WO2008081092A2 - Dispositif et procede de mesure de la position d'une piece mobile - Google Patents

Dispositif et procede de mesure de la position d'une piece mobile Download PDF

Info

Publication number
WO2008081092A2
WO2008081092A2 PCT/FR2007/001949 FR2007001949W WO2008081092A2 WO 2008081092 A2 WO2008081092 A2 WO 2008081092A2 FR 2007001949 W FR2007001949 W FR 2007001949W WO 2008081092 A2 WO2008081092 A2 WO 2008081092A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic field
magnetic
core
amplitude
measured
Prior art date
Application number
PCT/FR2007/001949
Other languages
English (en)
Other versions
WO2008081092A3 (fr
Inventor
Luc Lucien Marie Lenglet
Original Assignee
Billanco
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Billanco filed Critical Billanco
Priority to EP07870345A priority Critical patent/EP2097719A2/fr
Priority to US12/516,641 priority patent/US8076932B2/en
Publication of WO2008081092A2 publication Critical patent/WO2008081092A2/fr
Publication of WO2008081092A3 publication Critical patent/WO2008081092A3/fr

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • G01D5/2033—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils controlling the saturation of a magnetic circuit by means of a movable element, e.g. a magnet
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/22—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils
    • G01D5/2208—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils by influencing the self-induction of the coils
    • G01D5/2241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils by influencing the self-induction of the coils by controlling the saturation of a magnetic circuit by means of a movable element, e.g. a magnet

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for measuring the position of a moving part.
  • At least one first generator of a first magnetic field to be measured this first generator being integral with the first moving part; at least one magnetic core capable of modulating the amplitude of an excitation magnetic field as a function of the amplitude of the first magnetic field to be measured, said magnetic core having a magnetic magnetic induction cycle as a function of the magnetic field devoid of hysteresis in an operating range [H min ; H max ], and - an electronic calculator able to determine the position of the first moving part with respect to the magnetic core from the amplitude of a magnetic field induced in the magnetic core, this induced magnetic field resulting from the combination of the magnetic field to be measured and the excitation magnetic field.
  • These devices are particularly useful for measuring the position of a part in rotation or in translation.
  • the core To modulate the amplitude of the excitation magnetic field, the core must have a strong non-linearity and therefore a relative permeability which varies as a function of the magnetic field.
  • the materials conventionally used to make these cores are soft magnetic alloys.
  • isotropic alloys for example mu-metals ®
  • anisotropic alloys of the oriented nanocrystalline ribbon type are used.
  • an excitation field is used which will more or less saturate the material.
  • the saturation of the magnetic material creates an important point of inflection in the magnetic cycle B (H) of these materials.
  • This point of inflection is the non-linearity that is used to modulate the magnetic field. More precisely, the presence of an external field to be measured will increase the saturation and thus generate harmonics that will be detected. It can also be said that the field to be measured is used to modulate the field of excitation.
  • the invention aims to remedy this drawback by proposing a device for measuring the position of a part in which it is not necessary to saturate the magnetic core.
  • the invention therefore relates to a measuring device in which the magnetic ring of the magnetic core is characterized in that the absolute value of the third derivative of the magnetic induction with respect to the magnetic field is maximum for a zero magnetic field.
  • the magnetic cores having the property of the magnetic cycle above have a sufficiently large non-linearity around the null magnetic field to allow the amplitude of the excitation magnetic field to be modulated by the amplitude of the magnetic field at the magnetic field. to measure without it being necessary to saturate the magnetic core.
  • the embodiments of this device may comprise one or more of the following characteristics: an electronic circuit capable of generating the excitation magnetic field and / or a counter-reaction magnetic field capable of maintaining the amplitude of the induced magnetic field continuously; in the operating range [H min ; H max ] located around zero, the magnetic core never being saturated in the operating range; the magnetic core is a superparamagnetic core;
  • the superparamagnetic nucleus is formed of a solid matrix in which superparamagnetic particles are dispersed sufficiently spaced from one another so that the nucleus is superparamagnetic;
  • the superparamagnetic particles represent at least 5% of the volume of the matrix in which they are incorporated;
  • the device comprises a second generator of a second magnetic field to be measured, this second generator being secured to a second moving part, the second magnetic field having a power spectrum; having at least one peak of power at a frequency different from the frequencies for which the power spectrum of the first magnetic field has power peaks, the same magnetic core is also able to modulate the amplitude of the excitation magnetic field simultaneously as a function of the amplitude of the first and second magnetic fields to be measured, and the electronic circuit is capable of:
  • At least one of the power spectra of the excitation magnetic field or of the power spectrum of the magnetic field to be measured has a dominant power peak for a frequency F 0 , and in which an electronic circuit capable of measuring an amplitude of Magnetic field to be measured includes:
  • At least one transducer capable of transforming the induced magnetic field inside the core into a measurement signal
  • an amplitude demodulator capable of extracting the amplitude of a harmonic of the measurement signal at a frequency NF 0 , N being an integer greater than or equal to two;
  • N is equal to two
  • the first generator integral with the moving part generates a continuous magnetic field having a positive polarity and a negative polarity
  • the device comprises a third generator of a continuous magnetic field to be measured, this third generator being integral with the same moving part and having a positive polarity and a negative polarity, one of the positive polarity or the negative polarity of the third generator being disposed opposite the same sign polarity of the first generator.
  • the magnetic properties of a superparamagnetic core are strongly nonlinear although not exhibiting hysteresis, even when the magnetic field is much lower than the saturation field;
  • the invention also relates to a method for measuring the position of at least one moving part, this method comprising:
  • At least one magnetic core capable of modulating the amplitude of an excitation magnetic field as a function of the amplitude of the first magnetic field to be measured, this magnetic core exhibiting a magnetic cycle of magnetic induction versus magnetic field devoid of hysteresis in operating range [H min ; H max ], and
  • the position of the first moving part with respect to the magnetic core from the amplitude of a magnetic field induced in the magnetic core, this induced magnetic field resulting from the combination of the first magnetic field to be measured and the field excitation magnet, wherein the magnetic cycle of the magnetic core is characterized in that the absolute value of the third derivative of the magnetic induction with respect to the magnetic field is maximum for a zero magnetic field.
  • FIG. 1 is a schematic illustration of the architecture of a device for measuring the position of a moving part
  • FIG. 2 is a graph showing the evolution of the magnetic induction (B) as a function of the induced magnetic field (H) in a magnetic core of the device of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a graph showing the evolution of the second derivative of the magnetic induction (B) as a function of the induced magnetic field
  • FIG. 4 is a graph showing the evolution of the third derivative of the magnetic induction (B) as a function of the induced magnetic field
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for measuring the position of a moving part by means of the device of FIG. 1,
  • FIG. 6 is a schematic illustration of the architecture of a device for simultaneously measuring the position of two moving parts
  • FIG. 7 is a schematic illustration of the architecture of a device for measuring the angular position of a rotatably mounted part.
  • FIG. 1 represents a device 2 for measuring the position of a moving part 4.
  • the piece 4 is only displaceable in translation along a vertical axis Y between two extreme positions d mm and d max .
  • the position of the part 4 along the Y axis is indicated by a distance d relative to an origin O.
  • the device 2 comprises a sensor 6 of a magnetic field H m to be measured and a generator 8 of the magnetic field H m .
  • the generator 8 is fixed on the part 4 without any degree of freedom.
  • the generator 8 is arranged vis-à-vis the sensor 6 so that the magnetic field Hm generated can be measured by the sensor 6 regardless of the position of the part 4 between d m ⁇ n and d max.
  • the generator 8 is a magnet whose North pole and the South pole are aligned on the Y axis.
  • the height in the Y direction of the magnet is denoted L 3 .
  • the sensor 6 is equipped with a magnetic core 10 and an electronic circuit 12 connected to the core 10.
  • the core 10 is preferably a superparamagnetic core.
  • a superparamagnetic core has a magnetic cycle B (H), a typical example of which is represented in the graph of FIG. 2.
  • H magnetic cycle B
  • the abscissa represents the magnetic field H in amperes per meter and the ordinate axis represents the magnetic induction B in Tesla.
  • FIG. 3 represents the evolution as a function of the magnetic field H of the second derivative of the magnetic induction B.
  • This second derivative has a slope 23 (surrounded by an ellipse) that is almost linear and strongly inclined. This slope 23 is centered on the zero value of the magnetic field H and between terminals H m ⁇ n and H max .
  • the terminals H mln and H max here define the operating range of the sensor 6. Between the terminals Hm 1n and H max the relative permittivity ⁇ r of the core is strictly greater than one so that the core 10 is never saturated between these terminals.
  • FIG. 4 represents the evolution as a function of the magnetic field H of the third derivative of the magnetic induction B.
  • the absolute value of this third derivative is maximum for the null magnetic field. This extremum for the zero magnetic field corresponds to the steep slope 23.
  • a superparamagnetic material is characterized by the fact that: 1) it does not exhibit magnetic remanence, so that the magnetic induction B is zero or almost zero when the magnetic field H is zero;
  • the magnetic cycle B (H) has the same pace and the same properties irrespective of the direction of the magnetic field H;
  • Characteristic 2 differentiates superparamagnetic materials from soft magnetic alloys such as mu-metals ®.
  • Characteristic 4 differentiates the superparamagnetic materials from an oriented nanocrystalline ribbon since the latter exhibits a magnetic cycle B (H) without hysteresis and magnetic remanence only for a single predetermined direction of the magnetic field H. Therefore, the orientation of the superparamagnetic core vis-à-vis the magnetic field to be measured is unimportant, while this is not the case when the core is made using a oriented nanocrystalline ribbon.
  • the characteristic 5 results in the fact that the magnetic cycle B (H) is strongly non-linear around the null magnetic field. It also follows that the slope 23 is strongly inclined. Thus, a small variation of the magnetic field H results in a significant variation in the second derivative of the magnetic induction B and also in a large variation in the amplitude of the even harmonics in the measured signal.
  • the even harmonics are defined as the harmonics whose frequency is an integer multiple N of the frequency of the excitation magnetic field, N being an even number. This explains that the sensor 6 has a very good sensitivity vis-à-vis the variations of the magnetic field to be measured around the zero magnetic field.
  • the slope 23 is linear or almost linear over the operating range of the sensor 6, so that the conversion of the measured signal into a magnetic field value is simplified.
  • the superparamagnetic material used to make the core 10 comprises a solid matrix in the thickness of which superparamagnetic particles are incorporated.
  • the superparamagnetic particles are, for example, ferromagnetic particles whose largest width is small enough that they, taken individually, have a magnetic cycle B (H) having the same properties as that of Figure 3.
  • the largest width of the ferromagnetic particles is chosen less than 100 nanometers and most often less than 20 nanometers. This greater width of the ferromagnetic particle below which it becomes superparamagnetic is a function of the ferromagnetic material used.
  • Superparamagnetism as well as superparamagnetic particles are presented in the following Bibliographical reference: E. du Trémolet de Lacheisserie et al. "Magnetism” TOM 1, Presses Universitaire de Grenoble, 1999.
  • Iron oxides are the preferred superparamagnetic particles.
  • the superparamagnetic particles may be chosen from iron oxides and mixed oxides of iron and another metal, chosen in particular from Mn, Ni, Zn, Bi, Cu, Co. Oxides iron Fe 3 O 4 and Fe 2 ⁇ 3 are preferred. It is also possible to use: perovskites having superparamagnetic properties, in particular Fe-based perovskites, superparamagnetic oxides of nickel, cobalt or mixed oxides of these metals, or even superparamagnetic metal alloys, eg of FeNi, CoNi type , in particular
  • the solid matrix is chosen so as not to disturb the magnetic properties of the superparamagnetic particles.
  • the solid matrix is only diamagnetic.
  • solid matrices reversibly elastically deformable material, such as elastomers.
  • the matrix is a plastic material, chosen in particular from thermosets (eg phenoplasts, aminoplasts, epoxy resins, unsaturated polyesters, crosslinked polyurethanes, alkyds) and thermoplastics (eg polyvinyls, polyvinyl chlorides, polyvinyl acetates, polyvinyl alcohols, polystyrenes and copolymers, acrylic polymers, polyolefins, cellulose derivatives, polyamides), or special polymers (eg fluoropolymers, silicones, synthetic rubbers, saturated polyesters, linear polyurethanes, polycarbonates, polyacetals, polyphenylene oxides, polysulfones, polyethersulfones, polysulphides).
  • phenysets eg phenoplasts, aminoplasts, epoxy resins, unsaturated polyesters, crosslinked polyurethanes, alkyd
  • the choice of the material constituting the matrix can be made according to the final application, and in particular according to the conditions of use. Thus, in the automotive industry, it is recommended to use matrices that withstand common operating temperatures, in particular temperatures ranging from -30 ° C. to +150 ° C. For the aeronautical industry, the typical temperature range at which the matrix must withstand is from -40 ° C. to + 100 ° C.
  • the superparamagnetic particles may be incorporated in powder form into the material intended to form the matrix or a fraction or part thereof.
  • They can also be made already dispersed in a medium that will be mixed with the material intended to form the matrix, or a fraction or part of this material. In any case, the mixture must be sufficient to finally obtain adequate dispersion of the particles throughout the matrix.
  • the material can be directly formed in bulk, or obtained from beads, granules or matrix analogs including superparamagnetic particles, which are then agglomerated under pressure, sintering, melting or any other suitable method.
  • the material may be produced by mixing the constituent (s) of the matrix with a suspension of superparamagnetic particles in an organic phase miscible with the constituent (s) of the matrix, and then polymerization.
  • the organic phase containing the particles superparamagnetic agents may be formed or comprise an organic solvent, or may be formed or comprise one or more constituents of the matrix.
  • the material is produced by emulsion polymerization, eg the superparamagnetic particles are dispersed in an organic phase containing the constituent (s) of the matrix, and then the dispersion obtained is mixed with all or part of an aqueous solution formed. water and at least one emulsifier, then the whole is homogenized and finally polymerized.
  • the matrix is made of thermoplastic or thermosetting material.
  • the distribution of superparamagnetic particles within the matrix is such that the distances between superparamagnetic particles are sufficient for the macroscopic core formed by this matrix and the superparamagnetic particles to have the same magnetic properties as the particles that form it.
  • the distribution of the superparamagnetic particles inside the matrix is homogeneous, so as to have a homogeneous spatial distribution of the magnetic properties.
  • the superparamagnetic particles represent a percentage P of the total volume of the superparamagnetic nucleus.
  • the percentage P is chosen to be greater than 2.5% and preferably greater than 5% or 15%.
  • the percentage P can be chosen strictly less than 5%, for example, because it reduces the cost of the core 10.
  • the percentage P is chosen as close as possible to this limit L without exceeding it.
  • the percentage P is chosen in the range defined by the following relationship: L-10% ⁇ P ⁇ L-1%. The higher the percentage P, the higher the capacity of the core 10 to concentrate the flow to be measured, which improves the performance of the sensor 6.
  • the relative permeability ⁇ of the core 10 is preferably greater than 1 to concentrate the magnetic flux.
  • the maximum value ⁇ max of the relative permeability of the core 10 is obtained for a zero value of the magnetic field induced in the core 10.
  • the value ⁇ max is greater than 1.5.
  • the circuit 12 is able to excite with the aid of an excitation magnetic field H ex the core 10 and to measure the induced magnetic field H 1 in the core 10 in response to this excitation.
  • the field H ex is an alternating magnetic field whose frequency F 0 is at least twice greater than that of the magnetic field to be measured. Typically, the frequency of the magnetic field H ex is greater than 100 Hz and preferably greater than 1000 Hz.
  • the circuit 12 comprises an adjustable source to create the H ex field.
  • This source is, for example, formed of an excitation coil supplied with alternating current of frequency F 0 by a controllable supply source 22.
  • the coil 20 is wound around the core 10, so that the field H ex is vertical.
  • the circuit 12 also comprises at least one transducer capable of transforming the induced magnetic field H inside the core 10 into an electrical measurement signal such as a current or a measurable voltage.
  • the or each of these transducers has a surface sensitive to the H 1 field.
  • the circuit 12 comprises two transducers 26 and 28 sensitive to the fields H, inside the core.
  • the transducers 26 and 28 are coiled measuring coils, in opposite directions to one another, around the core 10. These transducers 26 and 28 are each disposed at a respective end of the core 10. The coil 20 is placed midway between the transducers 26 and 28.
  • the transducers 26 and 28 are differentially connected to the input of a passive filter 30. Thus, in the absence of a magnetic field to be measured, the electrical signal at the input of the filter 30 is zero. Such a differential mounting of the transducers 26 and 28 makes it possible to increase the sensitivity of the sensor 6.
  • the length of the core 10 in the Y direction is denoted L n .
  • the length of the transducer 26 or 28 in the Y direction is denoted L b .
  • the lengths L a , L n and L b must satisfy the following relation: L b ⁇ L a ⁇ 10L n .
  • L 3 is less than L n .
  • the filter 30 makes it possible to carry out a pre-filtering to remove from the electrical measurement signal the harmonics which are not of interest for the continuation of the treatment.
  • the output of the filter 30 is connected to the input of an amplitude demodulator 32 capable of extracting the amplitude of one or more of the harmonics of the measurement signal.
  • the demodulator 32 extracts the amplitudes of the harmonics whose frequencies are integer multiples of Fo, where Fo is the frequency of the excitation field.
  • Fo is the frequency of the excitation field.
  • the frequency of this harmonic is N.
  • Fo where N is an even number to facilitate signal processing. For example, here N is equal to 2.
  • the filter 32 is, for example, a synchronous demodulator connected to the power source 22 to synchronize in phase with it.
  • the circuit 12 also includes a feedback in the field to make the sensor 6 more robust with respect to temperature variations and to increase its range of linearity.
  • the field feedback is also used here to permanently maintain the amplitude of the field H 1 in the operating range [H mn ; H max ] located around zero, and preferably centered around the zero value.
  • the operating range [H m1n ; H max ] is shown in Figures 2 to 4.
  • the circuit 12 is equipped with a regulator 36, an input of which is connected to an output of the demodulator 32 and whose outputs are connected to a reverse-feedback winding 40 in the field.
  • the regulator 36 is able to control the winding 40, so that it creates a magnetic field H c of negative feedback suitable for canceling the magnetic field H m to be measured.
  • the winding 40 is wound around the core 10. The winding
  • the current flowing in the winding 40 is representative of the amplitude of the magnetic field to be measured.
  • One of the outputs of the regulator 36 is connected to a calculator 44 able to calculate from the amplitude A of the magnetic field H m the distance d.
  • the computer 44 is connected to a memory 46 containing a table 48 of standard values.
  • Table 48 contains, for example, the values of the amplitude A of the magnetic field H m measured for known positions of the moving part 4.
  • the generator 8 generates the magnetic field H m to be measured.
  • the field lines of the magnetic field H m are concentrated inside the core 10.
  • the amplitude of the field H m in the core 10 is a function of the distance separating the generator 8 from the core 10 and thus a function of the distance d.
  • the winding 20 creates the H ex field inside the core 10.
  • the coil 40 creates the magnetic field H c .
  • the circuit 12 In steps 50 and 51, the circuit 12 generates the fields H ex and H c so that the amplitude of the magnetic field induces H, is maintained in the range [H mn ; H max ].
  • the induced magnetic field is transformed, during a step 52, into current by the transducers 26 and 28.
  • the set of following steps of treatment of the current produced by the transducers 26 and 28 in order to obtain a value of a magnetic field amplitude H m is grouped together in a step 54.
  • the filter 30 filters the difference between the currents generated by the transducers 26 and 28 to obtain a filtered signal.
  • the demodulator 32 extracts from the filtered signal the amplitude of the harmonic frequency N. F 0 .
  • the appearance of this harmonic at the frequency N. F 0 is related to the non-linearity of the magnetic cycle
  • H H
  • the H ex field deformations due to these nonlinearities vary as a function of the amplitude of the H m field.
  • These deformations of the H ex field result in the presence of multiple harmonics of Fo in the induced magnetic field H, measured by the transducers 26 and 28.
  • This amplitude is used by the regulator 36 to control the winding 40, so as to generate the field H c of direction and amplitude opposite to the field H m .
  • the feedback signal generated by the regulator 36 is therefore representative of the amplitude A of the field H m .
  • the calculator 44 establishes from the amplitude A of the field H m the value of the current distance d.
  • the computer uses the reference values recorded in the table 48.
  • FIG. 6 shows a device 60 for measuring the simultaneous position of two moving parts 62 and 64 along a vertical axis Y.
  • the positions of parts 62 and 64 are marked by distances, respectively, di and d 2 relative to at an origin O on the Y axis.
  • Generators 66 and 68 are fixed without any degree of freedom, respectively, to the parts 62 and 64.
  • the generators 66 and 68 respectively generate a field H m i and H m 2 to be measured. parallel to the Y axis.
  • the generator 66 is formed of a source 70 of alternating current supplying a coil 72 so as to generate the magnetic field H m i at the frequency U-
  • the generator 68 is formed of an alternating current source 74 connected to a coil 76 which generates the magnetic field H m2 to be measured at the frequency f 2 .
  • the power spectrum of the magnetic field H m2 differs from the power spectrum of the field H m i at least by the position of a power peak.
  • the power spectrum of the fields H m i and H m 2 each have a single power peak respectively at frequencies f 1 and f 2 which are different.
  • the device 60 also comprises a magnetic field sensor to be measured similar to the sensor 6, except that the synchronous demodulator 32 is replaced by two synchronous demodulators 80 and 82. To simplify FIG. 6, the elements making it possible to carry out a counterbalance field reaction have not been shown.
  • the synchronous demodulator 80 is connected by a link 84 to the generator 66 so as to synchronize in phase with this generator.
  • the demodulator 80 is configured to extract from the measurement signal delivered by the filter 30 the amplitude of the frequency harmonic riiFo + mifi, where ni and mi are non-zero integers. Preferably, neither equal to two and mi is equal to plus or minus one.
  • the demodulator 82 is connected via a link 86 to the generator 68 to be synchronized in phase with this generator.
  • the generator 82 is configured to extract from the measurement signal the amplitude of the harmonic of frequency n 2 Fo + r ⁇ i2f2, where n 2 and m 2 are non-zero integers.
  • n 2 is two and m 2 is plus or minus one.
  • the amplitudes A 1 and A 2 extracted by the demodulators 80 and 82 are only proportional, respectively, at the distances O 1 and d 2 .
  • the amplitudes A 1 and A 2 are sent to a computer 90 connected to a memory 92 containing a table 94 of reference values.
  • the table 94 contains values of the amplitudes extracted by the demodulators 80 and 82 for known distances di and d 2 .
  • the computer 90 is able, from the values contained in the table 94, to establish the value of the distances di and d 2 .
  • the frequency F 0 of the magnetic field H ex is greater than ten times the frequency f 1 or f 2 .
  • FIG. 7 shows a device 100 for measuring the angular position ⁇ of a moving part 102.
  • the part 102 is rotated about an axis ZZ 'perpendicular to the plane of the sheet.
  • the angle ⁇ is located between:
  • the device 100 comprises a magnet 108 fixed without any degree of freedom at one end of the part 102.
  • This magnet 108 is traversed at its center by the axis ZZ 'and the north pole and the south pole of this magnet are, respectively, located to the right and left of the Z-Z 'axis.
  • the device 100 also comprises four cores 110 to 113 of superparamagnetic material, arranged on the periphery of the part 102.
  • the cores 110 and 112 are arranged in the plane defined by the axis X and a Y axis perpendicular to the axes X and ZZ 'and passing through the point O. In this plane, the cores 110 and 112 are arranged diametrically opposite by Here, the cores 110 and 112 are arranged along the X axis.
  • the cores 111 and 113 are arranged in the plane defined by the X and Y axes and arranged diametrically opposite to the point O.
  • the cores 111 and 113 are arranged on the Y axis.
  • these cores comprise an excitation winding, respectively, 114 to 117 suitable for creating an alternating excitation magnetic field H ex in each of these cores at the frequency F 0 .
  • Each of these cores 110 to 113 also comprises a transducer, respectively, 120 to 123, suitable for measuring the magnetic field Hj induced in each of these nuclei.
  • the transducers 120 and 122 are differentially connected to the input of a filter and then to a first synchronous demodulator capable of extracting the amplitude Ai of the frequency harmonic NFo, where N is an integer greater than or equal to two.
  • the transducers 121 and 123 are also differentially connected to the input of another filter and a second synchronous demodulator capable of extracting the amplitude A 2 of the frequency harmonic NF 0 .
  • the amplitudes A 1 and A 2 are each proportional to the value of the angle ⁇ to plus or minus 180 °. Therefore, by combining the amplitudes A 1 and A 2 , it is possible to obtain a measurement of the angle ⁇ with an uncertainty strictly less than 180 °.
  • the operation of the device 100 is deduced from that of the device 2.
  • the generator in each of the embodiments in which the generator is a magnet, it may be replaced by a coil producing a continuous and constant field or by a coil producing a periodic field whose frequency spectrum is known.
  • a magnetically conductive material may be interposed between the core and the generator attached to the moving part.
  • the excitation magnetic field H ex is not necessarily a sinusoidal field.
  • the waveform of this excitation field is arbitrary.
  • the waveform is rectangular, triangular or other.
  • the waveform of the magnetic field to be measured is not necessarily sinusoidal or constant.
  • a known pseudo-random signal may be used.
  • the synchronous demodulator is replaced by an amplitude demodulator capable of extracting the amplitude of the magnetic field induced in the nucleus in response to the field H m from the measurement signal.
  • the demodulator uses the known pseudo-random signal.
  • Counter-reaction in the field may be omitted.
  • the coils as well as the transducers can be embedded inside the superparamagnetic core by any type of molding or overmolding process.
  • the superparamagnetic core can be replaced by any core made of a magnetic material (for example a composite of soft magnetic alloys) having curves similar to those of FIGS. 2 to 4.
  • a magnetic material for example a composite of soft magnetic alloys
  • the superparamagnetic core is used here at the same time as a modulator of the excitation magnetic field as a function of the magnetic field to be measured and as a magnetic flux concentrator.
  • the superparamagnetic core can be used in a magnetic field sensor only as a modulator.
  • the device 60 has been described in the particular case where the same core 10 is used to simultaneously measure the position of two moving parts 62 and 64.
  • the teaching given with respect to the device 60 may be generalized to the simultaneous measurement of the position of more than two moving parts.
  • each moving part will be equipped with its own field generator to measure.
  • the different magnetic fields to be measured generated by each of these generators have power spectra differing from each other at least by the position of a power peak.

Abstract

Ce dispositif de mesure de la position d'une pièce mobile (4) comporte : au moins un noyau magnétique (10) apte à moduler l'amplitude d'un champ magnétique d'excitation en fonction de l'amplitude d'un champ magnétique à mesurer, ce noyau magnétique présentant un cycle magnétique de l'induction magnétique en fonction du champ magnétique dépourvu d'hystérésis dans une plage de fonctionnement [Hmin; Hmax], dans lequel le cycle magnétique du noyau magnétique (10) se caractérise en ce que la valeur absolue de la dérivée troisième de l'induction magnétique par rapport au champ magnétique est maximale pour un champ magnétique nul.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE MESURE DE LA POSITION
D'UNE PIECE MOBILE
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de mesure de la position d'une pièce mobile.
Il existe des dispositifs de mesure de la position d'une première pièce mobile comportant :
- au moins un premier générateur d'un premier champ magnétique à mesurer, ce premier générateur étant solidaire de la première pièce mobile, - au moins un noyau magnétique apte à moduler l'amplitude d'un champ magnétique d'excitation en fonction de l'amplitude du premier champ magnétique à mesurer, ce noyau magnétique présentant un cycle magnétique de l'induction magnétique en fonction du champ magnétique dépourvu d'hystérésis dans une plage de fonctionnement [Hmin ; Hmax], et - un calculateur électronique apte à déterminer la position de la première pièce mobile par rapport au noyau magnétique à partir de l'amplitude d'un champ magnétique induit dans le noyau magnétique, ce champ magnétique induit résultant de la combinaison du champ magnétique à mesurer et du champ magnétique d'excitation. Ces dispositifs sont particulièrement utiles pour mesurer la position d'une pièce en rotation ou en translation.
Pour moduler l'amplitude du champ magnétique d'excitation, le noyau doit présenter une forte non linéarité et donc une perméabilité relative qui varie en fonction du champ magnétique. A cet effet, les matériaux classiquement utilisés pour réaliser ces noyaux sont des alliages magnétiques doux.
Pour contrôler les problèmes d'hystérésis, on utilise des alliages isotropes (par exemple des mu-métaux ®) ou des alliages anisotropes du type ruban nanocristallin orienté. Quel que soit le matériau, on utilise un champ d'excitation qui va plus ou moins saturer le matériau. En effet, la saturation du matériau magnétique crée un point d'inflexion important dans le cycle magnétique B(H) de ces matériaux. Ce point d'inflexion est la non linéarité qui est utilisée pour moduler le champ magnétique. Plus précisément, la présence d'un champ externe à mesurer va accroître la saturation et ainsi générer des harmoniques qui seront détectées. On peut aussi dire que le champ à mesurer est utilisé pour moduler le champ d'excitation.
Lorsque le matériau est saturé, la perméabilité relative chute brusquement et le noyau perd alors son pouvoir de concentration du flux, ce qui se traduit par une baisse de la sensibilité du dispositif de mesure.
L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif de mesure de la position d'une pièce dans lequel il n'est pas nécessaire de saturer le noyau magnétique.
L'invention a donc pour objet un dispositif de mesure dans lequel le cycle magnétique du noyau magnétique se caractérise en ce que la valeur absolue de la dérivée troisième de l'induction magnétique par rapport au champ magnétique est maximale pour un champ magnétique nul.
Il a été découvert que les noyaux magnétiques présentant la propriété du cycle magnétique ci-dessus, présente une non linéarité suffisamment importante autour du champ magnétique nul pour permettre de moduler l'amplitude du champ magnétique d'excitation par l'amplitude du champ magnétique à mesurer sans qu'il soit nécessaire pour cela de saturer le noyau magnétique.
Les modes de réalisation de ce dispositif peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - un circuit électronique apte à générer le champ magnétique d'excitation et/ou un champ magnétique de contre réaction propre à maintenir en permanence l'amplitude du champ magnétique induit dans la plage de fonctionnement [Hmin ; Hmax] située autour de zéro, le noyau magnétique n'étant jamais saturé dans la plage de fonctionnement ; - le noyau magnétique est un noyau superparamagnétique ;
- le noyau superparamagnétique est formé d'une matrice solide dans laquelle sont dispersées des particules superparamagnétiques suffisamment espacées les unes des autres pour que le noyau soit superparamagnétique ;
- les particules superparamagnétiques représentent au moins 5% du volume de la matrice dans laquelle elles sont incorporées ;
- le dispositif comporte un second générateur d'un second champ magnétique à mesurer, ce second générateur étant solidaire d'une seconde pièce mobile, le second champ magnétique ayant un spectre de puissance présentant au moins un pic de puissance à une fréquence différente des fréquences pour lesquelles le spectre de puissance du premier champ magnétique présente des pics de puissance, le même noyau magnétique est également apte à moduler l'amplitude du champ magnétique d'excitation simultanément en fonction de l'amplitude du premier et du second champ magnétique à mesurer, et le circuit électronique est apte :
. à déterminer la position de la première pièce mobile par rapport au noyau à partir de l'amplitude du champ magnétique induit dans le noyau magnétique et du premier champ généré pendant l'intervalle de mesure, et . à déterminer la position de la seconde pièce mobile par rapport au noyau à partir de l'amplitude du même champ magnétique induit dans le noyau magnétique et du second champ généré pendant le même intervalle de mesure, le champ magnétique induit dans le noyau magnétique résultant de la combinaison des premier et second champs magnétiques à mesurer et du champ magnétique d'excitation ;
- au moins l'un des spectres de puissance du champ magnétique d'excitation ou du spectre de puissance du champ magnétique à mesurer présente un pic dominant de puissance pour une fréquence F0, et dans lequel un circuit électronique apte à mesurer une amplitude du champ magnétique à mesurer comprend :
- au moins un transducteur propre à transformer le champ magnétique induit à l'intérieur du noyau en un signal de mesure, et
- un démodulateur d'amplitude propre à extraire l'amplitude d'une harmonique du signal de mesure à une fréquence NF0, N étant un nombre entier supérieur ou égal à deux ;
- N est égal à deux ;
- le premier générateur solidaire de la pièce mobile génère un champ magnétique continu présentant une polarité positive et une polarité négative, et le dispositif comporte un troisième générateur d'un champ magnétique continu à mesurer, ce troisième générateur étant solidaire de la même pièce mobile et présentant une polarité positive et une polarité négative, l'une de la polarité positive ou de la polarité négative du troisième générateur étant disposée en vis- à-vis de la polarité de même signe du premier générateur. Ces modes de réalisation du capteur de champ magnétique présentent en outre les avantages suivants :
- le fait d'empêcher la saturation du noyau magnétique assure que le noyau remplit en permanence la fonction de concentrateur de flux et permet au transducteur de fonctionner dans sa zone de réponse linéaire ;
- les propriétés magnétiques d'un noyau superparamagnétique sont fortement non linéaires bien que ne présentant pas d'hystérésis et ceci même lorsque le champ magnétique est très inférieur au champ de saturation ;
- introduire plus de 5% en volume de particules superparamagnétiques dans la matrice améliore les propriétés magnétiques du noyau, ce qui améliore par contre coup les performances du dispositif ;
- l'utilisation simultanée de deux générateurs de champ à mesurer solidaire de pièces différentes produisant des champs magnétiques à mesurer différents permet de mesurer simultanément la position de ces deux pièces en utilisant le même noyau magnétique ;
- mesurer l'amplitude d'une harmonique de fréquence supérieure ou égale à 2F0 permet d'accroître la sensibilité du dispositif en s'affranchissant des interférences avec le champ magnétique d'excitation ;
- utiliser l'amplitude de l'harmonique de fréquence 2F0 simplifie la construction du dispositif car l'amplitude de cette harmonique est directement proportionnelle à l'amplitude du champ à mesurer ;
- l'utilisation d'un premier et d'un troisième générateur solidaire de la pièce mobile et dont les polarités de même signe sont disposées en vis-à-vis linéarise les variations de l'amplitude du champ magnétique à mesurer en fonction de la position de la pièce mobile, ce qui en fin de compte accroît la sensibilité du dispositif.
L'invention a également pour objet un procédé de mesure de la position d'au moins une pièce mobile, ce procédé comportant :
- la génération d'un premier champ magnétique à mesurer à l'aide d'un générateur de champ solidaire de la première pièce mobile,
- la fourniture d'au moins un noyau magnétique apte à moduler l'amplitude d'un champ magnétique d'excitation en fonction de l'amplitude du premier champ magnétique à mesurer, ce noyau magnétique présentant un cycle magnétique de l'induction magnétique en fonction du champ magnétique dépourvu d'hystérésis dans une plage de fonctionnement [Hmin ; Hmax], et
- la détermination de la position de la première pièce mobile par rapport au noyau magnétique à partir de l'amplitude d'un champ magnétique induit dans le noyau magnétique, ce champ magnétique induit résultant de la combinaison du premier champ magnétique à mesurer et du champ magnétique d'excitation, dans lequel le cycle magnétique du noyau magnétique se caractérise en ce que la valeur absolue de la dérivée troisième de l'induction magnétique par rapport au champ magnétique est maximale pour un champ magnétique nul.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
- la figure 1 est une illustration schématique de l'architecture d'un dispositif de mesure de la position d'une pièce mobile,
- la figure 2 est un graphique représentant l'évolution de l'induction magnétique (B) en fonction du champ magnétique induit (H) dans un noyau magnétique du dispositif de la figure 1 ,
- la figure 3 est un graphique représentant l'évolution de la dérivée seconde de l'induction magnétique (B) en fonction du champ magnétique induit
(H) dans le noyau de la figure 1 ,
- la figure 4 est un graphique représentant l'évolution de la dérivée troisième de l'induction magnétique (B) en fonction du champ magnétique induit
(H) dans le noyau du dispositif de la figure 1 , - la figure 5 est un organigramme d'un procédé de mesure de la position d'une pièce mobile à l'aide du dispositif de la figure 1 ,
- la figure 6 est une illustration schématique de l'architecture d'un dispositif de mesure simultanée de la position de deux pièces mobiles, et
- la figure 7 est une illustration schématique de l'architecture d'un dispositif de mesure de la position angulaire d'une pièce montée à rotation.
La figure 1 représente un dispositif 2 de mesure de la position d'une pièce mobile 4. Ici, la pièce 4 est uniquement déplaçable en translation le long d'un axe vertical Y entre deux positions extrêmes dmm et dmax. La position de la pièce 4 le long de l'axe Y est indiquée par une distance d par rapport à une origine O.
Le dispositif 2 comprend un capteur 6 d'un champ magnétique Hm à mesurer et un générateur 8 du champ magnétique Hm.
Le générateur 8 est fixé sur la pièce 4 sans aucun degré de liberté. Le générateur 8 est disposé en vis-à-vis du capteur 6 de manière à ce que le champ magnétique Hm généré soit mesurable par le capteur 6 quelle que soit la position de la pièce 4 comprise entre dmιn et dmax. Par exemple, ici, le générateur 8 est un aimant dont le pôle Nord et le pôle Sud sont alignés sur l'axe Y.
La hauteur dans la direction Y de l'aimant est notée L3. Le capteur 6 est équipé d'un noyau magnétique 10 et d'un circuit électronique 12 raccordé au noyau 10. Le noyau 10 est, de préférence, un noyau superparamagnétique.
Un noyau superparamagnétique présente un cycle magnétique B(H) dont un exemple typique est représenté dans le graphe de la figure 2. Sur la figure 2, l'axe des abscisses représente le champ magnétique H en ampères par mètre et l'axe des ordonnées représente l'induction magnétique B en Tesla. La figure 3 représente quant à elle l'évolution en fonction du champ magnétique H de la dérivée seconde de l'induction magnétique B. Cette dérivée seconde présente une pente 23 (entourée par une ellipse) quasiment linéaire et fortement inclinée. Cette pente 23 est centrée sur la valeur nulle du champ magnétique H et comprise entre des bornes Hmιn et Hmax. Les bornes Hmln et Hmax définissent ici la plage de fonctionnement du capteur 6. Entre les bornes Hm1n et Hmax la permittivité relative μr du noyau est strictement supérieure à un de sorte que le noyau 10 n'est jamais saturé entre ces bornes.
La figure 4 représente l'évolution en fonction du champ magnétique H de la dérivée troisième de l'induction magnétique B. La valeur absolue de cette dérivée troisième est maximale pour le champ magnétique nul. Cet extremum pour le champ magnétique nul correspond à la forte pente 23.
Un matériau superparamagnétique se caractérise par le fait que : 1) il ne présente pas de rémanence magnétique, de sorte que l'induction magnétique B est nulle ou quasiment nulle lorsque le champ magnétique H est nul ;
2) il ne présente pas d'hystérésis, de sorte que la courbe de magnétisation est confondue avec la courbe de démagnétisation dans le cycle magnétique B(H) ;
3) la perméabilité relative varie continûment et de façon non linéaire en fonction du champ magnétique ;
4) le cycle magnétique B(H) présente la même allure et les mêmes propriétés quelle que soit la direction du champ magnétique H ; et
5) la valeur absolue de la dérivée troisième de l'induction magnétique B par rapport au champ magnétique H présente un maximum lorsque le champ magnétique H est nul.
La caractéristique 2) différencie les matériaux superparamagnétiques d'alliages magnétiques doux tels que des mu-métaux ®.
La caractéristique 4) différencie les matériaux superparamagnétiques d'un ruban nanocristallin orienté puisque ce dernier ne présente un cycle magnétique B(H) sans hystérésis et sans rémanence magnétique que pour une seule direction prédéterminée du champ magnétique H. Par conséquent, l'orientation du noyau superparamagnétique vis-à-vis du champ magnétique à mesurer est sans importance, alors que ce n'est pas le cas lorsque le noyau est réalisé à l'aide d'un ruban nanocristallin orientés.
La caractéristique 5) se traduit par le fait que le cycle magnétique B(H) est fortement non linéaire autour du champ magnétique nul. Il en résulte également que la pente 23 est fortement inclinée. Ainsi, une faible variation du champ magnétique H se traduit par une variation importante de la dérivée seconde de l'induction magnétique B et également par une variation importante de l'amplitude des harmoniques paires dans le signal mesuré. Les harmoniques paires sont définies comme étant les harmoniques dont la fréquence est un multiple entier N de la fréquence du champ magnétique d'excitation, N étant un nombre paire. Ceci explique que le capteur 6 présente une très bonne sensibilité vis-à-vis des variations du champ magnétique à mesurer autour du champ magnétique nul. De plus, la pente 23 est linéaire ou quasiment linéaire sur la plage de fonctionnement du capteur 6, de sorte que la conversion du signal mesuré en une valeur de champ magnétique est simplifiée.
Ici, le matériau superparamagnétique utilisé pour réaliser le noyau 10 comprend une matrice solide dans l'épaisseur de laquelle sont incorporées des particules superparamagnétiques. Les particules superparamagnétiques sont, par exemple, des particules ferromagnétiques dont la largeur la plus grande est suffisamment petite pour que celles-ci, prise individuellement, présentent un cycle magnétique B(H) ayant les mêmes propriétés que celui de la figure 3. Typiquement, la plus grande largeur des particules ferromagnétiques est choisie inférieure à 100 nanomètres et le plus souvent inférieure à 20 nanomètres. Cette plus grande largeur de la particule ferromagnétique en deçà de laquelle elle devient superparamagnétique est fonction du matériau ferromagnétique utilisé. Le superparamagnétisme ainsi que des particules superparamagnétiques sont présentés dans la référence bibliographique suivante : E. du Trémolet de lacheisserie et coll « Magnétisme » TOM 1 , Presses Universitaire de Grenoble, 1999.
Les oxydes de fer sont les particules superparamagnétiques préférées. Pour être plus complet, on peut préciser que les particules superparamagnétiques peuvent être choisies parmi les oxydes de fer et les oxydes mixtes de fer et d'un autre métal, notamment choisi parmi Mn, Ni, Zn, Bi, Cu, Co. Les oxydes de fer Fe3O4 et Fe2θ3 sont des modalités préférées. On peut aussi utiliser : des perovskites ayant des propriété superparamagnétiques, en particulier des perovskites à base de Fe, des oxydes superparamagnétiques de nickel, de cobalt ou des oxydes mixtes de ces métaux, ou encore des alliages métalliques superparamagnétiques, e.g. de type FeNi, CoNi, en particulier
La matrice solide est choisie pour ne pas perturber les propriétés magnétiques des particules superparamagnétiques. Par exemple, la matrice solide est uniquement diamagnétique.
On notera également que par le terme « solide », on désigne ici également des matrices en matière déformable élastiquement de façon réversible, telles que des élastomères. Les différentes matières susceptibles de donner lieu à une matrice solide au sens de l'invention peuvent être utilisées. De préférence, la matrice est une matière plastique, notamment choisie parmi les thermodurcissables (e.g. phénoplastes, aminoplastes, résines époxydes, polyesters insaturés, polyuréthannes réticulés, alkydes) et les thermoplastiques (e.g. polyvinyliques, chlorures de polyvinyle, acétates de polyvinyle, alcools polyvinyliques, polystyrènes et copolymères, polymères acryliques, polyoléfines, dérivés cellulosiques, polyamides), ou encore des polymères spéciaux (e.g. polymères fluorés, silicones, caoutchouc synthétiques, polyesters saturés, polyuréthannes linéaires, polycarbonates, polyacétals, oxydes de polyphénylènes, polysulfones, polyéthersulfones, polysulfures de phénylène, polyimides). Les élastomères peuvent notamment être du type silicone ou caoutchouc synthétique.
Le choix de la matière constituant la matrice pourra être fait en fonction de l'application finale, et en particulier en fonction des conditions d'usage. Ainsi, dans l'industrie automobile, on préconise des matrices résistant aux températures d'utilisation courantes, notamment température allant de -30 0C à +150 0C. Pour l'aéronautique, la plage de température typique à laquelle la matrice doit résister va de -40°C à +1000C.
Au stade de la préparation du matériau, les particules superparamagnétiques peuvent être incorporées sous forme pulvérulente au matériau destiné à former la matrice ou à une fraction ou partie de ce matériau.
Elles peuvent aussi être apportées déjà dispersées dans un milieu qui sera mélangé au matériau destiné à former la matrice, ou à une fraction ou partie de ce matériau. Dans tous les cas, le mélange doit être suffisant pour obtenir au final une dispersion adéquate des particules dans toute la matrice.
Le matériau peut être directement formé en masse, ou être obtenu à partir de billes, granulés ou analogues de matrice incluant las particules superparamagnétiques, qui sont ensuite agglomérées sous pression, frittage, fusion ou tout autre procédé adapté. Ainsi, le matériau peut être produit par mélange du ou des constituants de la matrice avec une suspension de particules superparamagnétiques dans une phase organique miscible avec le ou les constituants de la matrice, puis polymérisation. La phase organique contenant les particules superparamagnétiques peut être formée ou comprendre un solvant organique, ou bien être formée ou comporter un ou des constituants de la matrice. A titre d'exemple, le matériau est produit par polymérisation en émulsion, e.g. les particules superparamagnétiques sont dispersées dans une phase organique contenant le ou les constituants de la matrice, puis la dispersion obtenue est mélangée avec tout ou partie d'une solution aqueuse formée d'eau et d'au moins un agent émulsifiant, puis l'ensemble est homogénéisé et enfin polymérisé. A titre d'illustration, on peut mettre en œuvre le procédé de polymérisation en émulsion décrit dans FR-A-2480764. Ici, pour faciliter la fabrication du noyau 10, la matrice est en matière thermoplastique ou thermodurcissable.
La répartition des particules superparamagnétiques à l'intérieur de la matrice est telle que les distances entre particules superparamagnétiques sont suffisantes pour que le noyau macroscopique formé par cette matrice et les particules superparamagnétiques présente les mêmes propriétés magnétiques que les particules qui le forment.
De préférence, la répartition des particules superparamagnétiques à l'intérieur de la matrice est homogène, de manière à avoir une répartition spatiale homogène des propriétés magnétiques. Les particules superparamagnétiques représentent un pourcentage P du volume total du noyau superparamagnétique. Typiquement, le pourcentage P est choisi supérieur à 2,5% et, de préférence supérieur à 5% ou à 15%. En outre, bien que cela risque de complexifier l'électronique mise en œuvre pour déterminer la position de la pièce mobile, le pourcentage P peut être choisi strictement inférieur à 5%, par exemple, car cela diminue le coût du noyau 10.
Il existe un seuil L pour le pourcentage P, au-delà duquel le noyau formé par cette matrice et ces particules superparamagnétiques perd ses propriétés superparamagnétiques car les distances entre les particules superparamagnétiques sont trop courtes, de sorte que les particules superparamagnétiques sont couplées magnétiquement les unes aux autres et se comportent alors comme une particule ferromagnétique dont la plus grande largeur dépasse le seuil au-delà duquel les propriétés superparamagnétiques disparaissent. Le pourcentage P est choisi aussi proche que possible de cette limite L sans la dépasser. Par exemple, le pourcentage P est choisi dans la plage définie par la relation suivante : L-10%< P≤ L-1 %. Plus le pourcentage P est élevé plus la capacité du noyau 10 à concentrer le flux à mesurer est élevée, ce qui améliore les performances du capteur 6.
La perméabilité relative μ du noyau 10 est, de préférence, strictement supérieure à 1 pour concentrer le flux magnétique. Ici, la valeur maximale μmax de la perméabilité relative du noyau 10 est obtenue pour une valeur nulle du champ magnétique induit dans le noyau 10. Par exemple, la valeur μmax est supérieure à 1.5.
Le circuit 12 est apte à exciter à l'aide d'un champ magnétique d'excitation Hex le noyau 10 et à mesurer le champ magnétique induit H1 dans le noyau 10 en réponse à cette excitation.
Le champ Hex est un champ magnétique alternatif dont la fréquence F0 est au moins deux fois supérieure à celle du champ magnétique à mesurer. Typiquement, la fréquence du champ magnétique Hex est supérieure à 100 Hz et de préférence supérieure à 1 000 Hz. Le circuit 12 comprend une source réglable pour créer le champ Hex.
Cette source est, par exemple, formée d'un bobinage 20 d'excitation alimenté en courant alternatif de fréquence F0 par une source commandable d'alimentation 22.
Le bobinage 20 est enroulé autour du noyau 10, de manière à ce que le champ Hex soit vertical.
Le circuit 12 comprend aussi au moins un transducteur propre à transformer le champ magnétique induit H, à l'intérieur du noyau 10 en un signal de mesure électrique tel qu'un courant ou une tension mesurable. A cet effet, le ou chacun de ces transducteurs présente une surface sensible au champ H1. Ici, le circuit 12 comporte deux transducteurs 26 et 28 sensibles aux champs H, à l'intérieur du noyau.
Par exemple, les transducteurs 26 et 28 sont des bobinages de mesure enroulés, en sens inverse l'un de l'autre, autour du noyau 10. Ces transducteurs 26 et 28 sont disposés chacun à une extrémité respective du noyau 10. Le bobinage 20 est placé à mi-distance entre les transducteurs 26 et 28.
Les transducteurs 26 et 28 sont raccordés de façon différentielle à l'entrée d'un filtre passif 30. Ainsi, en absence de champ magnétique à mesurer, le signal électrique à l'entrée du filtre 30 est nul. Un tel montage différentiel des transducteurs 26 et 28 permet d'accroître la sensibilité du capteur 6.
La longueur du noyau 10 dans la direction Y est notée Ln. La longueur du transducteur 26 ou 28 dans la direction Y est notée Lb. De façon générale, pour le dispositif 2, les longueurs La, Ln et Lb doivent satisfaire la relation suivante : Lb<La<10Ln.
Ici, L3 est inférieur à Ln.
Le filtre 30 permet d'effectuer un pré-filtrage pour supprimer du signal électrique de mesure les harmoniques qui n'ont pas d'intérêt pour la suite du traitement. La sortie du filtre 30 est raccordée à l'entrée d'un démodulateur d'amplitude 32 propre à extraire l'amplitude d'une ou plusieurs des harmoniques du signal de mesure. Ici, le démodulateur 32 extrait les amplitudes des harmoniques dont les fréquences sont des multiples entiers de Fo, Fo étant la fréquence du champ d'excitation. De préférence, si l'amplitude d'une seule harmonique est mesurée, la fréquence de cette harmonique est N. Fo, où N est un nombre pair pour faciliter le traitement du signal. Par exemple, ici, N est égal à 2.
Le filtre 32 est, par exemple, un démodulateur synchrone raccordé à la source d'alimentation 22 pour se synchroniser en phase avec celle-ci. Le circuit 12 comprend également une contre réaction en champ pour rendre le capteur 6 plus robuste vis-à-vis des variations de température et pour augmenter sa plage de linéarité.
La contre réaction en champ est également utilisée ici pour maintenir en permanence l'amplitude du champ H1 dans la plage de fonctionnement [Hmιn ; Hmax] située autour de zéro, et de préférence centrée autour de la valeur zéro. La plage de fonctionnement [Hm1n ; Hmax] est représentée sur les figures 2 à 4.
A cet effet, le circuit 12 est équipé d'un régulateur 36 dont une entrée est raccordée à une sortie du démodulateur 32 et dont des sorties sont raccordées à un bobinage 40 de contre réaction en champ. Le régulateur 36 est apte à commander le bobinage 40, de manière à ce que celui-ci crée un champ magnétique Hc de contre réaction propre à annuler le champ magnétique Hm à mesurer. A cet effet, le bobinage 40 est bobiné autour du noyau 10. Le bobinage
40 est ici situé à mi-distance entre les transducteurs 26 et 28.
Le courant circulant dans le bobinage 40 est représentatif de l'amplitude du champ magnétique à mesurer.
Une des sorties du régulateur 36 est raccordée à un calculateur 44 propre à calculer à partir de l'amplitude A du champ magnétique Hm la distance d.
A cet effet, le calculateur 44 est raccordé à une mémoire 46 contenant une table 48 de valeurs étalons. La table 48 contient, par exemple, les valeurs de l'amplitude A du champ magnétique Hm mesurées pour des positions connues de la pièce mobile 4.
Le fonctionnement du dispositif 2 va maintenant être décrit en regard du procédé de la figure 5.
Lors d'une étape 48, le générateur 8 génère le champ magnétique Hm à mesurer. Les lignes de champ du champ magnétique Hm sont concentrées à l'intérieur du noyau 10. L'amplitude du champ Hm dans le noyau 10 est fonction de la distance séparant le générateur 8 du noyau 10 et donc fonction de la distance d.
En parallèle, lors d'une étape 50, le bobinage 20 crée le champ Hex à l'intérieur du noyau 10. En parallèle, lors d'une étape 51, le bobinage 40 crée le champ magnétique Hc.
Le champ magnétique induit H1 à l'intérieur du noyau 10 et auquel sont sensibles les transducteurs 26 et 28 est donc le résultat de la somme vectorielle des champs Hm, Hex et H0.
Lors des étapes 50 et 51 , le circuit 12 génère les champs Hex et Hc de manière à ce que l'amplitude du champ magnétique induit H, soit maintenue dans la plage [Hmιn ; Hmax].
Le champ magnétique induit est transformé, lors d'une étape 52, en courant par les transducteurs 26 et 28. L'ensemble des étapes suivantes de traitement du courant produit par les transducteurs 26 et 28 afin d'obtenir une valeur d'une amplitude de champ magnétique Hm, est regroupé dans une étape 54.
Le filtre 30 filtre la différence entre les courants générés par les transducteurs 26 et 28 pour obtenir un signal filtré. Le démodulateur 32 extrait du signal filtré l'amplitude de l'harmonique de fréquence N. F0. L'apparition de cette harmonique à la fréquence N. F0 est liée à la non linéarité du cycle magnétique
B(H) du noyau 10 et donc aux variations non linéaires de la perméabilité relative du noyau 10. Plus précisément, les déformations du champ Hex dues à ces non linéarités varient en fonction de l'amplitude du champ Hm. Ces déformations du champ Hex se traduisent par la présence d'harmoniques multiples de Fo dans le champ magnétique induit H, mesuré par les transducteurs 26 et 28.
Cette amplitude est utilisée par le régulateur 36 pour commander le bobinage 40, de manière à générer le champ Hc de direction et d'amplitude opposées au champ Hm.
Le signal de contre réaction généré par le régulateur 36 est donc représentatif de l'amplitude A du champ Hm.
Lors d'une étape 56, le calculateur 44 établit à partir de l'amplitude A du champ Hm la valeur de la distance d actuelle. A cet effet, lors de l'étape 56, le calculateur utilise les valeurs de référence enregistrées dans la table 48.
La figure 6 représente un dispositif 60 de mesure de la position simultanée de deux pièces mobiles 62 et 64 le long d'un axe vertical Y. Les positions des pièces 62 et 64 sont repérées par des distances, respectivement, di et d2 par rapport à une origine O sur l'axe Y. Des générateurs 66 et 68 sont fixés sans aucun degré de liberté, respectivement, aux pièces 62 et 64. Les générateurs 66 et 68 génèrent, respectivement, un champ Hmi et Hm2 à mesurer parallèle à l'axe Y.
Ici, le générateur 66 est formé d'une source 70 de courant alternatif alimentant un bobinage 72 de manière à générer le champ magnétique Hmi à la fréquence U-
De façon similaire, le générateur 68 est formé d'une source de courant 74 alternatif raccordé à un bobinage 76 qui génère le champ magnétique Hm2 à mesurer à la fréquence f2. Le spectre de puissance du champ magnétique Hm2 diffère du spectre de puissance du champ Hmi au moins par la position d'un pic de puissance. Par exemple, ici, le spectre de puissance des champs Hmi et Hm2 présentent chacun un seul pic de puissance respectivement aux fréquences fi et f2 qui sont différentes.
Le dispositif 60 comporte également un capteur de champ magnétique à mesurer similaire au capteur 6 à l'exception du fait que le démodulateur synchrone 32 est remplacé par deux démodulateurs synchrones 80 et 82. Pour simplifier la figure 6, les éléments permettant de réaliser une contre réaction en champ n'ont pas été représentés.
Le démodulateur synchrone 80 est connecté par une liaison 84 au générateur 66 de manière à se synchroniser en phase avec ce générateur. Le démodulateur 80 est configuré pour extraire du signal de mesure délivré par le filtre 30 l'amplitude de l'harmonique de fréquence riiFo+mifi, où ni et mi sont des entiers non nuls. De préférence, ni égal à deux et mi est égal à plus ou moins un.
De façon similaire, le démodulateur 82 est raccordé par une liaison 86 au générateur 68 pour être synchronisé en phase avec ce générateur. Le générateur 82 est configuré pour extraire du signal de mesure l'amplitude de l'harmonique de fréquence n2Fo+rτi2f2, où n2 et m2 sont des entiers non nuls. De préférence, n2 est égal à deux et m2 est égal à plus ou moins un.
Les amplitudes A1 et A2 extraites par les démodulateurs 80 et 82 sont uniquement proportionnelles, respectivement, aux distances O1 et d2. Les amplitudes Ai et A2 sont envoyées à un calculateur 90 raccordé à une mémoire 92 contenant une table 94 de valeurs de référence. La table 94 contient des valeurs des amplitudes extraites par les démodulateurs 80 et 82 pour des distances di et d2 connues.
Le calculateur 90 est apte, à partir des valeurs contenues dans la table 94, à établir la valeur des distances di et d2. De préférence, la fréquence F0 du champ magnétique Hex est supérieure à dix fois la fréquence fi ou f2.
Le fonctionnement du dispositif 60 découle du fonctionnement décrit pour le dispositif 2. Toutefois, le dispositif 60 est apte à mesurer simultanément la position des pièces 62 et 64 en utilisant un noyau commun 10. En effet, les harmoniques de fréquence niFo+mifi sont uniquement créées par le générateur 66, tandis que les harmoniques de fréquence n2Fo+rri2f2 sont uniquement créées par le générateur 68. La figure 7 représente un dispositif 100 de mesure de la position angulaire θ d'une pièce mobile 102. La pièce 102 est montée en rotation autour d'un axe Z-Z' perpendiculaire au plan de la feuille. L'angle θ est repéré entre :
- une direction X horizontale et perpendiculaire à l'axe Z-Z' et coupant l'axe Z-Z' en un point O, et - un axe 106 solidaire de la pièce 102 perpendiculaire à l'axe Z-Z' et passant par le point O.
Le dispositif 100 comporte un aimant 108 fixé sans aucun degré de liberté à une extrémité de la pièce 102. Cet aimant 108 est traversé en son centre par l'axe Z-Z' et le pôle Nord et le pôle Sud de cet aimant sont, respectivement, situés à droite et à gauche de l'axe Z-Z'.
Le dispositif 100 comporte également quatre noyaux 110 à 113 en matériau superparamagnétique, disposés à la périphérie de la pièce 102.
Les noyaux 110 et 112 sont disposés dans le plan défini par l'axe X et un axe Y perpendiculaire aux axes X et Z-Z' et passant par le point O. Dans ce plan, les noyaux 110 et 112 sont disposés de façon diamétralement opposée par rapport au point O. Ici, les noyaux 110 et 112 sont disposés le long de l'axe X.
De façon similaire, les noyaux 111 et 113 sont disposés dans le plan défini par les axes X et Y et disposés de façon diamétralement opposée par rapport au point O. Ici, les noyaux 111 et 113 sont disposés sur l'axe Y. Chacun de ces noyaux comporte un bobinage d'excitation, respectivement, 114 à 117 propre à créer un champ magnétique alternatif d'excitation Hex dans chacun de ces noyaux à la fréquence F0.
Chacun de ces noyaux 110 à 113 comporte également un transducteur, respectivement, 120 à 123, propre à mesurer le champ magnétique Hj induit dans chacun de ces noyaux.
Les transducteurs 120 et 122 sont raccordés de façon différentielle à l'entrée d'un filtre puis d'un premier démodulateur synchrone propre à extraire l'amplitude Ai de l'harmonique de fréquence NFo, où N est un nombre entier supérieur ou égal à deux.
Les transducteurs 121 et 123 sont également raccordés de façon différentielle à l'entrée d'un autre filtre et d'un second démodulateur synchrone propre à extraire l'amplitude A2 de l'harmonique de fréquence NF0. Les amplitudes Ai et A2 sont chacune proportionnelles à la valeur de l'angle θ à plus ou moins 180° près. Par conséquent, en combinant les amplitudes Ai et A2, il est possible d'obtenir une mesure de l'angle θ avec une incertitude strictement inférieure à 180°. Le fonctionnement du dispositif 100 se déduit de celui du dispositif 2.
De nombreux autres modes de réalisation sont possibles. Par exemple, dans chacun des modes de réalisation dans lesquels le générateur est un aimant, celui-ci peut être remplacé par un bobinage produisant un champ continu et constant ou par un bobinage produisant un champ périodique dont le spectre de fréquence est connu.
Bien que les différents modes de réalisation aient été décrits dans le cas particulier où deux transducteurs montés de façon différentielle sont utilisés, il est possible de supprimer l'un de ces deux transducteurs et de ne travailler qu'avec un seul transducteur. Ceci étant en particulier vrai si, par exemple, on superpose au-dessus de l'aimant 8 du dispositif 2 un aimant identique mais tête bêche, c'est-à-dire que les polarités en vis-à-vis de l'aimant 8 et de l'aimant ajouté sont les mêmes. Cela permet de linéariser les variations du champ magnétique à mesurer en fonction de la distance d au voisinage d'un champ magnétique à mesurer nul. On peut également à Ia place des aimants utiliser deux générateurs de champs magnétiques continus disposés en sens inverse l'un par rapport à l'autre.
Un matériau magnétiquement conducteur peut être interposé entre le noyau et le générateur fixé sur la pièce mobile.
Il est également possible de déterminer la position de la pièce mobile à partir de l'amplitude du fondamental du signal de mesure. Pour cela, un démodulateur synchrone ou une mesure de la variation de l'inductance peut être utilisé. Cela correspond au cas où N est égal à un dans le dispositif 100. Le champ magnétique d'excitation Hex n'est pas nécessairement un champ sinusoïdal. En variante, la forme d'onde de ce champ d'excitation est quelconque. Par exemple, la forme d'onde est rectangulaire, triangulaire ou autre. De façon similaire, la forme d'onde du champ magnétique à mesurer n'est pas nécessairement sinusoïdale ou constante. Par exemple, un signal pseudoaléatoire connu peut être utilisé. Dans ce dernier cas, le démodulateur synchrone est remplacé par un démodulateur d'amplitude propre à extraire du signal de mesure l'amplitude du champ magnétique induit dans le noyau en réponse au champ Hm. A cet effet, par exemple, le démodulateur utilise le signal pseudoaléatoire connu.
Ce qui a été décrit en regard de la figure 7, c'est-à-dire utiliser des transducteurs montés de façon différentielle mais entourés autour de noyaux distincts peut être appliqué aux autres modes de réalisation décrits ici. Les bobinages d'excitation et de mesure peuvent être confondus. De même, le bobinage d'excitation et le bobinage de contre réaction en champ peuvent également être confondus.
La contre réaction en champ peut être omise.
La mesure d'harmoniques peut se résumer à une seule harmonique, dans ce cas on choisira de préférence une harmonique paire, c'est-à-dire N=2.
Les bobinages ainsi que les transducteurs peuvent être noyés à l'intérieur du noyau superparamagnétique par tout type de procédé de moulage ou de surmoulage.
Le noyau superparamagnétique peut être remplacé par tout noyau réalisé dans un matériau magnétique (par exemple un composite d'alliages magnétiques doux) présentant des courbes similaires à celles des figures 2 à 4.
Le noyau superparamagnétique est utilisé ici en même temps en tant que modulateur du champ magnétique d'excitation en fonction du champ magnétique à mesurer et en tant que concentrateur de flux magnétique. En variante, le noyau superparamagnétique peut être utilisé dans un capteur de champ magnétique uniquement en tant que modulateur.
Le dispositif 60 a été décrit dans le cas particulier où le même noyau 10 est utilisé pour mesurer simultanément la position de deux pièces mobiles 62 et 64. L'enseignement donné en regard du dispositif 60 peut être généralisé à la mesure simultanée de la position de plus de deux pièces mobiles. A cet effet, chaque pièce mobile sera équipée de son propre générateur de champ à mesurer. Les différents champs magnétiques à mesurer générés par chacun de ces générateurs ont des spectres de puissance différant les uns des autres au moins par la position d'un pic de puissance.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de mesure de la position d'au moins une première pièce mobile (4 ; 62, 64, 102), ce dispositif comportant :
- au moins un premier générateur (8 ; 66 ; 108) d'un premier champ magnétique à mesurer, ce premier générateur étant solidaire de la première pièce mobile,
- au moins un noyau magnétique (10 ; 110-113) apte à moduler l'amplitude d'un champ magnétique d'excitation (Hex) en fonction de l'amplitude du premier champ magnétique à mesurer, ce noyau magnétique présentant un cycle magnétique de l'induction magnétique en fonction du champ magnétique dépourvu d'hystérésis dans une plage de fonctionnement [Hmin ; Hmax], et
- un calculateur électronique (44) apte à déterminer la position de la première pièce mobile par rapport au noyau magnétique à partir de l'amplitude d'un champ magnétique induit dans le noyau magnétique, ce champ magnétique induit résultant de la combinaison du champ magnétique à mesurer et du champ magnétique d'excitation, dans lequel le cycle magnétique du noyau magnétique (10 ; 110-113) se caractérise en ce que la valeur absolue de la dérivée troisième de l'induction magnétique par rapport au champ magnétique est maximale pour un champ magnétique nul.
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel un circuit électronique (12) est apte à générer le champ magnétique d'excitation et/ou un champ magnétique de contre réaction propre à maintenir en permanence l'amplitude du champ magnétique induit dans la plage de fonctionnement [Hmin ; Hmax] située autour de zéro, le noyau magnétique n'étant jamais saturé dans la plage de fonctionnement.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le noyau magnétique (10 ; 110-113) est un noyau superparamagnétique.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le noyau superparamagnétique (10 ; 110-113) est formé d'une matrice solide dans laquelle sont dispersées des particules superparamagnétiques suffisamment espacées les unes des autres pour que le noyau soit superparamagnétique.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les particules superparamagnétiques représentent au moins 5% du volume de la matrice dans laquelle elles sont incorporées.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif comporte :
- un second générateur (68) d'un second champ magnétique à mesurer, ce second générateur étant solidaire d'une seconde pièce mobile (64), le second champ magnétique ayant un spectre de puissance présentant au moins un pic de puissance à une fréquence différente des fréquences pour lesquelles le spectre de puissance du premier champ magnétique présente des pics de puissance,
- le même noyau magnétique (10) est également apte à moduler l'amplitude du champ magnétique d'excitation simultanément en fonction de l'amplitude du premier et du second champ magnétique à mesurer, et
- le circuit électronique est apte :
. à déterminer la position de la première pièce mobile (62) par rapport au noyau (10) à partir de l'amplitude du champ magnétique induit dans le noyau magnétique et du premier champ (Hmi) généré pendant l'intervalle (T) de mesure, et
. à déterminer la position de la seconde pièce mobile (64) par rapport au noyau (10) à partir de l'amplitude du même champ magnétique induit dans le noyau magnétique et du second champ (Hm2) généré pendant le même intervalle (T) de mesure, le champ magnétique induit dans le noyau magnétique résultant de la combinaison des premier et second champs magnétiques à mesurer et du champ magnétique d'excitation.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins l'un des spectres de puissance du champ magnétique d'excitation ou du spectre de puissance du champ magnétique à mesurer présente un pic dominant de puissance pour une fréquence F0, et dans lequel un circuit électronique (12) apte à mesurer une amplitude du champ magnétique à mesurer comprend :
- au moins un transducteur (26, 28) propre à transformer le champ magnétique induit à l'intérieur du noyau (10) en un signal de mesure, et - un démodulateur (32 ; 80, 82) d'amplitude propre à extraire l'amplitude d'une harmonique du signal de mesure à une fréquence NF0, N étant un nombre entier supérieur ou égal à deux.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel N est égal à deux.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- le premier générateur solidaire de la pièce mobile génère un champ magnétique continu présentant une polarité positive et une polarité négative,
- le dispositif comporte un troisième générateur d'un champ magnétique continu à mesurer, ce troisième générateur étant solidaire de la même pièce mobile et présentant une polarité positive et une polarité négative, l'une de la polarité positive ou de la polarité négative du troisième générateur étant disposée en vis-à-vis de la polarité de même signe du premier générateur.
10. Procédé de mesure de la position d'une première pièce mobile (4), ce procédé comportant : - la génération (48) d'un premier champ magnétique à mesurer à l'aide d'un générateur de champ solidaire de la première pièce mobile (4),
- la fourniture d'au moins un noyau magnétique (10) apte à moduler l'amplitude d'un champ magnétique d'excitation en fonction de l'amplitude du premier champ magnétique à mesurer, ce noyau magnétique présentant un cycle magnétique de l'induction magnétique en fonction du champ magnétique dépourvu d'hystérésis dans une plage de fonctionnement [Hmin ; Hmax], et
- la détermination (56) de la position de la première pièce mobile (4) par rapport au noyau magnétique à partir de l'amplitude d'un champ magnétique induit dans le noyau magnétique (10), ce champ magnétique induit résultant de la combinaison du premier champ magnétique à mesurer et du champ magnétique d'excitation, dans lequel le cycle magnétique du noyau magnétique (10) se caractérise en ce que la valeur absolue de la dérivée troisième de l'induction magnétique par rapport au champ magnétique est maximale pour un champ magnétique nul.
PCT/FR2007/001949 2006-11-29 2007-11-28 Dispositif et procede de mesure de la position d'une piece mobile WO2008081092A2 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07870345A EP2097719A2 (fr) 2006-11-29 2007-11-28 Dispositif et procede de mesure de la position d'une piece mobile
US12/516,641 US8076932B2 (en) 2006-11-29 2007-11-28 Device and method for measuring the position of a mobile part

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0610436A FR2909169B1 (fr) 2006-11-29 2006-11-29 Dispositif et procede de mesure de la position d'une piece mobile.
FR0610436 2006-11-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2008081092A2 true WO2008081092A2 (fr) 2008-07-10
WO2008081092A3 WO2008081092A3 (fr) 2008-09-12

Family

ID=38461961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2007/001949 WO2008081092A2 (fr) 2006-11-29 2007-11-28 Dispositif et procede de mesure de la position d'une piece mobile

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8076932B2 (fr)
EP (1) EP2097719A2 (fr)
FR (1) FR2909169B1 (fr)
WO (1) WO2008081092A2 (fr)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2953028B1 (fr) * 2009-11-26 2012-04-20 Billanco Capteur de circulation de champs magnetiques equipe d'un moyen de verification, et procede de verification d'un tel capteur.
US8892184B2 (en) * 2010-10-18 2014-11-18 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Systems and methods for reducing interference in a dual modality imaging system
FR2971852B1 (fr) * 2011-02-17 2014-02-14 Neelogy Procede de mesure de courant au moyen d'un capteur de circulation de champs magnetiques de forme specifique, et systeme obtenu a partir d'un tel procede.
JP2013217914A (ja) * 2012-03-12 2013-10-24 Ferrotec Corp 電流センサ、センサ素子および制御装置
US20150369880A1 (en) * 2014-06-18 2015-12-24 Texas Instruments Incorporated Inductive sensing based on b-h curve nonliniarity

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2230966A1 (fr) * 1973-05-21 1974-12-20 Siemens Ag
EP0664400A1 (fr) * 1993-12-22 1995-07-26 Munsch Kunststoff-Schweisstechnik GmbH Pompe à entraînement magnétique
WO2005088257A2 (fr) * 2004-03-08 2005-09-22 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Systeme de mesure de deplacement fonctionnant sans contact
FR2873807A1 (fr) * 2004-07-27 2006-02-03 Electricfil Automotive Soc Par Capteur magnetique de position sans contact

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6046585A (en) * 1997-11-21 2000-04-04 Quantum Design, Inc. Method and apparatus for making quantitative measurements of localized accumulations of target particles having magnetic particles bound thereto
US7054118B2 (en) * 2002-03-28 2006-05-30 Nve Corporation Superparamagnetic field sensing devices
JP4066716B2 (ja) * 2002-05-28 2008-03-26 アイシン精機株式会社 位置検出センサ
EP1844307A1 (fr) * 2005-02-01 2007-10-17 NCTEngineering GmbH Capteur de position et machine a laver
US7116100B1 (en) * 2005-03-21 2006-10-03 Hr Textron, Inc. Position sensing for moveable mechanical systems and associated methods and apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2230966A1 (fr) * 1973-05-21 1974-12-20 Siemens Ag
EP0664400A1 (fr) * 1993-12-22 1995-07-26 Munsch Kunststoff-Schweisstechnik GmbH Pompe à entraînement magnétique
WO2005088257A2 (fr) * 2004-03-08 2005-09-22 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Systeme de mesure de deplacement fonctionnant sans contact
FR2873807A1 (fr) * 2004-07-27 2006-02-03 Electricfil Automotive Soc Par Capteur magnetique de position sans contact

Also Published As

Publication number Publication date
EP2097719A2 (fr) 2009-09-09
FR2909169A1 (fr) 2008-05-30
US20100072986A1 (en) 2010-03-25
WO2008081092A3 (fr) 2008-09-12
US8076932B2 (en) 2011-12-13
FR2909169B1 (fr) 2009-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1932008B1 (fr) Capteurs de champ magnetique et de courant, et procede de commande de ces capteurs
Mohri et al. Sensitive and quick response micro magnetic sensor utilizing magneto-impedance in Co-rich amorphous wires
EP2097719A2 (fr) Dispositif et procede de mesure de la position d&#39;une piece mobile
CN107076784B (zh) 电流传感器
FR2911690A1 (fr) Dispositif d&#39;amplification magnetique comportant un capteur magnetique a sensibilite longitudinale
CA2973052A1 (fr) Capteurs inductifs de deplacement
JP4507208B2 (ja) 磁石回転子及びこれを用いた回転角度検出装置
EP0721670A1 (fr) Capteur de courant comprenant un ruban magnetoresistif et son procede de realisation
EP3867603B1 (fr) Méthode et système capteur de détermination d&#39;une position angulaire relative entre deux pièces, et procédé de fabrication d&#39;un corps magnétique
JP2000193407A (ja) 磁気式位置検出装置
Huang et al. Detection of magnetically labeled cells using wavelike permalloy nanowires
Jiang et al. Micro-structuring of thick NdFeB films using high-power plasma etching for magnetic MEMS application
JP6925015B2 (ja) 着磁方法及び着磁装置
FR2989171A1 (fr) Procede et dispositif de mesure d&#39;un champ magnetique et de la temperature d&#39;un transducteur magneto-resistif
JP2004340953A (ja) 磁界検出素子、その製造方法およびこれを利用した装置
FR2628844A1 (fr) Accelerometre a masse-etalon et fluide magnetique
Jiang et al. Fabrication of NdFeB microstructures using a silicon molding technique for NdFeB/Ta multilayered films and NdFeB magnetic powder
EP2411825B1 (fr) Dispositif pour detecter et/ou mesurer un champ magnetique faible
EP1063496B1 (fr) Capteur de déplacement magnétique
WO2021089634A1 (fr) Détecteur de courant, capteur, système et procédé associés
EP0647323A1 (fr) Detecteur de champ magnetique
JP2016194455A (ja) 磁性体の磁気特性の測定装置および測定方法
EP4052057A1 (fr) Dispositif de mesure d&#39;une quantite de materiau superparamagnetique et utilisation d&#39;un tel dispositif
GB2313918A (en) Linear magnetic field sensor
JP2008026192A (ja) 粘性液状物中の磁性異物検出方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007870345

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12516641

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07870345

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2