FR3022633A1

FR3022633A1 - Instrument et procede de mesure de la concentration d'ozone

Info

Publication number: FR3022633A1
Application number: FR1455600A
Authority: FR
Inventors: Thierry Tonnelier; Rony Akiki; Francois Croise; Richard Parquet
Original assignee: ENVIRONNEMENT SA
Current assignee: ENVIRONNEMENT SA
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2015-12-25
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: CN207114414U; FR3022633B1; WO2015193625A1

Abstract

Instrument (10) et procédé de mesure de la concentration d'ozone dans un échantillon de gaz, l'instrument comportant (i) au moins une chambre (12) de circulation dudit échantillon de gaz, (ii) une source électrique (14) de lumière configurée pour émettre de la lumière dans la chambre, à une longueur d'onde comprise dans le spectre d'absorption du gaz, (iii) un premier moyen (16) de détection de l'énergie lumineuse à une entrée de la chambre, (iv) un second moyen (17) de détection de l'énergie lumineuse à une sortie de la chambre, et (v) un moyen de calcul de la concentration d'ozone, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de régulation (60) configuré pour recevoir un signal de sortie du premier moyen de détection et pour réguler au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière en fonction de ce signal de sortie, de façon à ce que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit sensiblement constante en fonctionnement.

Description

22 633 1 Instrument et procédé de mesure de la concentration d'ozone DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un instrument et un procédé de mesure de la concentration d'un gaz tel que l'ozone dans un échantillon de gaz. ETAT DE L'ART Un instrument de mesure de la concentration d'ozone (ou analyseur d'ozone) calcule la concentration d'ozone dans l'air à l'aide de la loi de Beer Lambert qui détermine la concentration d'ozone en fonction de l'absorption d'un rayonnement ultraviolet (UV). Le spectre d'absorption de l'ozone se situe entre 220 et 290 nm et le maximum d'absorption se situe à la longueur d'onde de 253,7 nm. Un instrument de ce type comprend en général : - une chambre de circulation d'air ou d'échantillon de gaz (pour une mesure de la concentration en continu), - une source électrique de lumière configurée pour émettre un rayonnement ultraviolet dans la chambre, - un moyen de détection de l'énergie lumineuse à une extrémité de la 20 chambre, aussi appelé moyen de détection « de mesure », et - un moyen de calcul de la concentration d'ozone à partir du signal de sortie du moyen de détection. Le gaz à analyser circule dans la chambre de mesure et les molécules d'ozone contenues dans les échantillons absorbent au moins 25 une partie du rayonnement UV propre à la longueur d'absorption de l'ozone. Du fait de cette absorption, l'énergie lumineuse dans la chambre décroît à mesure que l'on s'éloigne de la source de lumière. Le moyen de détection de mesure est utilisé pour déterminer l'énergie lumineuse restante en sortie de la chambre, c'est-à-dire l'énergie 30 lumineuse qui a été émise par la source de lumière et qui n'a pas été absorbée par l'ozone contenu dans le gaz circulant dans la chambre. Le 3022633 2 signal de sortie fourni par le moyen de détection est en général une valeur de courant imes. Pour tenir compte du bruit de fond et optimiser la mesure de la concentration d'ozone, il est connu d'équiper un instrument du type précité 5 d'un autre moyen de détection appelé moyen de détection « de référence ». Ce moyen de détection de référence est configuré pour détecter l'énergie lumineuse émise par la source de lumière à un facteur fixe près, c'est-à-dire à l'entrée de la chambre. Dans la technique actuelle, le moyen de détection de référence 10 fournit un signal de sortie qui est une valeur de courant iref qui est soustraite à mes de façon à obtenir une valeur de courant corrigée icor. Cette valeur icor est utilisée pour déterminer la concentration d'ozone dans l'air ou l'échantillon de gaz par l'équation de Beer Lambert. En pratique, la concentration d'ozone est calculée à partir d'une valeur icor représentative 15 de l'énergie lumineuse détectée à la sortie de la chambre lorsque l'échantillon contenant de l'ozone à mesurer circule dans la chambre, et une valeur iocor représentative de l'énergie lumineuse détectée à la sortie de la chambre lorsque l'échantillon dépourvu d'ozone circule dans la chambre. Pour réaliser la mesure de iocor, l'échantillon passe à travers un filtre épurateur conçu pour retirer l'ozone de l'échantillon. On a constaté qu'en fonctionnement l'énergie lumineuse émise par la source de lumière n'est pas constante, ce qui peut avoir des conséquences néfastes sur les mesures. Cette énergie peut varier notamment à cause du vieillissement de la source de lumière, de l'échauffement de la source de lumière en fonctionnement, etc. Pour remédier à ce problème, on a déjà proposé de réguler en température la source de lumière en la chauffant ou en la refroidissant. La source de lumière est ainsi maintenue à une température constante pour limiter l'influence des variations de température sur l'énergie lumineuse émise. Cependant, les moyens de refroidissement d'une source de lumière sont en général très coûteux et donc peu utilisés. On préfère en général 3022633 3 chauffer la source de lumière, à une température de 40 ou 50°C par exemple. Cependant, cette solution n'est pas toujours envisageable, en particulier pour les sources de lumière sensibles à la chaleur comme c'est le cas d'une DEL (pour diode électroluminescente, ou LED). Il n'est en effet 5 pas possible de chauffer une DEL à 40 ou 50°C car cela réduirait sa durée de vie significativement. Il existe donc un réel besoin d'une technologie permettant de résoudre le problème de variation de l'énergie lumineuse émise par la source de lumière de l'instrument en fonctionnement, en particulier par une 10 diode électroluminescente ou LED La présente invention apporte une solution simple, efficace et économique à ce besoin. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose à cet effet un instrument de mesure de la 15 concentration d'un gaz, tel que l'ozone, dans un échantillon de gaz, comportant : - au moins une chambre de circulation dudit échantillon de gaz, - une source électrique de lumière configurée pour émettre de la lumière dans la chambre, à une longueur d'onde comprise dans le spectre 20 d'absorption du gaz, - un premier moyen de détection de l'énergie lumineuse à une entrée de la chambre, - un second moyen de détection de l'énergie lumineuse à une sortie de la chambre, et 25 - un moyen de calcul de la concentration d'ozone à partir des signaux de sortie des premier et second moyens de détection, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de régulation configuré pour recevoir le signal de sortie du premier moyen de détection et pour réguler au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière 30 en fonction de ce signal de sortie, de façon à ce que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit sensiblement constante en fonctionnement.

3022633 4 L'invention est particulièrement avantageuse car elle permet de maintenir constante l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre. Ceci est rendu possible par le moyen de régulation qui est relié au premier moyen de détection pour recevoir des informations de ce premier moyen de 5 détection, telles qu'une valeur de courant iref ou bref ou une valeur de tension uref ou uoref. Une variation de l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre entraîne une variation de cette valeur de courant ou de tension. Autrement dit, une énergie lumineuse sensiblement constante à l'entrée de la chambre entraîne une valeur de courant ou de tension en sortie du 10 premier moyen de détection, sensiblement constante. Le moyen de régulation est configuré pour réguler au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière pour que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit sensiblement constante, c'est-à-dire pour que la valeur de courant ou de tension en sortie du premier moyen de détection 15 soit sensiblement constante. Le contrôle de l'énergie lumineuse permet d'accroître la sensibilité de l'instrument dans le but de mesurer des concentrations inférieures au ppb (partie par milliard). L'invention diffère ainsi de la technique antérieure notamment en ce que le signal de sortie du premier moyen de détection (de référence) est 20 transmis au moyen de régulation et utilisé par ce dernier pour réguler au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière. Au contraire, dans la technique antérieure, ce signal de sortie est uniquement utilisé pour corriger la mesure de l'énergie lumineuse détectée par le second moyen de détection (de mesure) et calculer la concentration de gaz 25 dans l'échantillon, comme expliqué dans ce qui précède. Bien que l'invention soit particulièrement adaptée à la mesure de la concentration d'ozone dans un échantillon de gaz, elle ne se limite pas à cette application particulière. Dans la présente demande, on entend par entrée de la chambre une 30 extrémité de la chambre par laquelle rentre la lumière émise par la source et sortie de la chambre une extrémité par laquelle sort cette lumière. La 3022633 5 chambre peut avoir une forme allongée rectiligne ou comporter au moins un coude (dans lequel au moins une réflexion du rayonnement lumineux a lieu). Dans le cas où la chambre a une forme rectiligne allongée, son entrée optique est située à une extrémité longitudinale et sa sortie optique à son 5 extrémité longitudinale opposée. Le sens de circulation du fluide à analyser dans la chambre n'a aucune importance. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le moyen de régulation est configuré pour réguler la tension et/ou le courant d'alimentation de la source de lumière. Le moyen de régulation est ainsi 10 configuré pour contrôler la tension, le courant ou la puissance (tension et courant) d'alimentation électrique de la source de lumière. En variante ou en caractéristique additionnelle, le moyen de régulation est configuré pour réguler la température de la source de lumière. Pour cela, l'instrument peut comprendre un élément conducteur 15 résistif, tel qu'une résistance, qui est monté à proximité de la source de lumière et qui est alimenté électriquement pour faire varier sa température. Au contraire de la technique antérieure, la source de lumière n'est pas destinée à être chauffée à une température constante. Au contraire, la température de la source de lumière est régulée, en fonction du signal de 20 sortie du premier moyen de détection, pour que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit constante. La température maximale de chauffage de la source de lumière est avantageusement déterminée pour ne pas affecter la durée de vie de celle-ci. De préférence, la source de lumière comprend au moins une DEL 25 (ou LED). Cette DEL émet de préférence un rayonnement à une longueur d'onde comprise entre 220 et 290nm. Elle est par exemple de 255nm, qui correspond au maximum d'absorption de l'ozone. Le premier moyen de détection peut être monté au voisinage de l'entrée de la chambre.

30 Le premier moyen de détection peut être orienté de façon à pouvoir détecter l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre sans modification du 3022633 6 trajet optique de la lumière émise par la source. En variante, au moins un élément optique, tel qu'une lame séparatrice inclinée, est monté en aval de la source de lumière pour dévier une partie de l'énergie lumineuse émise par la source vers le premier moyen de détection.

5 En variante, le premier moyen de détection peut être monté au voisinage de la sortie de la chambre. Dans ce cas, l'instrument peut comprendre une première chambre de circulation de l'échantillon de gaz et une seconde chambre, chaque chambre comportant une entrée et une sortie. La source de lumière peut être située au voisinage des entrées des 10 chambres, le premier moyen de détection peut être situé au niveau de la sortie de la seconde chambre, et le second moyen de détection peut être situé au niveau de la sortie de la première chambre. L'énergie lumineuse à l'entrée des première et seconde chambres est sensiblement identique à l'énergie lumineuse à la sortie de la seconde chambre car aucun gaz n'est 15 destiné à circuler dans cette seconde chambre. La mesure de l'énergie lumineuse à la sortie de la seconde chambre par le premier moyen de détection revient donc à mesurer l'énergie lumineuse à l'entrée des première et seconde chambres. De préférence, les premier et second moyens de détection 20 comprennent des photodiodes. L'instrument peut comprendre un moyen d'alimentation de la source de lumière en courant continu ou pulsé. L'avantage de l'alimentation d'une source de lumière telle qu'une DEL par un courant pulsé est que cela limite l'échauffement de cette source et peut donc augmenter sa durée de vie.

25 La présente invention concerne également un procédé de mesure de la concentration d'un gaz, tel que l'ozone, dans un échantillon de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : a) faire circuler l'échantillon de gaz dans une chambre, depuis une entrée jusqu'à une sortie de cette chambre, 3022633 7 b) alimenter électriquement une source électrique de lumière pour émettre de la lumière dans la chambre, à une longueur d'onde comprise dans le spectre d'absorption du gaz, c) détecter l'énergie lumineuse à une entrée de la chambre au moyen d'un 5 premier moyen de détection, d) détecter l'énergie lumineuse à une sortie de la chambre au moyen d'un second moyen de détection, e) calculer la concentration du gaz à partir de signaux de sortie des premier et second moyens de détection, et 10 f) réguler, en fonction d'un signal de sortie du premier moyen de détection, au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière, de façon à ce que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit sensiblement constante en fonctionnement. Ce procédé de mesure est avantageusement mis en oeuvre au 15 moyen de l'instrument de mesure précité. Les étapes e) et f) peuvent être réalisées simultanément. DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description 20 suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un instrument de mesure de la concentration d'ozone, - la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 1, 25 - la figure 3 est un schéma de principe d'un instrument de mesure de la concentration d'ozone, - la figure 4 est un schéma de principe du moyen de régulation de l'instrument de mesure selon l'invention, - la figure 5 est une vue correspondant à la figure 2 et représentant une 30 variante de réalisation de l'instrument de mesure, et 3022633 8 - les figures 6 à 9 sont des vues très schématiques représentant différentes configurations d'un instrument de mesure selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent de manière 5 schématique un instrument 10 de mesure d'ozone dans un échantillon de gaz. Cet instrument 10 comprend pour l'essentiel une chambre 12 de circulation de l'échantillon, une source de lumière 14, deux moyens 16, 17 de détection d'énergie lumineuse indépendants, et des moyens 10 d'alimentation électrique et de calcul de la concentration d'ozone. Tous ces éléments sont en général montés dans un boîtier qui est de préférence léger (par exemple inférieur à 10kg) et peu encombrant pour être facilement transportable. La chambre 12 a une forme allongée et comprend à une première 15 extrémité longitudinale ou extrémité arrière (à droite sur le dessin) un orifice 18 d'alimentation de la chambre avec l'échantillon, et à son extrémité longitudinale opposée ou extrémité avant (à gauche) un orifice 20 d'évacuation de l'échantillon de la chambre. La chambre 12 est par exemple alimentée avec l'échantillon à un débit de l'ordre de 1 L/min.

20 Dans l'exemple représenté, la chambre a une forme rectiligne (trajet optique direct) mais pourrait avoir une autre forme telle qu'une forme en U par exemple. Dans ce dernier cas, la chambre 12 comporterait trois parties rectilignes reliées entre elles par des parties coudées (trajet optique avec multi réflexions).

25 La chambre 12 est ici formée par une pièce tubulaire 22 qui est entourée par une autre pièce tubulaire 24 de protection. L'instrument 10 comprend deux embases, respectivement avant 26 et arrière 28, aux extrémités longitudinales de la chambre 12. L'embase avant 26 (à gauche sur le dessin) est fixée à des extrémités avant des 30 pièces tubulaires 22, 24 et l'embase arrière 28 (à droite) est fixée aux extrémités arrières des pièces tubulaires 22, 24.

3022633 9 L'embase avant 26 porte deux cartes électroniques 30, 32, une première carte électronique 30 qui porte la source de lumière qui ici une DEL 14 à rayonnement UV, à alimentation 12 volts par exemple, et la seconde carte électronique 32 portant un des moyens de détection qui est 5 ici une photodiode 16 appelée photodiode de référence. Etant donné que la DEL est sélective car elle émet un rayonnement lumineux dont la plage de longueur d'onde est relativement étroite, les photodiodes ne sont pas nécessairement sélectives et peuvent être à large spectre de détection, de façon à être moins coûteuses.

10 L'embase 26 comprend un premier alésage cylindrique 34 coaxial à la chambre 12 et qui traverse l'embase. L'alésage 34 débouche ainsi sur deux faces opposées, respectivement avant et arrière, de l'embase 26, le débouché arrière de l'alésage 34 communiquant avec l'extrémité avant de la chambre 12, qui est ici son entrée. La carte électronique 30 est fixée sur 15 la face avant de l'embase 26 de façon à ce que la DEL 14 soit logée dans l'extrémité avant de l'alésage 34. La DEL 14 est alignée axialement avec la chambre 12. L'embase 26 comprend un second alésage cylindrique 36 perpendiculaire au premier alésage 34 et relié à ce dernier, sensiblement 20 en son milieu, de façon à ce que les alésages 34, 36 forment sensiblement un T renversé. L'extrémité inférieure de l'alésage 36 est donc reliée au premier alésage 34, son extrémité supérieure débouchant sur une face supérieure de l'embase 26. La carte électronique 32 est fixée sur cette face supérieure de l'embase 26 de façon à ce que la photodiode 16 soit logée 25 dans l'extrémité supérieure de l'alésage 36. La photodiode 16 est ainsi orientée à 90° par rapport à la DEL 14. Dans l'exemple représenté, une lame séparatrice 38 est montée dans la zone de liaison des alésages 34, 36 et est inclinée à 45° par rapport à la DEL 14, de façon ce que 50% environ de l'énergie lumineuse 30 émise par la DEL 14 traverse la lame 38 et le reste de l'énergie lumineuse 3022633 10 soit réfléchie (à 90°) vers la photodiode 16. Une lentille 40 est ici montée dans l'alésage 36, à mi-chemin entre la lame 38 et la photodiode 16. L'embase arrière 26 porte une carte électronique 42 qui porte l'autre moyen de détection qui est ici aussi une photodiode 17 appelée photodiode 5 de mesure. L'embase arrière 28 comprend un alésage cylindrique 42 coaxial à la chambre 12 et qui traverse l'embase. L'alésage 42 débouche ainsi sur deux faces opposées, respectivement avant et arrière, de l'embase 28, le débouché avant de l'alésage 44 communiquant avec l'extrémité arrière de 10 la chambre 12, qui est ici sa sortie. La carte électronique 42 est fixée sur la face arrière de l'embase 28 de façon à ce que la photodiode 17 soit logée dans l'extrémité arrière de l'alésage 44. La photodiode 17 est ainsi alignée axialement avec la chambre 12. On comprend que la photodiode de référence 16 est destinée à 15 détecter l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre 12, et que la photodiode de mesure 17 est destinée à détecter l'énergie lumineuse à la sortie de la chambre. On entend ici par entrée de la chambre 12 l'extrémité de la chambre par laquelle le rayonnement lumineux émis par la DEL est destiné à entrer, et la sortie de la chambre l'extrémité de la chambre par 20 laquelle le rayonnement lumineux émis par la DEL est destiné à sortir. Dans l'exemple représenté, l'entrée de la chambre correspond à l'extrémité de la chambre 12 par laquelle sort l'échantillon (par l'orifice 20) et la sortie de la chambre correspond à l'extrémité de la chambre par laquelle entre l'échantillon (par l'orifice 18).

25 On se réfère désormais à la figure 3 qui représente un schéma de principe de l'instrument de mesure 10, dans lequel on retrouve des éléments décrits dans ce qui précède tels que la chambre 12 avec son entrée 18 et sa sortie 20, la DEL 14, et les photodiodes 16, 17. On remarque ici que, au contraire des figures 1 et 2, l'orifice 18 de la 30 chambre 12 est ici située à l'avant de l'instrument 10, du côté de la DEL 14 et de la photodiode 16. L'orifice 20 de la chambre 12 est ainsi situé à 3022633 11 l'arrière de l'instrument 10, du côté de la photodiode 17. Ainsi, l'entrée de la chambre 12 correspond à l'extrémité de la chambre par laquelle entre l'échantillon (par l'orifice 18) et la sortie de la chambre correspond à l'extrémité de la chambre par laquelle sort l'échantillon (par l'orifice 20).

5 L'orifice 18 de la chambre 12 est relié par un tube 46 à une sortie d'une électrovanne 48 à trois voies. Une entrée de cette électrovanne 48 est reliée par un tube 50 à une source de l'échantillon dont la concentration en ozone doit être mesurée, et l'autre entrée de l'électrovanne 48 est reliée à cette même source par un filtre 52 épurateur de l'ozone (ou une source 10 de gaz dépourvu de gaz à analyser). L'orifice 20 de la chambre 12 est relié à une pompe 54 configurée pour aspirer l'échantillon depuis sa source et le faire circuler dans la chambre 12. L'instrument 10 comprend un moyen 56 d'alimentation électrique des différents équipements électriques de l'instrument 10 tels que notamment 15 les photodiodes 16, 17, la pompe 54, l'électrovanne 48, etc. L'instrument 10 comprend en outre un moyen 58 de calcul ou de mesure de la concentration d'ozone, qui est relié aux photodiodes 16, 17 et qui est configuré pour recevoir des informations telles que des signaux de sortie de ces photodiodes afin de les traiter, comme cela sera décrit plus en 20 détail dans ce qui suit. Selon l'invention, l'instrument 10 comprend en outre un moyen 60 de régulation d'au moins un paramètre de fonctionnement de la DEL 14 afin que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre 12 soit sensiblement constante en fonctionnement. Pour cela, le moyen de régulation 60 est 25 configuré pour recevoir un signal de sortie de la photodiode de référence 16. Le contrôle de l'énergie lumineuse permet d'accroître la sensibilité de l'instrument 10 dans le but de mesurer des concentrations inférieures au ppb (de préférence 0,5 ppb). Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté en 30 figure 4, le moyen de régulation 60 est configuré pour réguler la tension et/ou le courant d'alimentation de la DEL 14. La DEL 14 peut être alimentée 3022633 12 en mode continu ou en mode pulsé (à une fréquence comprise entre 1 et 100 Hz par exemple). Dans ce mode de réalisation, le moyen de régulation 60 comprend un calculateur 62 qui est relié par un convertisseur 64 5 analogique/numérique et un amplificateur 66 à la photodiode 16, et qui est en outre relié par un convertisseur 68 numérique/analogique et un contrôleur 70 à la DEL 14. La photodiode 16 est destinée à émettre un signal de sortie à l'attention de l'amplificateur 66. Ce signal de sortie est en général une 10 valeur de courant (iref) ou de tension (uref). L'amplificateur 66 est destiné à amplifier ce signal qui est ensuite converti en signal numérique par le convertisseur 68 avant d'être transmis au calculateur 62. Ce calculateur 62 peut comprendre un processeur dans lequel est intégré un algorithme de régulation.

15 L'algorithme de régulation peut être basé sur le processus de contrôle suivant : - comparaison de la valeur de l'énergie émise mesurée par rapport à la valeur théorique d'énergie émise, - traduction de l'écart d'énergie en nombre de « pas » de consigne 20 de correction : fonction pseudo-proportionnelle à l'écart d'énergie, et - incrémentation par pas de la commande de tension ou de courant de l'alimentation de la source lumineuse. Ce calculateur 62 émet un signal numérique à destination du 25 convertisseur 68 qui le convertit en signal analogique avant d'être transmis au contrôleur 70. La DEL 14 peut être alimentée en courant (10) ou en tension (U0), quel que soit le type du signal de sortie de la photodiode 16 (courant ou tension). Le contrôleur 70 peut ainsi être destiné à générer un courant ou une tension d'alimentation de la LED 14.

3022633 13 La référence A désigne un circuit d'acquisition qui peut être porté par la carte électronique 32 précitée, et la référence B désigne un circuit de commande qui peut être porté par la carte électronique 30. La description qui suit comprend un exemple d'utilisation de 5 l'instrument de mesure 10, dans le cadre du premier mode de réalisation de l'invention, c'est-à-dire d'un procédé de mesure de la concentration d'ozone dans un échantillon de gaz. Dans une première étape du procédé, la pompe 54 est actionnée et l'électrovanne 48 est commandée de façon à ce que l'échantillon passe à 10 travers le filtre 52 avant d'atteindre la chambre 12. La chambre 12 est ainsi alimentée en échantillon qui est toutefois exempt d'ozone. Dans une deuxième étape, la DEL 14 est alimentée et émet un rayonnement UV dans la chambre 12. Les photodiodes 16, 17 sont alimentées. La photodiode 16 fournit un signal de sortie, tel que iOref, et la 15 photodiode 17 fournit un signal de sortie, tel que iornes. Les premières et deuxième étapes peuvent durer environ 1 à 30 secondes. Le moyen de mesure 58 reçoit ces signaux de sortie et en déduit une valeur corrigée de ce signal, tel que iocor (selon la formule iocor = iOrnes - iOref).

20 En parallèle, le moyen de régulation 60 reçoit le signal de sortie (iOref) de la photodiode 16 et détermine si le courant ou la tension d'alimentation de la DEL 14 doit être ajusté pour que ce signal de sortie soit sensiblement constant (un signal de sortie constant de la photodiode 16 signifiant que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre 12 est constante). Si 25 nécessaire, le calculateur 62 du moyen de régulation 60 détermine quel type d'ajustement (à la hausse ou à la baisse) du courant ou de la tension d'alimentation de la DEL 14 doit être effectué, pour parvenir au résultat escompté. Dans une autre étape du procédé, la pompe 54 est actionnée et 30 l'électrovanne 48 est commandée de façon à ce que l'échantillon ne passe 3022633 14 plus par le filtre 52 mais par le tube 50. La chambre 12 est ainsi alimentée en échantillon non filtré. La DEL 14 est alimentée et émet un rayonnement UV dans la chambre. Les photodiodes 16, 17 sont alimentées. La photodiode 16 fournit 5 un signal de sortie, tel que iref, et la photodiode 17 fournit un signal de sortie, tel que imes. Ces étapes peuvent durer environ 1 à 30 secondes. Le moyen de mesure 58 reçoit ces signaux de sortie et en déduit une valeur corrigée de ce signal, tel que icor (selon la formule i .cor = imes iref). Le cycle complet peut durer entre 2 et 60 secondes environ.

10 De la même façon que décrit précédemment, le moyen de régulation 60 reçoit le signal de sortie (iref) de la photodiode 16 et détermine si le courant ou la tension d'alimentation de la DEL 14 doit être ajusté pour que ce signal de sortie soit sensiblement constant. Le moyen de mesure 58 calcule ensuite la concentration d'ozone 15 dans l'échantillon par l'intermédiaire de la Loi de Beer Lambert ci-dessous : C[03] = 106/a.I . Ln (iocoriicor) . 130/P . PT° dans laquelle C[03] est la concentration d'ozone en ppm, a est un coefficient d'étalonnage de l'instrument 10, I est la longueur de la chambre 12 (c'est-à-dire la longueur du trajet optique), par exemple comprise entre 1 20 et 200 cm, P et Po sont des valeurs de pression, respectivement la pression de la chambre 12 et une pression de référence (1013 hPa), et T et To sont des valeurs de température, respectivement la température de la chambre 12 et une température de référence (273 K). Pour cela, l'instrument 10 est équipé de capteurs de température et de pression dans la chambre 12, 25 reliés au moyen de mesure 58, cette liaison étant schématiquement représentée par la flèche 71 en figure 3. Le moyen de mesure 58 est en outre relié à un système 72 d'affichage des résultats tel qu'un écran à cristaux liquides, de façon à ce que ces résultats soient lisibles par un opérateur.

3022633 15 La figure 5 représente une variante de réalisation de l'invention dans laquelle le moyen de régulation est configuré pour réguler la température de la DEL 14. Dans ce mode de réalisation, le moyen de régulation comprend un 5 élément résistif chauffant, ici une résistance électrique 73, qui est relié à un calculateur (non représenté), similaire à celui de la figure 4, qui permet de réguler la puissance de chauffage. Ce calculateur est destiné à recevoir des informations provenant de la photodiode 16, comme dans le cas de la figure 4, et à alimenter électriquement la résistance 73 de façon à réguler la 10 température de la DEL 14, cette régulation ayant pour but, non pas de maintenir la DEL 14 à une température constante (comme dans l'art antérieur), mais de garantir que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre reste constante. Le calculateur est à même de déterminer si cette énergie est constante par le signal de sortie de la photodiode 16, qui doit 15 être constant comme expliqué dans ce qui précède. Les figures 6 à 9 représentent différentes configurations de l'instrument de mesure 10 selon l'invention. L'exemple de réalisation de la figure 6 correspond aux modes de réalisation des figures 1, 2, 4 et 5, dans lesquels la photodiode de 20 référence 16 est orientée à 90° par rapport à la DEL 14, la photodiode 16 et la DEL 14 étant toutes les deux montées au niveau de l'entrée de la chambre 12, c'est-à-dire à une extrémité longitudinale de la chambre. Dans cet exemple, l'instrument 10 comprend une lame séparatrice 38 qui dévie une partie du rayonnement UV de la DEL 14 et qui modifie donc une partie 25 du trajet optique de ce rayonnement. Dans l'exemple de réalisation de la figure 7, la photodiode de référence 16 est orientée face à la DEL 14 et détecte directement l'énergie lumineuse émise par celle-ci, sans nécessairement de système optique intercalé entre la DEL et la photodiode. La photodiode 16 et la DEL 14 sont 30 toutes les deux montées au niveau de l'entrée de la chambre 12, c'est-à- dire à une extrémité longitudinale de la chambre.

3022633 16 L'exemple de réalisation de la figure 8 diffère de celui de la figure 7 essentiellement en ce que la photodiode de référence 16 est montée au niveau de la sortie de la chambre 12, c'est-à-dire à l'extrémité longitudinale de la chambre opposée à la DEL 14. La photodiode de référence 16 5 détecte l'énergie lumineuse d'un rayonnement UV de la DEL 14 qui ne passe pas dans la chambre et qui n'est donc pas altéré par la circulation de l'échantillon dans la chambre. L'exemple de réalisation de la figure 9 diffère de celui de la figure 8 essentiellement en ce que l'instrument 10 comprend une seconde chambre 10 12', parallèle à la première chambre 12 dans laquelle circule l'échantillon. Aucun gaz circule dans la seconde chambre 12' qui est remplie d'un gaz qui n'absorbe pas à la longueur d'onde du gaz que l'on souhaite mesurer. La photodiode de référence 16 est montée au niveau de la sortie de la chambre 12' et la photodiode de mesure est montée à la sortie de la 15 chambre 12. La photodiode de référence 16 détecte l'énergie lumineuse d'un rayonnement UV de la DEL 14 qui passe dans la chambre 12' et la photodiode de mesure 17 détecte l'énergie lumineuse d'un rayonnement UV de la DEL 14 qui passe dans la chambre 12. 20

Claims

REVENDICATIONS1. Instrument (10) de mesure de la concentration d'un gaz, tel que l'ozone, dans un échantillon de gaz, comportant : - au moins une chambre (12) de circulation dudit échantillon de gaz, - une source électrique (14) de lumière configurée pour émettre de la lumière dans la chambre, à une longueur d'onde comprise dans le spectre d'absorption du gaz, - un premier moyen (16) de détection de l'énergie lumineuse à une entrée de la chambre, - un second moyen (17) de détection de l'énergie lumineuse à une sortie de la chambre, et - un moyen de calcul de la concentration du gaz à partir de signaux de sortie des premier et second moyens de détection, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de régulation (60) configuré pour recevoir le signal de sortie du premier moyen de détection et pour réguler au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière en fonction de ce signal de sortie, de façon à ce que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit sensiblement constante en fonctionnement.
2. Instrument (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de régulation (60) est configuré pour réguler : - la tension et/ou le courant d'alimentation de la source de lumière (14), et/ou - la température de la source de lumière (14).
3. Instrument (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la source de lumière comprend une DEL (14), qui émet de préférence un rayonnement à une longueur d'onde comprise entre 220 et 290nm.
4. Instrument (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier moyen de détection (16) est monté au voisinage de l'entrée de la chambre (12). 3022633 18
5. Instrument (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - le premier moyen de détection (16) est orienté de façon à pouvoir détecter l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre (12) sans 5 modification du trajet optique de la lumière émise par la source (14), ou - au moins un élément optique, tel qu'une lame séparatrice (38) inclinée, est monté en aval de la source de lumière (14) pour dévier une partie de l'énergie lumineuse émise par la source vers le premier moyen de détection (16). 10
6. Instrument (10) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier moyen de détection (16) est monté au voisinage de la sortie de la chambre (12).
7. Instrument (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une première chambre (12) de circulation de l'échantillon de 15 gaz et une seconde chambre (12'), chaque chambre comportant une entrée et une sortie, la source de lumière (14) étant située au voisinage des entrées des chambres, le premier moyen de détection (16) étant situé au niveau de la sortie de la seconde chambre, et le second moyen de détection (17) étant situé au niveau de la sortie de la première chambre. 20
8. Instrument (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier et second moyens de détection comprennent des photodiodes (16, 17).
9. Instrument (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (56) d'alimentation de la 25 source de lumière (14) en courant continu ou pulsé.
10. Procédé de mesure de la concentration d'un gaz, tel que l'ozone, dans un échantillon de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : a) faire circuler l'échantillon de gaz dans une chambre (12), 3022633 19 b) alimenter électriquement une source électrique (14) de lumière pour émettre de la lumière dans la chambre, à une longueur d'onde comprise dans le spectre d'absorption du gaz, c) détecter l'énergie lumineuse à une entrée de la chambre au moyen 5 d'un premier moyen de détection (16), d) détecter l'énergie lumineuse à la sortie de la chambre au moyen d'un second moyen de détection (17), e) calculer la concentration du gaz à partir de signaux de sortie des premier et second moyens de détection, et 10 f) réguler, en fonction du signal de sortie du premier moyen de détection, au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière, de façon à ce que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit sensiblement constante en fonctionnement. 15