champ (quelques dizaines de microns à quelques millimètres), ou plus épaisse afin d'avoir une bonne tenue mécanique intrinsèque.

10 L'utilisation d'une cible de perméabilité magnétique pi supérieure à l'unité peut permettre d'augmenter le signal à basse fréquence de fonctionnement par rapport à une cible où les courants de Foucault sont utilisés seuls. En revanche, des effets perturbateurs peuvent intervenir (couplage au champ magnétique terrestre pour une mesure absolue, bruit 15 intrinsèque lié à l'homogénéité de la ferrite, etc.). La cible peut aussi être constituée d'un matériau supraconducteur (par exemple un SQUID). Elle devient alors infiniment conductrice (jusqu'à une certaine densité de courant, que l'on peut aisément ne pas dépasser). L'épaisseur de peau (effet de peau) devient nulle ; le plan moyen de 20 réflexion devient alors idéalement invariant en surface du matériau, rendant cette cible idéale pour la précision de la mesure. Bobine excitation, variante 25 Le mode préféré de réalisation de la bobine d'excitation LI est de faire tourner un ensemble de conducteurs en une seule bobine. On peut toutefois, pour un même encombrement global, faire tourner le conducteur sur plusieurs sous-ensembles, c'est-à-dire plusieurs bobines reliées entre-elles. Pour garder une réalisation possible sur un même plan, complété 30 d'une deuxième face pour les interconnexions, les bobines ne doivent pas se superposer, ou très peu. Ces bobines comportent donc des zones de contact avec leurs voisines. En ces zones, deux cas sont possibles : soit les courants circulent dans la même direction (cas 1), soit dans une direction opposée (cas 2).

43 2907211 Pour le cas 1, le champ produit se renforce alors localement. En revanche, cette configuration revient à inverser les flux produits en champ plus lointain car les boucles ainsi définies sont de signes opposés. Il en résulte alors un champ à plus faible portée en ce qui concerne la 5 composante perpendiculaire au plan de la cible. Pour le cas 2, c'est l'inverse. Le champ local au voisinage des zones de contact se trouve réduit car les courants circulent localement en sens opposé. En revanche, le champ lointain correspond à la réunion des surfaces des deux bobines considérées qui tournent dans le même sens. Si 10 on oublie les perturbations créées aux zones de contact, qui sont rayonnées à courte portée, les champs lointains correspondent à ce qui serait obtenu pour une bobine comportant autant de spires tournant sur l'extérieur des deux bobines ainsi réunies (si l'on considère des bobines comportant le même nombre de spires). Cependant, la bobine unique 15 remplaçant les deux bobines voisines comporte moins de résistance série et de capacité parasite, repoussant ainsi les phénomènes électriques parasites à plus haute fréquence. Une approche simple et électriquement plus pure consiste donc à ne bobiner qu'une seule bobine pour réaliser le moyen d'excitation LI (plus les 20 gardes éventuelles). L'intérêt de fractionner LI en plusieurs sous-éléments n'apparaît éventuellement que pour modifier le comportement à très courte distance (soit une fraction du diamètre de LI). Modes de réalisation du capteur et de la cible Une réalisation possible de bobines magnétiques peut se faire en enroulant du fil conducteur (de cuivre) sur un support contenant des emplacements pour les différentes bobines. Un mode de réalisation préféré de l'invention consiste à réaliser 30 l'ensemble des bobines par gravure ou par sérigraphie de deux couches de cuivre, elles-mêmes collées sur une plaque servant de support. Cette technique est connue sous le nom de circuit-imprimé. Une face peut servir principalement à réaliser les spires des bobines, l'autre face servant 25 44 2907211 principalement à faire passer les interconnexions qui croiseraient inévitablement les spires des bobines si elles étaient réalisées sur la première face. Les circuits de commutations ou de génération et de traitement des signaux peuvent être ajoutés sur ce circuit imprimé.

5 L'avantage d'une telle technique de réalisation est le faible coût de cette technologie largement diffusée et maîtrisée. Parmi les autres avantages, citons la bonne reproductibilité de l'ensemble, et la finesse du capteur obtenu. Le support peut être de type verre-epoxy pour un moindre coût et une large disponibilité des moyens de fabrication.

10 Bien entendu, un empilement de bobines réalisées sur des supports différents est aussi possible, mais moins intégré. La forme de la réponse selon X est alors dans ce cas légèrement différente, en particulier si les moyens LGi sont dans un plan décalé de LI selon la distance X. Une mesure n'est très précise que si le dispositif capteur, dans son 15 ensemble, mesures et excitation, est dimensionnellement stable, avec les fluctuations de température et avec le temps. Cette très bonne stabilité peut être obtenue si le capteur lui-même a la stabilité voulue : par exemple, si le capteur est constitué d'un disque de verre ou de silice sur les deux faces duquel ont été déposées puis gravées les couches de cuivre ou 20 d'aluminium (grâce à des résines photosensibles). Alternativement, le capteur peut fort bien être constitué d'un circuit imprimé souple, intrinsèquement instable ; mais collé sur un miroir de télescope en zérodur ou en silice, un tel circuit imprimé acquière la stabilité de son support massif, extraordinaire dans le long terme et avec les fluctuations de 25 température. Ceci ne tient évidemment que si les supports sont non conducteurs de l'électricité (ou très peu), pour éviter d'annuler les champs magnétiques émis par LI et LGi. Si enfin la cible est métallique, il faut qu'elle soit parfaitement stable. Elle peut être réalisée par les mêmes techniques de collage, et des 30 matériaux similaires, pour une précision du même ordre. Comment réaliser l'excitation et la mesure, en mode courant ou tension ? 2907211 Pour un couple de deux bobines Li et L2 en couplage magnétique, la relation reliant les courants et les tensions est la suivante : U1 = L1wj .il + M12.wj.i2 5 U2 = M12.wj. il + L2.wj.i2 M12 étant la mutuelle inductance entre L1 et L2, U1 étant la tension aux bornes de Li U2 étant la tension aux bornes de L2 il étant le courant parcourant L1 10 i2 étant le courant parcourant L2 w étant la pulsation du signal d'excitation U1, i1 sur L1 Nous aurions pu écrire M21 dans la deuxième équation, mais ce terme vaut exactement M12.

15 On peut alors : -Appliquer une tension sur la bobine 1, - Appliquer un courant sur la bobine 1, - Mesurer une tension sur la bobine 2, - Mesurer un courant sur la bobine 2, alors fermée sur un court-circuit, 20 Ou encore, plus généralement, exciter la bobine 1 par un générateur de tension d'impédance série non nulle, et mesurer la bobine 2 chargée sur une impédance différente du court-circuit ou de l'infini. Bien entendu, les rôles des bobines 1 et 2 peuvent être permutés. Nous pouvons distinguer quatre modes purs de mesure 25 différents. On pourra : - exciter en tension, mesurer une tension, - exciter en tension, mesurer un courant, - exciter en courant et mesurer une tension, (mode qui s'apparente au précédent), 30 - exciter en courant et mesurer un courant.

46 2907211 Pour le premier cas, nous appliquons une source de tension U1 sur la bobine L1. Nous relions la bobine L2 sur un amplificateur de mesure à entrée haute impédance, qui rend le courant i2 nul (pour toutes les valeurs possibles de la tension U2). Le courant i1 se fixe alors automatiquement et 5 produit le flux dans la bobine L2 à travers la mutuelle M12. Nous mesurons alors U2, ou plus exactement U2/U1 qui vaut M12/L1. (Notons que c'est M12 qui fournit l'essentiel de la sensibilité aux déplacements dans cette relation). Pour le second cas, nous pouvons appliquer une source de tension Ui 10 sur L1, fermer la bobine L2 sur un court-circuit, c'est-à-dire un amplificateur à impédance d'entrée nulle (par exemple entrée inverseuse - d'un amplificateur opérationnel, cette entrée - étant reliée à la sortie par une résistance qui fera une conversion courant tension, l'entrée non inverseuse + étant reliée à la masse commune). Nous forçons 15 alors U2 à O. La mesure correspond alors à I2/U1 = 1/( M12.wj). De même, pour le cas 3, nous relions par exemple la bobine 1 à une source de courant I1, et nous mesurons la tension U2 sur un amplificateur d'impédance d'entrée infinie. La relation obtenue est U2/I1 = M12.wj Pour le cas 4,, nous remplaçons l'amplificateur haute impédance du cas 20 3 par le détecteur de courant d'impédance nulle du cas 2, qui force U2 à O. La relation obtenue est alors I2 / I1 = -L1/M12 = -M12/L2. A ces quatre modes purs , il conviendra d'ajouter l'infinité de modes obtenus en remplaçant la source d'excitation en courant ou tension par une 25 source d'impédance finie (ni nulle, ni infinie), et de même l'amplificateur de mesure par un amplificateur d'impédance quelconque ni nulle, ni infinie. On obtiendra ainsi des combinaisons linéaires incluant l'impédance de la source et/ou de la charge, si celles-ci ne sont pas nulles ou infinies. Ces dernières mesures sont rnoins pures et non préférées pour la réalisation de 30 l'invention car elles font intervenir des variables supplémentaires que sont ces impédances. Elles peuvent présenter un intérêt si des câbles très longs sont utilisés, pour adapter les émetteurs ou récepteurs à leur impédance.

47 2907211 Bien que, d'un point de vue conceptuel, nous ayons considéré les moyens LI (plus LGi si ils existent, i étant un indice variant de 1 à 4 pouvant bien sûr aussi décrire les moyens du centre cl à c4) comme étant les sources d'illumination des moyens mesurant, il est tout à fait possible 5 d'exciter l'un des moyens LMi (ou LMci, l'indice i pouvant bien sûr aussi décrire les moyens du centre cl à c4), alors commuté sur une source, et de mesurer sur le moyen LI (alors sur le capteur ou la cible), éventuellement en série sur le moyen de compensation LGi correspondant, ou bien de faire une combinaison linéaire des signaux de LI et de LGi correspondants, voire 10 d'imaginer d'autre combinaisons et excitations ou mesures simultanées. Parmi les différents modes possibles évoqués plus haut, un des modes préférés est une excitation en courant et une mesure en tension donnant accès directement au paramètre M12.0oj. Pour s'affranchir du terme coj, on peut aussi préférer une excitation en tension, et mesure en tension, 15 donnant un rapport inductance mutuelle sur inductance propre indépendant de la fréquence (le terme de pulsation co renvoie à la fréquence f, via (o=2.pi.f.j). Comment extraire /es informations de distances à partir des 20 différents moyens mesurant ? On utilisera par exemple l'amplitude des signaux relevés. Ces différentes relations ont été expliquées au fil de l'exposé. Afin d'en faciliter la lecture, elles sont rassemblées dans ce paragraphe.

25 Y provient de (LM1-LM3), avec une relation de proportionnalité (et non linéarités à fort Y). Le coefficient de proportionnalité dépend de X. Des linéarisations de ce dernier sont possibles en divisant par exemple par (LM1+LM3) ou d'autres combinaisons linéaires. De ce terme (LM1-LM3) est soustrait k fois O, (décrit plus loin) si ce 30 terme angulaire est mesuré. Le terme k d'origine géométrique est peu variable avec X. De même, Z est proportionnel à (LM2-LM4). X provient de LMc ou de la somme de tous les capteurs, par exemple LM1+LM2+LM3+LM4 éventuellement complétée de 48 2907211 LMc1+LMc2+LMc3+LMc4, . La relation n'est pas linéaire, mais peut l'être davantage par des transformations (inverse x donne 1/x . . . ) Oy provient de (LMc1+LMc4)-(LMc2+LMc3). De même O provient de 5 (LMc1+LMc2)-(LMc3+LMc4). Le coefficient de proportionnalité dépend ici aussi de X. O provient de (LMg1-LMd1), ou de (LMg1-LMd1) +(LMg3-LMd3) (ce qui est préféré pour réduire les sensibilités croisées à Y ou Z), ou de (LMg1- 10 LMd1) +(LMg2-I_Md2) + (LMg3-LMd3) +(LMg4-LMg4). La relation est linéaire. Le coefficient de proportionnalité dépend en premier lieu de X. ( LMgi+LMdi remplace LMi dans les équations précédentes.) Ces combinaisons linéaires résultent donc au premier ordre de la somme ou de la soustraction éventuellement pondérées par des 15 coefficients (comme pour le quinzième mode de réalisation de la figure 27 par exemple). Ces combinaisons peuvent se faire directement au niveau des signaux électroniques issus des capteurs, ou bien après démodulation des amplitudes (voire phase) des signaux des différents capteurs. Dans ce dernier cas, les signaux à combiner sont des valeurs 20 analogiques, ou numériques issues d'une conversion analogique/numérique. De même, les opérations de linéarisations (par exemple division) peuvent se faire à différents niveaux, analogiques avant ou après démodulation, ou sur les signaux numériques.

25 Electronique de mesure Afin de mesurer les mutuelles inductances entre les différents moyens LI et LMi (i étant un indice variant de 1 à 4 pouvant bien sûr aussi décrire les moyens du centre cl à c4), le signal d'excitation est variable 30 dans le temps. Plus particulièrement, il peut être une sinusoïde d'amplitude et de fréquence stables. Parmi les diverses possibilités envisageables, l'exploitation des signaux issus du capteur peut être faite après commutation séquentiellement dans le temps d'une des bobines LMi vers les moyens de mesure du signal (et simultanément de l'excitation de sa 49 2907211 garde LGi). Les moyens de mesure peuvent consister en une chaîne contenant une amplification de la bande de fréquence englobant la fréquence d'excitation des bobines LI et LGi. Le signal mesuré peut être soustrait à une référence afin de limiter l'amplitude du signal à démoduler.

5 Ce signal peut être démodulé de façon synchrone à l'excitation de façon à réduire notablement la bande de bruit du signal au strict minimum autour de la fréquence d'excitation, et donc à réduire le bruit de mesure. Enfin il peut être échantillonné et numérisé afin de le traiter numériquement.

10 Enfin, comme cela a été expliqué pour les variantes des figures 10, 20, et 21 à 25, le huitième mode de réalisation de dispositif de mesure sans contact (illustré sur la 18) ou le procédé mis en oeuvre pour le réaliser peuvent être dégradés pour ne considérer qu'une partie de leurs possibilités, c'est-à-dire ne mesurer qu'une partie des six degrés de liberté 15 de la cible par rapport au capteur ; ce faisant, on perd la possibilité de correction des erreurs de mesures induites, comme explicité en détail auparavant; on gagne en revanche une certaine réduction de taille du dispositif et surtout une réduction évidente du prix de revient de la réalisation d'un tel dispositif réduit.

20 Effet de farce Les courants appliqués sur les bobines produisent une force faible, peu perturbante sur la position de la cible. La superposition d'un courant continu ou plus généralement à fréquence(s) 25 différente(s) de celle utilisée pour la mesure, ou de forme impulsionnelle, ou commutée dans le temps, peut être mise à profit pour contrôler la position de la cible, par exemple dans un dispositif asservi de contrôle de position réalisé autour du dispositif selon l'invention.

30 Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, la surface de la cible ou la surface plane 2907211 dans laquelle sont réalisées les capteurs du dispositif selon l'invention peut être remplacée par une surface courbe quelconque, telle une surface concave ou une portion de cylindre ou de sphère. De plus, plusieurs cibles peuvent être cornbinées avec un ou des capteurs d'un même dispositif selon 5 l'invention. 10 51

Claims (41)

Revendications

1. Dispositif de mesure sans contact de la position d'une cible (2), comprenant : - au moins un capteur comprenant un ensemble de trois bobines dont une bobine émettrice (El, E, LG ; LM), une bobine réceptrice (R, R1, LM ; LI) et une dernière bobine émettrice (E2, LI,) ou réceptrice (R2 ; LG) - des moyens d'excitation de chaque bobine émettrice par un signal alternatif d'excitation , - pour chaque capteur, des moyens pour mesurer un signal alternatif de réception, généré par la ou les bobines réceptrices du capteur par mutuelle inductance avec la ou les bobines émettrices du capteur, les deux mutuelles inductances entre une bobine émettrice et une bobine réceptrice du capteur étant sensiblement opposées pour une position d'équilibre donnée de la cible par rapport au capteur, et - des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception, au moins une distance (d, X) ou une variation de la distance entre la cible (2) et un des capteurs (1, Lc).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cible possède une conductivité électrique et/ou une perméabilité magnétique relative différente de l'unité.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour un des capteurs, la position d'équilibre consiste en une distance sensiblement infinie entre la cible et le capteur. 30

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour un des capteurs (1, Lc, L1, L2, L3, L4), les bobines du capteur sont réalisées sensiblement dans une même surface (3). 52 2907211

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une première des bobines (LI) du capteur entoure sensiblement une deuxième des bobines (LM, LG) du capteur. 5

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que des spires de la deuxième des bobines (LM) du capteur sont comprises entre des spires d'une troisième des bobines (LG) du capteur.

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la deuxième des 10 bobines (LM) du capteur entoure sensiblement une troisième des bobines (LG) du capteur.

8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les bobines (El, E2, R ; E, R1, R2 ; LI, LM, LG) du capteur sont sensiblement 15 concentriques.

9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que plusieurs capteurs (Lc, L1, L2, L3, L4) sont réalisés sensiblement dans une même surface.

10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un des capteurs comprend une première bobine émettrice (El ; LI), une seconde bobine émettrice (E2, LG) et une unique bobine réceptrice (R, LM). 25

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la seconde bobine émettrice (E2, LG) est agencée pour sensiblement annuler, pour la position d'équilibre de la cible par rapport au capteur, un flux magnétique produit par la première bobine émettrice (El ; LI) sur l'unique bobine réceptrice (R, LM).

12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que les moyens d'excitation sont communs à la première bobine émettrice (E1 ; LI) et à la seconde bobine émettrice (E2 ; LG). 20 53 2907211

13. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la première bobine émettrice (El, LI) et la seconde bobine émettrice (E2, LG) sont montées en série avec des sens de spires opposés. 5

14. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que la première bobine émettrice (LI) est commune à plusieurs capteurs réalisés sensiblement dans une même surface, et entoure sensiblement les autres bobines de ces capteurs (LM1, LM2, LM3, LM4, LG1, LG2, LG3, LG4). 10

15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un des capteurs comprend une unique bobine émettrice (E ; LM), une première bobine réceptrice (R1 ; LI) et une seconde bobine réceptrice (R2 ; LG).

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la première et 15 la seconde bobine réceptrice sont agencées pour voir, pour la position d'équilibre de la cible par rapport au capteur, le flux magnétique émis par l'unique bobine émettrice avec le même module.

17. Dispositif selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la 20 première bobine réceptrice (R1 ; LI) et la seconde bobine réceptrice (R2 ; LG) sont montées en série avec des sens de spires opposés.

18. Dispositif selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que la première bobine réceptrice est commune à plusieurs capteurs réalisés 25 sensiblement dans une même surface, et entoure sensiblement les autres bobines de ces capteurs.

19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 18, comprenant plusieurs capteurs, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour déterminer, à 30 partir des signaux de réception des différents capteurs, une position ou un déplacement de la cible selon au moins un degré de liberté axial.

20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend un alignement, selon une direction d'alignement (Y), de plusieurs bobines 54 2907211 émettrices ou réceptrices (LM1, LG1, LM3, LG3) appartenant chacune à un capteur différent (Li, L3), et en ce qu'il comprend en outre des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception des capteurs auxquels appartiennent les bobines alignées, une coordonnée (Y) ou un déplacement 5 de la cible le long d'un axe parallèle à la direction d'alignement.

21. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend : - un premier alignement, selon une première direction d'alignement (Y), de plusieurs bobines émettrices ou réceptrices (LM1, LG1, LM3, LG3) 10 appartenant chacune à un capteur différent (L1, L3), - un second alignement, selon une seconde direction d'alignement (Z), de plusieurs bobines émettrices ou réceptrices (LM2, LG2, LM4, LG4) appartenant chacune à un capteur différent (L2, L4), - des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception des 15 capteurs auxquels appartiennent les bobines alignées, au moins une coordonnée ou un déplacement de la cible le long d'un axe parallèle à une combinaison linéaire de la première (Y) et de la seconde (Z) direction d'alignement. 20

22. Dispositif selon la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce que les bobines alignées sont réalisées sensiblement dans une même surface (3), et en ce qu'un contour (10) de la cible, obtenu par projection de la cible sur la surface des bobines, passe sensiblement par le centre de chaque bobine située à une des extrémités d'un alignement de bobines. 25

23. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 22, comprenant plusieurs capteurs, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour déterminer, à partir des signaux de réception des différents capteurs, une position ou un déplacement de la cible selon au moins un degré de liberté angulaire.

24. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il comprend un alignement, selon une direction d'alignement (Y), de plusieurs bobines émettrices ou réceptrices (LMc4, LMci ; LMg4, LMd4) appartenant chacune à un capteur différent, et en ce qu'il comprend en outre des moyens pour 30 55 2907211 déterminer, à partir des signaux de réception des capteurs auxquels appartiennent les bobines alignées, une coordonnée angulaire ou un déplacement angulaire de la cible autour d'un axe (Z, X) sensiblement perpendiculaire à la direction d'alignement (Y). 5

25. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que les bobines alignées (LMc4, LMc1) sont réalisées sensiblement dans une même surface, et en ce que la coordonnée angulaire ou le déplacement angulaire est définie autour d'un axe (Z) sensiblement perpendiculaire à la direction 10 d'alignement et sensiblement parallèle à une tangente de ladite surface.

26. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce que les bobines alignées (LMc4, LMc1) sont situées à l'intérieur d'un contour (10) de la cible obtenu par projection de la cible sur la surface des bobines.

27. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que les bobines alignées (LMg4, LMd4) sont réalisées sensiblement dans une même surface, et en ce que la coordonnée angulaire ou le déplacement angulaire est définie autour d'un axe (X) sensiblement perpendiculaire à la surface. 20

28. Dispositif selon la revendication 27, caractérisé en ce que les bobines alignées (LMg4, LMd4) sont agencées pour qu'un contour (10) de la cible, obtenu par projection de la cible sur la surface des bobines, passe sensiblement par le centre de chaque bobine (LMg4, LMd4) située à une des 25 extrémités d'un alignement de bobines.

29. Dispositif selon l'une des revendications 23 à 28, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour corriger une détermination d'une position ou d'un déplacement de la cible selon un degré de liberté axial à partir d'une 30 détermination d'une position ou d'un déplacement de la cible selon au moins un degré de liberté angulaire.

30. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant plusieurs capteurs, caractérisé en ce que les moyens d'excitation sont 15 56 2907211 communs aux capteurs, et en ce qu'il comprend des moyens pour sélectionner les bobines émettrices qui sont reliées aux moyens d'excitation et sont excitées par un signal. 5

31. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour un des capteurs, le signal alternatif d'excitation est périodique et possède une fréquence pour laquelle le signal alternatif de réception ne dépend sensiblement pas d'un matériau de la cible, de préférence de l'ordre de quelques centaines de kilohertz à quelques mégahertz. 10

32. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 30, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour déterminer un matériau de la cible à partir des signaux alternatifs de réception. 15

33. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour déterminer ou discriminer une forme de la cible, à partir des signaux alternatifs de réception.

34. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 20 qu'il comprend des moyens pour asservir, à partir des signaux de réceptions, la position de la cible selon au moins un degré de liberté axial ou angulaire.

35. Procédé de mesure sans contact de la position d'une cible, mis en 25 oeuvre dans un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant au moins un capteur comprenant un ensemble de trois bobines dont une bobine émettrice, une bobine réceptrice, et une dernière bobine émettrice ou réceptrice, ledit procédé comprenant : - une excitation de chaque bobine émettrice par un signal alternatif 30 d'excitation, - pour chaque capteur, une mesure d'un signal alternatif de réception, généré par la ou les bobines réceptrices du capteur par mutuelle inductance avec la ou les bobines émettrices du capteur, les deux mutuelles inductances entre une bobine émettrice et une bobine 57 2907211 réceptrice du capteur étant sensiblement opposées pour une position d'équilibre donnée de la cible par rapport au capteur, et - une détermination, à partir des signaux de réception, d'une distance ou d'une variation de la distance entre la cible et un des capteurs. 5

36. Procédé selon la revendications 35, caractérisé en ce qu'un des capteurs comprend une première bobine émettrice, une seconde bobine émettrice et une unique bobine réceptrice, et en ce qu'il comprend une annulation, par la seconde bobine émettrice, et pour la position d'équilibre de la cible par 10 rapport au capteur, d'un flux magnétique produit par la première bobine émettrice sur l'unique bobine réceptrice.

37. Procédé selon la revendication 35 ou 36, caractérisé en ce qu'il comprend une détermination, à partir des signaux de réception de plusieurs 15 capteurs auxquels appartiennent des bobines émettrices ou réceptrices alignées selon une direction d'alignement, d'une coordonnée ou d'un déplacement de la cible le long d'un axe parallèle à la direction d'alignement. 20

38. Procédé selon la revendication 35 ou 36, caractérisé en ce qu'il comprend une détermination, à partir des signaux de réception de plusieurs capteurs auxquels appartiennent des bobines émettrices ou réceptrices alignées selon une première et une seconde direction d'alignement, d'au moins une coordonnée ou un déplacement de la cible le long d'un axe 25 parallèle à des combinaisons linéaires de la première et de la seconde direction d'alignement.

39. Procédé selon l'une des revendications 35 à 38, comprenant une détermination, à partir des signaux de réception de différents capteurs, 30 d'une position ou un déplacement de la cible selon au moins un degré de liberté angulaire.

40. Procédé selon la revendication 39, caractérisé en ce qu'il comprend une correction d'une détermination d'une position ou d'un déplacement de la 58 2907211 cible selon un degré de liberté axial à partir d'une détermination d'une position ou d'un déplacement de la cible selon au moins un degré de liberté angulaire. 5

41. Procédé selon l'une des revendications 35 à 40, caractérisé en ce qu'il comprend un asservissement, à partir des signaux de réceptions, de la position de la cible selon au moins un degré de liberté axial ou angulaire. 10 59