Observatoires magnétiques |
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Géomagnétisme Instrumentation
Introduction
Le CANMOS (CANadian Magnetic Observatory System) est un système
de collecte de données modulaire sur ordinateur qui constitue
la composante automatisée des observatoires magnétiques
canadiens, gérés par la Commission géologique du
Canada (CGC). CANMOS utilise des magnétomètres commerciaux
qui transmettent des signaux numériques RS232 à l'ordinateur.
Les modules de sortie sont également raccordés à
l'unité centrale de traitement par des liens RS232. Le concept
de modularité s'applique non seulement au matériel, mais
également à la conception des logiciels utilisés
dans l'unité centrale de traitement.
Le logiciel
La composante essentielle du CANMOS est son logiciel central. Ce logiciel
exécute les fonctions de contrôle qui coordonnent les cycles de mesures
magnétométriques. Il nettoie, filtre et formate les données en plusieurs
flux de données pouvant être inscrits sur un disque dur ou sur disquette
et acheminés à l'émetteur d'une station satellite ou relayés par modem
sur des lignes téléphoniques standards. Ce logiciel exécute plusieurs
vérifications de la qualité des données et le bon fonctionnement des
magnétomètres. Un ensemble complet de messages d'erreur est à la disposition
du personnel technique au siège du réseau qui peut interroger CANMOS
par téléphone et exécuter un certain nombre de tests diagnostiques.
Le matériel
L'unité centrale de traitement est un ordinateur de type 386
additionné de nombreuses cartes supplémentaires, incluant
des ports série multi-RS232, une horloge sur bus interne et des
chiens de garde. Le noyau du CANMOS est une « horloge sur
bus interne », carte spécialement conçue enfichable
dans l'ordinateur, munie d'oscillateur à quartz très précis
à correction due à la température et réglable
à partir d'une source externe. Le fonctionnement du CANMOS est
surveillé par deux circuits « chien de garde »
qui, en cas de non-réception de signaux spécifiques, contraignent
la réinitialisation du système en interrompant le courant
de l'ordinateur et des dispositifs externes pour une période
déterminée. Le magnétomètre triaxial utilisé
actuellement par CANMOS est une sonde magnétométrique
à sortie numérique et à noyau toroïdal fabriquée
par Narod Geophysics. Pour son utilisation comme variomètre d'observatoire,
la microprogrammation du magnétomètre Narod a été
modifiée par la CGC afin de permettre un étalonnage rigoureux
des corrections individuelles utilisées pour annuler les composantes
vectorielles totales. Une caractéristique novatrice de la conception
du CANMOS est la suspension corrigeant l'inclinaison des sondes magnétométriques
triaxiales, conçue par la CGC. Cette suspension bifilaire double
se caractérise par un taux de réduction de l'inclinaison
supérieur à 10 000:1 (« Pendulously suspended
magnetometer sensors », par D.F. Trigg et D.G. Olson, Reviews
of Scientific Instruments, 61 (10), p. 2632-2636, octobre 1990). Le
magnétomètre à protons présentement utilisé
par CANMOS est un magnétomètre Overhauser modèle
9BB, fabriqué par la société GEM Systems. On peut
accéder au système CANMOS par modem téléphonique
à des vitesses atteignant 14400 baud. CANMOS relaie les données
au siège du réseau en temps quasi réel (rafales
de données toutes les 12 minutes) par satellite GOES, au moyen
d'un transmetteur Valcom et d'une antenne Yagi. L'ensemble du système
est alimenté par une source d'énergie non interruptible
(UPS) raccordée au service public local d'électricité.
Durant les pannes de courant, l'UPS peut alimenter CANMOS pendant environ
18 heures au moyen de quatre piles UPS de 12 volts à décharge
complète. Le contrôle de la température est important.
C'est pourquoi dans une installation CANMOS les sondes magnétométriques
sont logées dans une enceinte isolée où la température
est régulée, à l'aide d'un élément
chauffant non inductif et non magnétique. Les composantes électroniques
de la sonde magnétométrique sont installées dans
une enceinte séparée avec une sonde thermique, un élément
chauffant et un dispositif de refroidissement thermoélectrique.
Ce système est conçu pour maintenir les capteurs et les
appareils électroniques à des températures constantes,
quoique différentes.
Les données
La sonde magnétométrique échantillonne le champ
magnétique à 8 Hz. Les trois flux de données
résultants sont écrêtés et filtrés
au moyen d'un filtre rectangulaire sur 9 points de données et
rééchantillonnés à 1 Hz. Ces flux de
données à 1 Hz peuvent être rendus accessibles
à un des ports RS232 de l'ordinateur central et sont emmagasinés
sur disque dur. Les données à 1 Hz sont de nouveau
filtrées au moyen d'un filtre gaussien à 49 points et
rééchantillonnées à des intervalles de 5
secondes. Le magnétomètre à protons échantillonne
le champ à des intervalles de 5 secondes. Les quatre flux
de données à 5 secondes peuvent être rendus
accessibles à un port RS232. Ces données sont également
emmagasinées sur le disque dur; elles peuvent être téléchargées
sur support amovible. Les quatre flux de données à 5 secondes
sont filtrés au moyen d'un filtre gaussien à 19 points
(tel que décrit dans le manuel de référence technique
INTERMAGNET) et rééchantillonnés à des intervalles
d'une minute. Les données à une minute sont emmagasinées
sur le disque dur et peuvent être téléchargées
sur un support amovible. Conformément aux recommandations d'INTERMAGNET,
les quatre flux de données d'une minute sont acheminés
au transmetteur pour être relayés en rafales à des
intervalles de 12 minutes, par satellite GOES au siège du
réseau à Ottawa et à d'autres noeuds de données
INTERMAGNET. On peut accéder à tous les flux de données
par modem, bien que cet usage soit généralement réservé
à des fins diagnostiques ou de sauvegarde. Des données
sommaires, sous forme de moyennes horaires et de plages horaires, peuvent
être obtenues par modem. Outre les données sur le champ
magnétique, CANMOS enregistre les données thermiques :
température des sondes magnétométriques, température
des composantes électroniques des vannes de flux, température
ambiante dans l'enceinte et température externe. Ces données
sont emmagasinées sur disque dur et téléchargées
avec les données magnétiques.
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