Le bruit de Barkhausen dans les matériaux ferromagnétiques

Abstract
The origin of Barkhausen noise is briefly recalled as being due to discontinuities of the magnetization process, and the experimental phenomena related to the power spectrum associated to this effect are described in detail. The Barkhausen noise can be detected as a random voltage induced in a coil around a ferromagnetic core, whose magnetization is changing with time. For magnetization frequencies between 10-3 and 1 cps, the power spectrum is always found between some cps and 104 cps. The shape of the spectrum is almost independent of the material, while it is widely different for closed or open magnetic circuits. The spectrum intensity varies depending on different materials, while it remains closely constant independently of the sample volume for bulk specimens. For laminated specimens it increases proportionally to the rings number. These facts cannot be interpreted by means of the mathematical techniques necessary to explain the current noise of a bulk metallic conductor. One must admit that the Barkhausen pulses are correlated. It is shown that by means of the general theory developed by Mazzetti to calculate the power spectrum of correlated events, and by supposing that the elementary Barkhausen pulses cluster into avalanches, one can very well account for most of the experimentally observed facts. This theory must, as yet, be extended to account for the non proportionality of the power intensity to the magnetization frequency fm, which becomes particularly evident for fm > 0.1 cps. It is finally pointed out that no theoretical justification has been given so far to explain, even qualitatively, the important differences of the Barkhausen power intensity in different materials, and that no criterium exists to establish a possible relation between macroscopic properties and Barkhausen noise.

Résumé
Après avoir rappelé que l'effet de Barkhausen est dû aux discontinuités du processus d'aimantation, on décrit les faits expérimentaux connus lié au spectre de puissance du bruit de fond associé à ce processus. Ce bruit peut être mesuré comme une tension aléatoire induite aux bornes d'une bobine entourant un noyau ferromagnétique dans lequel l'aimantation varie en fonction du temps. On observe que pour des fréquences de magnétisation entre 10-3 et 1 Hz, le spectre de puissance est toujours compris entre quelques Hz et 104 Hz. La forme du spectre est presque indépendante du matériau, tandis qu'elle varie fortement si le circuit magnétique est ouvert ou fermé. L'intensité du bruit varie beaucoup pour des matériaux divers, tandis qu'elle reste pratiquement constante indépendamment du volume du matériau, si le noyau est massif. Pour un noyau laminé elle est proportionnelle au nombre d'anneaux. Ces faits ne peuvent pas être interprétés par l'emploi des techniques mathématiques nécessaires pour expliquer le bruit de fond de courant d'un conducteur métallique massif. Il faut admettre que les impulsions de Barkhausen soient corrélées. Si l'on emploie la théorie générale de Mazzetti pour le calcul du spectre de puissance d'événements corrélés, et si l'on admet que les impulsions élémentaires de Barkhausen ont la tendance à se grouper en avalanches, on peut très bien expliquer la plupart des faits observés. Il reste encore à perfectionner cette théorie pour expliquer aussi la non-proportionnalité, particulièrement importante, de l'intensité du spectre à la fréquence de magnétisation fm pour des valeurs de fm supérieures à 0,1 Hz. On doit enfin remarquer qu'aucune justification théorique n'a été donnée pour expliquer, même qualitativement, les importantes différences de bruit de Barkhausen de matériaux divers, et qu'il n'existe pas de critère pour établir un lien possible entre propriétés macroscopiques et bruit de Barkhausen.