Les capteurs de détection des gaz

Résumé du document

Avec les soucis environnementaux actuels et les développements des mesures de prévention des risques (explosions de gaz...), les capteurs de composition gazeuse évoluent en conséquence et se retrouvent désormais dans de nombreux secteurs de l'industrie (agroalimentaire, métallurgie...). Ces capteurs concernent principalement la détection de gaz résultant de combustion, par exemple CO, CO2, H2O, SO2, O2... C'est d'ailleurs l'augmentation et la précision des capteurs à oxygène qui pousse la recherche sur des nouveaux capteurs spécifiques.

Cette nouvelle vague de capteurs dits "tout solide" tiennent leur nom du fait qu'ils utilisent des techniques de microélectronique. Sur le plan technique, outre la nature du gaz, ces capteurs diffèrent également par leur vitesse de réaction, par la concentration minimale dans l'air du gaz à déceler et surtout par leur principe de base.
Nous appellerons ici "capteur" tout système qui fournit des informations sur la concentration en gaz de manière continue, sans réactif chimique et ne nécessitant pas l'intervention d'un opérateur entre chaque prise de mesures.

Tous les capteurs ne fonctionnant pas selon le même principe, nous verrons d'abord différentes catégories de capteurs et leurs principes, ainsi que le cas particulier important des capteurs à oxygène. Ensuite nous ferons un bilan des principaux principes, puis nous listerons les parties communes à tous les capteurs étudiés, et nous traiterons enfin l'offre de fabricants et des prix du marché.

Extraits

[...] Un des deux courant subit un champ magnétique. Lorsqu'on place un courant de gaz contenant de l'oxygène, il est attiré vers la branche où règne le champ B. Le pont se trouve alors déséquilibré par une dissymétrie des deux flux, puisque la pression magnétique résultante, variant avec la teneur en oxygène, provoque une perte de charge. Avantages : réponse rapide, pas de filament en contact avec le gaz étudié Inconvénients : réglage du 0 délicat, position à respecter pour une bonne fiabilité, consommation de gaz inerte. [...]

[...] Le dispositif étant étalonné, on associe une concentration à chaque déplacement. Cette méthode présente une précision de l'ordre de quelques Elle est actuellement peu employée car elle demande une certaine maîtrise dans la lecture des interférences Analyseurs Optiques Pour ce type de capteurs, la méthode de spectroscopie d'absorption est à la base du fonctionnement de ces derniers. C'est en effet un moyen sûr d'identification de la nature d'un gaz. On passe un rayonnement électromagnétique au travers d'une cuve contenant un gaz. [...]

[...] Elle réagit alors avec une fine couche de revetement aborbant. Cette interaction diminue l'intensité lumineuse proportionnelllement à la concentration en gaz. Ces capteurs sont utilisés pour déterminer les concentrations en méthane, hydrogène, ammoniac L'électrochimie : Ce capteur est utilisé pour la détection de gaz non-organique tels que le CO, NO, NO2, SO2, H2S, HCN, HCl Le principe utilise une interface solide-liquide, sur laquelle le gaz s'adsorbe à la surface d'un catalyseur et réagit avec les ions de la solution présente pour cette réaction d'oxydoréduction. [...]

[...] Ces capteurs sont utilisés dans l'industrie pour la détection des gaz inflammables et explosifs, ils sont aussi connus sous le nom de "pellistor". Avantages : Ils détectent un grand nombre de gaz CO CH4 H Inconvénient : non sélectifs Catharomètres Ces capteurs font parties des plus ancien à utiliser les propriétés physiques des gaz. La conductivité d'un gaz varie beaucoup d'une espèce à l'autre en comparant celle-ci ont peut détecter la présence et la concentration d'un gaz. Pour cela on place deux cellules dans un pont de Wheatstone les deux cellules (l'une de travail, l'autre de référence) sont à une températures la présence du gaz modifie la conductivité du gaz donc de la température et déséquilibre ainsi le pont. [...]

[...] c où a = coefficient d'absorbance du gaz l = longueur de la cuve et c = concentration du gaz Analyseurs par rayonnements visible et ultraviolet : Le principe de ce capteur consiste à diviser un faisceau monochromatique issu d'une lampe à mercure muni d'un filtre. Un des rayons traverse une cuve contenant le gaz à étudier et l'autre cuve un gaz de référence. On compare ensuite l'intensité des faisceaux en sortie. Un autre capteur (très peu employé dans l'industrie) utilise un unique faisceau traversant la cuve contenant le gaz à étudier. [...]