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Boucle Rogowski

La boucle de Rogowski ou boucle de courant est un instrument dédié à la mesure des courants alternatifs de faible intensité. Dans le contexte scientifique spatial, la boucle de Rogowski est utilisée pour mesurer la densité de courant dans l’ionosphère. Elle permet en particulier d’étudier les courants associés aux arcs auroraux.

PRINCIPE / REALISATION / PERFORMANCES

Le principe de base de la boucle de Rogowski repose sur la loi d’Ampère : Un courant I traversant la surface d’un tore ferromagnétique y crée un flux magnétique :

Un bobinage de N spires enroulé sur le tore permet de mesurer une tension proportionnelle aux flux ainsi créé, c’est la loi de Lenz : la variation du flux magnétique dans une bobine induit une force électromotrice proportionnelle à l’intensité du champ magnétique appliqué, ce qui se traduit par :

On obtient ainsi aux bornes du bobinage une tension directement liée au courant traversant le tore. La réponse en fréquence s’exprime alors :

Un bobinage secondaire de contre-réaction est ajouté pour supprimer la résonance de la bobine principale, stabiliser la réponse temporelle et s’affranchir des variations de perméabilité du tore sans dégrader notablement la sensibilité.

En sortie du préamplificateur, la réponse en fréquence de l’instrument est donnée par :

HISTORIQUE / UTILISATION

La première boucle de Rogowski développée au LPC2E dans les années 90 pour le projet VARIANT et embarquée sur le satellite ukrainien Sitch-1M a servi de référence pour le développement des boucles embarquées sur les fusées sondes ICI-1, HOTPAY-2 et ACES lancées à partir des zones polaires (Norvège, Alaska) et dédiées à l’étude des arcs auroraux et des courants alignés sur les lignes de champ magnétiques.

Bourbe de sensibilité (A/m2/Hz1/2) en fonction de la fréquence pour les boucles de Rogowski développées aux LPC2E.

EVOLUTION

Depuis une quinzaine d’années, les boucles de Rogowski développées au LPC2E sont en continuelle évolution. Outre l’amélioration des performances, des dimensions, de masse et de l’électronique de préamplification, des innovations ont permis d’élargir le champ d’utilisation de l’instrument : l’intégration du blindage magnétique du tore a ainsi rendu possible l’utilisation de la boucle de Rogowski sur les fusées sondes.

VARIANT (2004) : 1245g
Préamplificateur : 60 mW
Tore : ∅int 300 mm, ∅ext 312mm, h 10mm
HOTPAY-2 (2008) : 649g
Préamplificateur : 220 mW
Tore : ∅int 124 mm, ∅ext 138mm, h 12mm
ACES (2009) : 732g
Préamplificateur : 220 mW
Tore : ∅int 124 mm, ∅ext 138mm, h 12mm
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