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MAGNETOMETREo
La présente invention est relative à des magnétomètres ou pick- ups magnétiques du type à inducteur saturé, utiles pour la détection de champs magnétiques, et en particulier un dispositif pour détecter des si- gnaux dans un milieu magnétique, ou un gradient magnétique, dans l'inter- valle palpeur ou intervalle sensible du dispositif.
L'un des objets de l'invention est un dispositif qui détectera des signaux enregistrés dans des rubans magnétiques ou autres milieux sans mouvement relatif du milieu par rapport à l'élément palpeur du dispositif et sans désaimanter le milieu ou troubler d'autre manière les signaux qui y sont enregistrés.
La présente invention concerne un dispositif qui emploie le principe de l'inducteur saturé, d'une manière nouvelle, pour détecteur dans l'intervalle ,palpeur du dispositif un gradient magnétique qui est produit par des signaux dans un milieu;, sans mouvement relatif de l'inducteur et du mi- lieu, ou par d'autres moyens, l'essentiel du dispositif étant un agencement par lequel le flux de commande de l'inducteur est réduit sensiblement, à zé- ro au et autour du point de détection ou intervalle palpeur du dispositif.
Ces objets de l'invention et d'autres pourront être mieux com- pris par la description suivante., considérée avec les dessins ci-annexés dans lesquels l'élément sensible palpeur 1 comprend un noyau magnétique con- venablement enveloppé 2 comprenant soit une structure magnétique simple com- me montré ou plusieurs autres structures magnétiques de différentes formes, avec un petit intervalle 3 et plusieurs enroulements égaux, tels que les en- roulements 4 et 5, par exemple, disposés sur le noyau symétriquement, par rapport à l'intervalle 3.
Le générateur 6 produit une force électromotrice de fréquence F qui fait que des courants il et i s'écoulent dans les enrou- lements 4 et 5 respectivement, de Isolément palpeur et de la au transforma- teur 9, à travers les enroulements 7 et 8 de celui-ci. Les enroulements du transformateur sont connectés de telle manière que les flux qui y naissent du fait des courants il et i2 sont opposés et par conséquent il en résulte
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qu'il n'y a pas de force électromotrice engendrée. dans les enroulements 10 et 11.
Les connexions vers les enroulements 4 et 5 respectivement, de l'élé- ment palpeur 1 sont faites de telle sorte que les courants il et i2 produi- sent dans le noyau 2 des flux égaux 12 et 13 qui s'opposent et, comme les enroulements 4 et 5 sont placés symétriquement par rapport à l'intervalle 3, il en résulte un flux sensiblement nul dans l'intervalle 3 et dans son voi- sinage. Par conséquent un signal représenté par un petit dipôle 14, par exemple un point aimanté d'un ruban,ne sera pas désaimanté. Le petit flux de perte dans l'intervalle palpeur 3 aura quelqu'effet, quoique inappréciable, sur un milieu aimanté tel que 14. Celui-ci, toutefois, peut être réduit en interposant un écran de matériau non magnétique entre le milieu et l'élément palpeur. Les courants il et i2 doivent être de grandeur suffisante pour satu- rer le noyau 2.
Celui-ci, en l'absence de signal au ou au voisinage de l'in- tervalle 3, fera que des forces électromotrices harmoniques d'ordre impair seront engendrées également dans les enroulements 7 et S du transformateur 9 ce qui toutefois aura pour conséquence qu'il n'y aura pas de force électromo- trice dans les enroulements 10 et'11 du fait de la connexion en opposition des enroulements 7 et 8. Des forces électromotrices harmoniques d'ordre pair ne sont pas engendrées en l'absence de signal ou d'autre effet ou sollicita- tion polarisante dans le noyau du fait de la symétrie de la caractéristique B-H par rapport à l'axe des H, comme on le comprend bien. Un signal, repré- senté par le dipôle 14 présent à proximité de l'intervalle palpeur 3, crée un flux 15 dans le noyau 2.
Ce flux, pénétrant dans le noyau à travers l'in- tervalle, fait que des forces électromotrices harmoniques d'ordre pair sont, . engendrées dans les enroulements 4 et 5. La phase de ces forces électromotri- ces est fonction de la polarité du flux du signal 15 qui,, dans l'enroulement 4, à la même direction que dans l'enroulement 5 et est opposé au flux de coin-- mande 12, comme indiqué. Par suite, ces forces électromotrices harmoniques d'ordre pair s'ajoutent et font qu'un courant i3 s'écoule dans l'enroulement 7 dans le même sens que le courant il et dans l'enroulement 8 dans le sens opposé à celui du courant i2.
Par suite le courant i3 produira une force élec- tromotrice dans les enroulements 10 et 11, dont la grandeur est proportion- nelle au champ magnétique du signal 14 et dont la phase est une fonction de sa polarité, ce qui peut être montré par un indicateur approprié, ou des in- dicateurs, 16. Un amplificateur de tout type convenable peut-être intercalé entre l'indicateur 16 et les enroulements de sortie 10 et 11 du transforma- teur 9, pour augmenter la force du courant reçu et en outre, des filtres con- venables peuv.ent être interposés aussi, si on le désire, entre les enroule- ments 10-et 11 et l'indicateur 16 pour supprimer les harmoniques non désirés.
Il est évident que le même résultat peut être obtenu en emplo- yant un ou plusieurs enroulements additionnels sur le noyau 2, au lieu du transformateur 9, reliés comme indiqué, et il est évident aussi que le cir- cuit montré peut être employé en rodre inverse en inversant les enroulements 5 ou 4 ou en interchangeant le générateur 6 et l'indicateur 16.
Bien que le système montré et décrit soit particulièrement effec- tif pour détecter des signaux sans mouvement relatif du détecteur et du mi- lieu, il peut être employé aussi pour détecter des signaux lorsqu'un tel mou- vement existe. Si, dans ce dernier emploi, la vitesse de passage du pôle de signal est inférieure à la fréquence du courant de commande F, la tension de sortie disponible pour l'indicateur 16 est indépendante de la rapidité du si- gnal.
La demanderesse a illustré l'invention au moyen d'une forme spé- cifique d'un dispositif spécialement agencé pour être employé à détecter un gradient magnétique, signal ou autre trouble magnétique à proximité de l'inter- valle palpeur du dispositif. D'autres modifications ou adaptations de l'inven- tion seront évidentes pour ceux qui sont versés dans cette technique.
En outre, les termes et expressions dont il a été fait usage en se rapportant à cette invention sont employés comme termes descriptifs et
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non limitatifs, et la demanderesse n'a pas l'intention d'employer ces termes et expressions pour exclure des équivalents des particularités montrées et décrites ou certaines de leurs parties, mais veut au contraire y inclure tou- te espèce d'équivalents et de variantes qui peuvent être employés sans s'écarter de l'esprit de l'invention* REVENDICATIONS.
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-...a------.------- 1. Magnétomètre pour détecter des signaux dans un milieu magné- tique., ayant une structure de noyau comprenant un intervalle palpeur, carac- térisé en ce qu'il comprend un enroulement à simple branchement qui entoure le noyau de part et d'autre de l'intervalle, et une source à fréquence con- stante agencée pour fournir une fréquence de commande à l'enroulement pour saturer le noyau,, l'enroulement étant disposé autour du noyau de telle sor- te que la force magnétomotrice apparaissant dans l'intervalle palpeur., pro- duite par la fréquence de commande dans une partie de l'enroulement, est de phase opposée à celle produite par la fréquence de commande dans l'autre partie de l'enroulement.
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MAGNETOMETERo
The present invention relates to magnetometers or magnetic pick-ups of the saturated inductor type, useful for the detection of magnetic fields, and in particular a device for detecting signals in a magnetic medium, or a magnetic gradient, in the field. 'probe interval or sensitive interval of the device.
One of the objects of the invention is a device which will detect signals recorded in magnetic tapes or other media without relative movement of the medium with respect to the feeler element of the device and without demagnetizing the medium or otherwise disturbing them. signals recorded there.
The present invention relates to a device which employs the principle of the saturated inductor, in a novel way, to detect in the interval, feel the device a magnetic gradient which is produced by signals in a medium ;, without relative movement of the inductor and the medium, or by other means, the essence of the device being an arrangement whereby the flow of control of the inductor is reduced substantially, to zero at and around the point of detection or device probe interval.
These and other objects of the invention may be better understood by the following description, taken together with the accompanying drawings in which the sensing element 1 comprises a suitably enveloped magnetic core 2 comprising either a structure simple magnetic as shown or several other magnetic structures of different shapes, with a small gap 3 and several equal windings, such as windings 4 and 5, for example, arranged on the core symmetrically, with respect to the gap 3.
The generator 6 produces an electromotive force of frequency F which causes currents il and i to flow in the windings 4 and 5 respectively, of the probe insulation and of the to the transformer 9, through the windings 7 and 8. of it. The windings of the transformer are connected in such a way that the fluxes which arise in them due to the currents il and i2 are opposed and therefore it results
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that there is no electromotive force generated. in windings 10 and 11.
The connections to the windings 4 and 5 respectively of the feeler element 1 are made so that the currents il and i2 produce in the core 2 equal flows 12 and 13 which oppose each other and, like the windings 4 and 5 are placed symmetrically with respect to gap 3, resulting in substantially zero flux in gap 3 and its vicinity. Consequently a signal represented by a small dipole 14, for example a magnetized point of a ribbon, will not be demagnetized. The small loss flux in the probe gap 3 will have some effect, though invaluable, on a magnetic medium such as 14. This, however, can be reduced by interposing a screen of non-magnetic material between the medium and the feeler element. The currents il and i2 must be of sufficient magnitude to saturate the nucleus 2.
This, in the absence of a signal at or in the vicinity of interval 3, will cause odd-order harmonic electromotive forces to be generated also in windings 7 and S of transformer 9, which however will result in that there will be no electromotive force in the windings 10 and '11 due to the opposing connection of the windings 7 and 8. Even order harmonic electromotive forces are not generated in the absence of signal or other polarizing effect or stress in the nucleus due to the symmetry of the BH characteristic with respect to the H axis, as will be understood. A signal, represented by the dipole 14 present near the feeler gap 3, creates a flow 15 in the core 2.
This flux, entering the nucleus through the interval, causes even-order harmonic electromotive forces to be,. generated in the windings 4 and 5. The phase of these electromotive forces is a function of the polarity of the flow of the signal 15 which, in the winding 4, in the same direction as in the winding 5 and is opposed to the flow. corner - mand 12, as shown. As a result, these even-order harmonic electromotive forces are added and cause a current i3 to flow in winding 7 in the same direction as current il and in winding 8 in the opposite direction to that of current i2.
As a result, the current i3 will produce an electromotive force in the windings 10 and 11, the magnitude of which is proportional to the magnetic field of the signal 14 and whose phase is a function of its polarity, which can be shown by an indicator. appropriate, or indicators 16. An amplifier of any suitable type can be interposed between indicator 16 and the output windings 10 and 11 of transformer 9, to increase the strength of the current received and furthermore, Suitable filters can also be interposed, if desired, between windings 10- and 11 and indicator 16 to remove unwanted harmonics.
It is obvious that the same result can be obtained by employing one or more additional windings on the core 2, instead of the transformer 9, connected as shown, and it is also evident that the circuit shown can be used as a rodre. reverse by reversing windings 5 or 4 or by interchanging generator 6 and indicator 16.
Although the system shown and described is particularly effective in detecting signals without relative movement of the detector and the medium, it can also be employed to detect signals when such movement exists. If, in the latter use, the speed of passage of the signal pole is less than the frequency of the control current F, the output voltage available for the indicator 16 is independent of the speed of the signal.
The Applicant has illustrated the invention by means of a specific form of a device specially designed to be used to detect a magnetic gradient, signal or other magnetic disturbance in the vicinity of the feeler gap of the device. Other modifications or adaptations of the invention will be obvious to those skilled in the art.
In addition, terms and expressions which have been used in connection with this invention are employed as descriptive terms and
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non-limiting, and the applicant does not intend to use these terms and expressions to exclude equivalents of the features shown and described or some of their parts, but on the contrary wants to include all kinds of equivalents and variants which can be employed without departing from the spirit of the invention * CLAIMS.
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-... a ------.------- 1. Magnetometer for detecting signals in a magnetic medium., having a core structure comprising a feeler interval, characterized in that It comprises a single branch winding which surrounds the core on either side of the gap, and a constant frequency source arranged to provide a control frequency to the winding to saturate the core. winding being disposed around the core in such a way that the magnetomotive force appearing in the feeler gap, produced by the control frequency in a part of the winding, is of opposite phase to that produced by the frequency of control in the other part of the winding.