Mesures magnétiques - Mesurage des propriétés magnétiques des matériaux

Le mesurage du cycle d'hystérésis magnétique et de ses paramètres est le cœur de la caractérisation des matériaux magnétiques et la plupart des applications reposent sur ces mesures. Une fois placé dans un cadre méthodologique strictement défini par des standards écrits, il est indispensable à la production, la vente et à l'utilisation des matériaux. On recherche la relation expérimentale M(H) – c'est-à-dire J(H) ou B(H) – supposée à un niveau macroscopique, ce qui implique que M est une grandeur qui provient d'une moyenne spatiale sur la région de mesure ou sur tout l'échantillon.

Mesurer le comportement intrinsèque M(H) est un idéal, qui n'est atteint en pratique qu'à un certain degré d'approximation dans la mesure où l'effet à grande distance des champs démagnétisants rend le comportement de l'échantillon sensible à ses caractéristiques géométriques. Des contraintes pratiques sont imposées par la réalisation d'un circuit magnétique de taille convenable, car les solutions utilisées à l'échelle du laboratoire ne sont pas toujours acceptables d'un point de vue industriel. Cela est particulièrement vrai pour les matériaux doux dont les champs de fuites sont comparables (ou bien plus grands) à celui de la terre et perturbent la mesure. La reconnaissance générale va aux méthodes qui assurent une bonne reproductibilité, c'est-à-dire, à celles qui donnent des résultats équivalents à différents moments dans différents laboratoires, et pas forcément à celle qui donne le résultat le plus proche des caractéristiques intrinsèques des matériaux. Les standards de mesure sont supposés être développés pour atteindre cet objectif, au prix d'une déviation systématique des valeurs déterminées par rapport aux valeurs intrinsèques des grandeurs mesurées.

Nous allons donner dans ce dossier les bases des méthodologies de mesure appliquées à la détermination des hystérésis des matériaux magnétiques sous excitation continue et alternative. En tenant compte des problèmes liés à la géométrie des échantillons et aux caractéristiques des systèmes d'aimantation et en gardant à l'idée le cadre général procuré par les standards internationaux et les recommandations attachées, des procédures de mesure typiques sont mises en œuvre pour la caractérisation d'échantillon massifs, de tôles, de bandes ou de rubans. L'approche expérimentale évolue avec la fréquence et des méthodes spécifiques sont conçues pour les mesures en continu, ou plus exactement quasi statiques, en radio fréquences. Dans le domaine des basses et moyennes fréquences, on s'intéresse au régime non linéaire d'aimantation à forte induction ; dans le domaine des hautes fréquences, on s'intéresse principalement au régime linéaire à faible induction.

Les méthodes de production et de mesurage des champs magnétiques ont déjà été introduites dans le dossier précédent [D 1 504].