FR3112857A1 - Capteur photoacoustique à gaz de substitution et procédé de détection le mettant en œuvre - Google Patents

Capteur photoacoustique à gaz de substitution et procédé de détection le mettant en œuvre Download PDF

Info

Publication number
FR3112857A1
FR3112857A1 FR2107596A FR2107596A FR3112857A1 FR 3112857 A1 FR3112857 A1 FR 3112857A1 FR 2107596 A FR2107596 A FR 2107596A FR 2107596 A FR2107596 A FR 2107596A FR 3112857 A1 FR3112857 A1 FR 3112857A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
gas
target gas
target
detection chamber
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2107596A
Other languages
English (en)
Inventor
Ralf Buchtal
Gerd Peter
Bernd-Michael Dicks
Björn SPILKER
Robert Jahns
Martin Kroh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Draegerwerk AG and Co KGaA
Original Assignee
Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Draegerwerk AG and Co KGaA filed Critical Draegerwerk AG and Co KGaA
Publication of FR3112857A1 publication Critical patent/FR3112857A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • G01N2021/1704—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids in gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Capteur photoacoustique à gaz de substitution et procédé de détection le mettant en œuvre L’invention concerne un capteur photoacoustique (100) qui est à même de détecter un gaz cible prédéfini dans une région (Um), ainsi qu’un procédé, lequel est à même de détecter le gaz cible à l’aide d’un tel capteur (100). Une chambre d’échantillon (3) reçoit un échantillon gazeux (Gp) à analyser. Des ondes électromagnétiques (eW) provenant d’une source de rayonnement (1) traversent la chambre d’échantillon (3) et une chambre de détection (4). Les ondes déclenchent dans la chambre de détection (4) un effet acoustique qu’un récepteur acoustique (7) mesure. L’effet acoustique est en corrélation avec la concentration du gaz cible dans la chambre d’échantillon (3). La chambre de détection (4) est étanchéifiée de manière étanche aux fluides, exempte de gaz cible et remplie d’un gaz de substitution (Eg). La transmission du gaz de substitution (Eg) présente dans un domaine prédéfini de longueurs d’onde de gaz cible un profil spectral similaire à celui de la transmission du gaz cible. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Capteur photoacoustique à gaz de substitution et procédé de détection le mettant en œuvre
L’invention concerne un capteur photoacoustique qui est à même de détecter au moins un gaz cible dans une région à surveiller. Le ou au moins un gaz cible est en particulier un agent anesthésique ou un solvant. En outre, l’invention concerne un procédé, afin de détecter le ou au moins un gaz cible à l’aide d’un tel capteur photoacoustique.
On connaît depuis longtemps différents capteurs photoacoustiques.
Dans DE 10 2012 217 479 B3, un capteur de gaz 1 est décrit, lequel est à même de déterminer la concentration d’un gaz cible dans un mélange gazeux, à savoir la concentration d’un hydrocarbure, en particulier de méthane, dans son exemple de réalisation. Un volume de gaz d’essai 11 est à même de recevoir un échantillon gazeux comportant le gaz cible. Un volume de gaz de référence 12 étanche aux fluides et doté d’un boîtier 120 reçoit un mélange constitué du gaz cible et d’un gaz tampon. Le gaz tampon améliore la vitesse de réponse ou la sensibilité ou la précision du capteur de gaz 1. Par exemple, le gaz tampon a une concentration comprise entre 1% et 20% dans le mélange gazeux et est par exemple de l’hexafluorure de soufre (SF6). Une source de rayonnement 3 émet un rayonnement électromagnétique 30 à bande étroite ou à bande large. Le rayonnement 30 traverse le volume de gaz d’essai 11 et le volume de gaz de référence 12. Le rayonnement 30 déclenche un effet acoustique dans le volume de gaz de référence 12, et un corps de résonance 2 constitué d’un matériau piézoélectrique ou un microrésonateur 20 sont à même de mesurer l’effet acoustique.
Dans une publication de l’Institut Fraunhofer pour les techniques de mesure physique (IPM) intitulée : « Systèmes de mesure de gaz photoacoustiques miniaturisés », disponible à l’adresse https://www.ipm.fraunhofer.de/content/dam/ipm/de/PDFs/produktblaetter/GP/ISS/photoakustische-gas-messsysteme-miniaturisiert.pdf, consultée le 18/05/2020, un capteur photoacoustique est décrit, lequel mesure la concentration de dioxyde de carbone (CO2) dans l’air ambiant. Un émetteur thermique rayonne des ondes électromagnétiques modulées dans le domaine infrarouge dans un trajet de mesure. Les ondes IR traversent le trajet de mesure et sont incidentes sur une chambre de détection, laquelle est également remplie de dioxyde de carbone et éventuellement d’un mélange de gaz nobles. Un microphone au niveau de la chambre de détection détecte un effet acoustique sous la forme de fluctuations de pression, lesquelles résultent des ondes modulées. Le gaz dans la chambre de détection absorbe une partie des ondes IR. L’absorption dans le trajet de mesure est plus forte et donc un signal produit par le microphone est plus faible lorsque l’air ambiant dans le trajet de mesure présente une concentration en CO2 plus élevée.
Dans H. Gehring : « Surveillance de la respiration pendant l’anesthésie », volume 27 : Cours de révision, Connaissances actuelles pour anesthésistes, Académie allemande de formation continue en anesthésie, 2001, pp. 81-105, les exigences relatives à un système d’anesthésie sont énumérées en référence à la norme EN740. La concentration en gaz anesthésiant doit être mesurée dans le gaz acheminé de manière inspiratoire, dans le raccord patient ou dans la pièce en Y au niveau du tube. À cet effet, la spectroscopie photoacoustique est par exemple utilisée. De la lumière infrarouge d’une longueur d’onde déterminée est envoyée de manière pulsée à travers la chambre de mesure, de sorte qu’un « gaz caractéristique » soit excité. L’absorption de la lumière provoque des variations de température qui provoquent une augmentation de volume qui pour sa part provoque des fluctuations de pression qui sont détectées sous forme d’ondes sonores et sont traitées électroniquement. Cela permet de mesurer des gaz et des concentrations de gaz. N2 peut être détecté conjointement.
Un capteur photoacoustique est également décrit dans M. El-Safoury : « Miniaturized photoacoustic detection of organofluorine-based refrigerants » (« Détection photoacoustique miniaturisée de réfrigérants à base d’organofluors »), Journal of Sensors and Sensor Systems (Journal des capteurs et systèmes de capteurs), vol. 9, 05/03/2020, pp. 89-97.
Dans DE 10 2016 216 875 A1, un dispositif et un procédé d’étalonnage in situ d’un capteur photoacoustique sont décrits. À cet effet, des informations d’étalonnage qui sont obtenues pendant le fonctionnement du capteur photoacoustique sont utilisées.
L’objectif de l’invention est de proposer un capteur photoacoustique et un procédé servant à la détection d’au moins un gaz cible à l’aide d’un capteur photoacoustique, le capteur étant plus facile à manipuler que les capteurs photoacoustique connus.
L’objectif est atteint par l’invention grâce à un capteur photoacoustique servant à la détection d’au moins un gaz cible dans une région,
le capteur comportant
  • une source de rayonnement,
  • une chambre d’échantillon,
  • une chambre de détection et
  • un récepteur acoustique, en particulier un microphone,
la chambre d’échantillon
  • étant en communication fluidique avec la région et
  • étant configurée pour recevoir un échantillon gazeux à partir de la région,
la chambre de détection étant étanchéifiée de manière étanche aux fluides vis-à-vis de l’environnement de la chambre de détection,
la source de rayonnement étant configurée pour rayonner des ondes électromagnétiques en direction de la chambre d’échantillon,
le domaine de longueurs d’onde des ondes électromagnétiques rayonnées comportant un domaine de longueurs d’onde de gaz cible dans lequel le gaz, ou chaque gaz, cible à détecter atténue l’intensité d’ondes électromagnétiques,
le capteur étant configuré de telle sorte que
  • des ondes électromagnétiques rayonnées traversent la chambre d’échantillon et la chambre de détection et
  • les ondes électromagnétiques déclenchent un effet acoustique dans la chambre de détection lors de la traversée de la chambre de détection, lequel effet acoustique est en corrélation avec l’intensité des ondes électromagnétiques traversant la chambre de détection,
le récepteur acoustique étant configuré
  • pour mesurer une mesure de l’effet acoustique déclenché par les ondes électromagnétiques dans la chambre de détection et
  • pour générer un signal pour l’effet acoustique mesuré,
la chambre de détection
  • étant exempte du gaz, ou de chaque gaz, cible à détecter et
  • étant remplie d’un gaz de substitution,
et, au moins à une température ambiante comprise entre 10 °C et 40 °C,
  • le gaz de substitution étant moins chimiquement réactif que le gaz, ou chaque gaz, cible à détecter et
  • le chevauchement spectral dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible entre le gaz, ou au moins un gaz, cible à détecter et le gaz de substitution étant supérieur à 0,2, de préférence supérieur à 0,35, de manière particulièrement préférée supérieur à 0,5, et
le chevauchement spectral entre le gaz cible et le gaz de substitution étant une mesure, normalisée dans le domaine entre 0 et 1, de la coïncidence entre le profil spectral de la transmission du gaz cible et le profil spectral de la transmission du gaz de substitution dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible.
Cet objectif est aussi atteint grâce à un procédé de détection d’au moins un gaz cible dans une région à l’aide d’un capteur photoacoustique qui comporte
  • une source de rayonnement,
  • une chambre d’échantillon,
  • une chambre de détection et
  • un récepteur acoustique, en particulier un microphone,
  • un domaine de longueurs d’onde de gaz cible, dans lequel le gaz, ou chaque gaz, cible à détecter atténue l’intensité d’ondes électromagnétiques, étant prédéfini,
la chambre de détection
  • étant étanchéifiée de manière étanche aux fluides vis-à-vis de l’environnement de la chambre de détection,
  • étant exempte du gaz, ou de chaque gaz, cible à détecter et
  • recevant un gaz de substitution,
le procédé comportant les étapes suivant lesquelles
  • un état est provoqué, dans lequel un échantillon gazeux s’écoule à partir de la région dans la chambre d’échantillon,
  • la source de rayonnement rayonne des ondes électromagnétiques en direction de la chambre d’échantillon,
le domaine de longueurs d’onde des ondes électromagnétiques rayonnées comportant le domaine de longueurs d’onde de gaz cible,
  • des ondes électromagnétiques rayonnées traversent la chambre d’échantillon et la chambre de détection et
  • les ondes électromagnétiques déclenchent un effet acoustique dans la chambre de détection lors de la traversée de la chambre de détection, lequel effet acoustique est en corrélation avec l’intensité des ondes électromagnétiques traversant la chambre de détection,
  • le récepteur acoustique mesure une mesure de l’effet acoustique déclenché par les ondes électromagnétiques dans la chambre de détection et
  • le récepteur acoustique génère un signal pour l’effet acoustique mesuré,
et, au moins à une température ambiante comprise entre 10 °C et 40 °C,
  • le gaz de substitution étant moins chimiquement réactif que le gaz, ou chaque gaz, cible à détecter et
  • le chevauchement spectral dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible entre le gaz, ou au moins un gaz, cible à détecter et le gaz de substitution étant supérieur à 0,2, de préférence supérieur à 0,35, de manière particulièrement préférée supérieur à 0,5, et
le chevauchement spectral entre le gaz cible et le gaz de substitution étant une mesure, normalisée dans le domaine compris entre 0 et 1, de la coïncidence entre le profil spectral de la transmission du gaz cible et le profil spectral de la transmission du gaz de substitution) dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible.
Des modes de réalisation avantageux sont indiqués dans la description qui suit. Des modes de réalisation avantageux du capteur photoacoustique sont, si cela est pertinent, également des modes de réalisation du procédé selon invention et inversement.
Le capteur photoacoustique selon l’invention et le procédé selon l’invention sont à même de détecter au moins un gaz cible dans une région à surveiller. Le ou au moins un gaz cible à détecter est un agent anesthésique ou un solvant dans une application, et la zone à surveiller est en particulier un espace fermé dans un bâtiment ou un véhicule. De préférence, le capteur et le procédé sont à même de mesurer au moins approximativement la concentration d’au moins un gaz cible dans la région.
Un domaine de longueurs d’onde de gaz cible est prédéfini. Au moins dans ce domaine de longueurs d’onde de gaz cible, le ou au moins un, de préférence chaque gaz cible à détecter atténue l’intensité d’ondes électromagnétiques qui traversent le gaz cible. Il est possible qu’un gaz cible atténue des ondes électromagnétiques également en dehors du domaine de longueurs d’onde de gaz cible.
Comme indiqué ci-dessus, le capteur photoacoustique selon l’invention comporte
  • une source de rayonnement,
  • une chambre d’échantillon,
  • une chambre de détection et
  • un récepteur acoustique.
Le procédé selon l’invention est mis en œuvre à l’aide d’un tel capteur photoacoustique.
La chambre d’échantillon est en communication fluidique avec la région qui doit être surveillée en termes d’au moins un gaz cible à détecter et dans laquelle le gaz cible doit être détecté, ou pour laquelle la présence d’un tel gaz cible doit être exclue. Grâce à la communication fluidique, un échantillon gazeux peut s’écouler hors de la région à surveiller dans la chambre d’échantillon. La chambre d’échantillon est à même de recevoir cet échantillon gazeux.
La chambre de détection comporte un boîtier et un espace intérieur. Le boîtier entoure l’espace intérieur de manière étanche aux fluides. Par conséquent, l’espace intérieur est étanchéifié de manière étanche aux fluides vis-à-vis de l’environnement de la chambre de détection. « Étanche aux fluides » signifie étanche à chaque fluide qui peut se présenter dans l’environnement du capteur ou est contenu dans la chambre de détection, éventuellement à l’exception d’interstices parfois inévitables. En particulier, un mélange gazeux qui contient ou peut contenir le ou un gaz cible ne peut pas parvenir jusqu’à la chambre de détection. En conséquence, pratiquement aucun gaz cible ne peut également parvenir jusqu’à la chambre de détection conjointement avec le mélange gazeux.
L’espace intérieur de la chambre de détection est rempli d’un gaz de substitution. Ce gaz de substitution peut être un mélange de différents gaz. On parle néanmoins du « gaz de substitution » dans ce qui suit. Il est possible que la concentration du gaz de substitution dans la chambre de détection soit égale à une concentration typique ou moyenne ou au moins à détecter d’un gaz cible à détecter dans l’environnement du capteur. Puisque la chambre de détection est étanchéifiée de manière étanche aux fluides, aucune quantité pertinente de gaz de substitution ne peut s’échapper de la chambre de détection.
La source de rayonnement est à même de rayonner des ondes électromagnétiques en direction de la chambre d’échantillon. Le domaine de longueurs d’onde des ondes électromagnétiques rayonnées comporte le domaine de longueurs d’onde de gaz cible prédéfini. Le capteur est configuré de telle sorte que des ondes électromagnétiques rayonnées traversent la chambre d’échantillon et la chambre de détection. Sur le trajet optique que les ondes électromagnétiques parcourent, la chambre d’échantillon se trouve entre la source de rayonnement et la chambre de détection. Bien entendu, il est possible qu’une partie des ondes électromagnétiques circule devant la chambre d’échantillon et/ou la chambre de détection.
Les ondes électromagnétiques qui traversent la chambre de détection déclenchent un effet acoustique dans la chambre de détection. Cet effet acoustique déclenché résulte notamment du fait que l’absorption par le gaz de substitution dans la chambre de détection réduit l’intensité de rayonnement des ondes électromagnétiques et l’absorption produit de l’énergie thermique, laquelle déclenche pour sa part l’effet acoustique dans la chambre de détection. L’effet acoustique est en corrélation avec l’intensité des ondes électromagnétiques qui traversent la chambre de détection. Généralement, l’effet acoustique est d’autant plus grand/fort que l’intensité de rayonnement est grande.
Le récepteur acoustique est à même de mesurer une mesure de l’effet acoustique que les ondes électromagnétiques déclenchent lors de la traversée dans la chambre de détection. Par exemple, le récepteur acoustique mesure la puissance sonore et/ou l’intensité sonore ou la pression sonore d’ondes sonores qui sont produites par l’effet acoustique dans la chambre de détection. Le récepteur acoustique est en outre à même de produire un signal pour l’effet acoustique mesuré. De préférence, le récepteur acoustique est configuré sous la forme d’un microphone ou comporte au moins un microphone, éventuellement plusieurs microphones espacés les uns des autres.
Selon l’invention, la chambre de détection est exempte du ou de chaque gaz cible à détecter. La chambre de détection est en revanche remplie du gaz de substitution, lequel remplit l’espace intérieur de la chambre de détection. Au moins à une température ambiante comprise entre 10 °C et 40 °C, le gaz de substitution présente les propriétés suivantes :
  • le gaz de substitution est moins réactif chimiquement que le ou chaque gaz cible, idéalement chimiquement inerte.
  • Dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible, le gaz de substitution atténue des ondes électromagnétiques de manière similaire au ou à chaque gaz cible à détecter. Plus précisément : dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible, le chevauchement spectral entre le ou au moins un, de préférence chaque gaz cible et le gaz de substitution est supérieur à 0,2, de préférence supérieur à 0,35, de manière particulièrement préférée supérieur à 0,5.
On entend par « chevauchement spectral » entre un gaz cible et le gaz de substitution une mesure de la coïncidence entre le profil spectral de la transmission du gaz cible et le profil spectral de la transmission du gaz de substitution dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible. Cette mesure est normalisée dans le domaine entre 0 et 1, cette mesure étant d’autant plus grande que la coïncidence est grande.
La transmission (le coefficient de transmission) d’un gaz pour des ondes électromagnétiques est un nombre compris entre 0 et 1, qui indique quelle proportion des ondes électromagnétiques traverse le gaz, plus précisément : dans quelle mesure l’intensité des ondes est encore grande après la traversée du gaz, par comparaison avec l’intensité avant la traversée. La transmission se rapporte à des conditions d’utilisation définies, en particulier à une longueur d’onde définie des ondes électromagnétiques à travers le gaz de par exemple 1 cm et à une concentration définie du gaz de par exemple 1 pour cent en volume. Dans le cas où le gaz n’absorbe aucune onde, la transmission est égale à 1. Dans le cas où le gaz absorbe complètement les ondes, la transmission est égale à 0.
La transmission varie généralement avec la longueur d’onde des ondes électromagnétiques.
La dépendance de la transmission en fonction de la longueur d’onde est désignée par « profil spectral » de la transmission du gaz. Plus le profil spectral de la transmission du gaz de substitution coïncide avec le profil spectral de la transmission du gaz cible, plus le chevauchement spectral est grand. En cas de profils spectraux coïncidant complètement (une situation purement théorique), le chevauchement spectral est égal à 1. Dans le cas où le gaz cible dans tout le domaine de longueurs d’onde de gaz cible aurait une transmission de 0 et le gaz de substitution une transmission de 1 (également une situation purement théorique), alors le chevauchement spectral serait égal à 0. Puisque le gaz cible atténue de manière mesurable l’intensité d’ondes électromagnétiques dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible, il suffit que le chevauchement spectral ne se rapporte qu’au domaine de longueurs d’onde de gaz cible. Les profils spectraux en dehors du domaine de longueurs d’onde de gaz cible n’influencent pas le chevauchement spectral.
Habituellement, la température ambiante dans un espace fermé (température dans une pièce) se situe dans le domaine de température compris entre 10 °C et 40 °C. Précisément, dans un espace fermé, des gaz cibles qui peuvent être nocifs pour l’être humain, en particulier des agents anesthésiques et/ou des solvants, doivent fréquemment être détectés. Généralement, le chevauchement spectral dépend de la température ambiante dans une mesure négligeable.
Le ou chaque gaz cible que le capteur photoacoustique doit détecter est prédéfini. Ainsi, un domaine de longueurs d’onde de gaz cible utile est également connu. Dans le cas où un gaz cible présentant une concentration supérieure à une limite de détection est présent dans la chambre d’échantillon, alors ce gaz cible atténue l’intensité des ondes électromagnétiques dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible, pendant que les ondes électromagnétiques traversent la chambre d’échantillon. Dans le cas où aucun gaz cible présentant une concentration supérieure à la limite de détection n’est présent, alors les ondes sont atténuées moins fortement ou pas du tout. Cette différence est provoquée car les ondes électromagnétiques rayonnées comportent le domaine de longueurs d’onde de gaz cible.
Un chevauchement spectral élevé entre le gaz cible et le gaz de substitution est avant tout utile pour la raison suivante : la transmission totale lors du passage à travers la chambre d’échantillon et la chambre de détection est le produit de la transmission dans la chambre d’échantillon et de celle dans la chambre de détection. Dans le cas où les deux transmissions sont approximativement identiques (chevauchement spectral élevé), alors la variation de l’effet acoustique que le gaz cible provoque peut être mesurée avec une fiabilité particulièrement élevée. Le gaz cible peut par conséquent être détecté avec une sécurité élevée. Cela est expliqué plus en détail ci-dessous.
L’effet acoustique que les ondes électromagnétiques déclenchent lors de la traversée de la chambre de détection est en corrélation avec l’intensité de ces ondes électromagnétiques. Sur la trajectoire de rayonnement que les ondes électromagnétiques parcourent, la chambre d’échantillon est située entre la source de rayonnement et la chambre de détection. Puisqu’un gaz cible dans la chambre d’échantillon diminue l’intensité des ondes électromagnétiques, l’effet acoustique dans la chambre de détection est influencé par le fait que le gaz cible est présent ou non dans la région et par conséquent dans la chambre d’échantillon. Si l’effet acoustique déclenché est ainsi significativement inférieur à celui dans un état de référence dans lequel aucun gaz cible n’est présent dans la chambre d’échantillon, alors un gaz cible est détecté.
Généralement, l’effet acoustique déclenché est d’autant plus petit que la concentration du ou d’un gaz cible dans la chambre d’échantillon est grande. Par conséquent, la mesure de l’effet acoustique est en corrélation avec la concentration du gaz cible dans la chambre d’échantillon, et ce de préférence comme suit : plus l’effet acoustique est petit, plus la concentration du gaz cible est grande.
Le gaz de substitution, dont la chambre de détection est remplie, est moins réactif chimiquement que le ou chaque gaz cible à détecter. En particulier, le gaz de substitution est moins réactif par rapport à un matériau qui est présent dans le boîtier de la chambre de détection ou dans une autre partie constitutive du capteur.
Le procédé selon l’invention est mis en œuvre à l’aide d’un capteur photoacoustique qui comporte une source de rayonnement, une chambre d’échantillon, une chambre de détection et un récepteur acoustique. La chambre de détection est étanchéifiée de manière étanche aux fluides vis-à-vis de l’environnement, est exempte du ou de chaque gaz cible à détecter et reçoit un gaz de substitution. De préférence, la chambre de détection est remplie complètement du gaz de substitution. Le gaz de substitution est moins réactif chimiquement que le ou chaque gaz cible à détecter et présente un chevauchement spectral relativement élevé avec le gaz cible.
Le procédé selon l’invention comporte les étapes suivantes :
  • un état est provoqué, dans lequel un échantillon gazeux s’écoule à partir de la région, qui doit être surveillée en termes de gaz cible, dans la chambre d’échantillon du capteur.
  • La source de rayonnement rayonne des ondes électromagnétiques en direction de la chambre d’échantillon.
  • Au moins une partie des ondes électromagnétiques rayonnées traverse la chambre d’échantillon et la chambre de détection.
  • Les ondes électromagnétiques déclenchent un effet acoustique dans la chambre de détection lors de la traversée de la chambre de détection. Cet effet acoustique est en corrélation avec l’intensité des ondes électromagnétiques qui traversent la chambre de détection.
  • Le récepteur acoustique mesure une mesure de l’effet acoustique que les ondes électromagnétiques déclenchent dans la chambre de détection.
  • Le récepteur acoustique produit un signal pour l’effet acoustique mesuré.
Le capteur selon l’invention est configuré sous la forme d’un capteur photoacoustique et comporte un récepteur acoustique. Le procédé selon l’invention est mis en œuvre à l’aide d’un tel capteur. Dans certaines applications, un capteur photoacoustique présente plusieurs avantages par comparaison avec d’autres capteurs qui sont également à même de mesurer la concentration d’un gaz cible. Un avantage réside dans le fait que le fonctionnement du capteur photoacoustique dépend moins fortement de la réactivité de produits chimiques que par exemple le fonctionnement d’un capteur électrochimique ou passif chimiquement. Le capteur selon l’invention ne contient aucun produit chimique qui réagit chimiquement avec un gaz cible et est consommé en l’occurrence. La chambre de détection protège en revanche le gaz de substitution vis-à-vis de l’environnement et donc vis-à-vis d’un gaz cible. Le capteur selon l’invention est moins sensible aux défaillances vis-à-vis de sensibilités croisées aux gaz étrangers. Le risque qu’un produit chimique sorte du capteur est très faible.
Un autre avantage d’un capteur photoacoustique résulte du fait que la sensibilité de mesure d’un capteur dans lequel de la lumière traverse un trajet de mesure dépend considérablement de la longueur du trajet de mesure optique obtenu. Par conséquent, un trajet de mesure optique suffisamment grand doit être obtenu, ce qui nécessite soit un grand boîtier soit au moins un miroir. Dans de nombreuses applications, le trajet optique pouvant être obtenu par un capteur photoacoustique est en revanche également suffisamment long lorsqu’aucun miroir ou seulement moins de miroirs que dans le cas d’autres capteurs sont utilisés. Un miroir peut se salir et/ou corroder, en outre de l’humidité peut se condenser sur le miroir. La salissure ainsi que la corrosion et la condensation peuvent fausser des résultats de mesure. Par conséquent, un capteur photoacoustique est souvent utilisable plus longtemps dans un environnement humide et/ou sale que d’autres capteurs comportant une source de lumière, en particulier si le capteur selon l’invention ne comprend aucun miroir.
Le capteur selon l’invention comporte un récepteur acoustique, éventuellement plusieurs récepteurs acoustiques. Il n’est pas nécessaire que le capteur comprenne un récepteur photoélectrique, c’est-à-dire un récepteur qui produit un signal électrique en fonction de l’intensité de rayons lumineux incidents. Les résultats de mesure d’un récepteur photoélectrique peuvent être faussés si de la lumière parasite frappe le récepteur, par exemple un éclairage ambiant changeant et/ou fort. Un capteur photoacoustique évite cet inconvénient. Le boîtier de la chambre de détection protège dans de nombreux cas l’espace intérieur de la chambre de détection de manière acoustique vis-à-vis de l’environnement de la chambre de détection, de sorte que des bruits ambiants ne faussent pas non plus de manière pertinente des résultats d’un capteur photoacoustique dans de nombreux cas.
Dans certaines applications, un autre avantage réside dans le fait qu’un capteur photoacoustique présente un temps de réponse plus court qu’un capteur configuré autrement. On parvient en particulier à cet avantage parce qu’un trajet de mesure compact peut être obtenu et aucune partie constitutive du capteur selon l’invention ne doit tout d’abord atteindre une température de fonctionnement déterminée.
Selon l’invention, la chambre de détection est étanchéifiée de manière étanche aux fluides vis-à-vis de l’environnement. Par conséquent, la chambre de détection est protégée, jusqu’à un certain degré, de l’humidité et d’autres influences environnementales chimiques et thermiques. De telles influences environnementales peuvent également fausser des résultats du capteur photoacoustique.
En outre, aucun gaz cible ne peut parvenir jusqu’à la chambre de détection étanche aux fluides à partir de la région à surveiller ou à partir de la chambre d’échantillon. En particulier, un gaz cible ne peut pas exercer un effet chimique indésirable sur le récepteur acoustique ou réagir chimiquement avec le gaz de substitution.
Le gaz de substitution ne s’échappe pas de la chambre de détection étanche aux fluides ou ne s’en échappe que dans une faible mesure négligeable, de sorte que la concentration du gaz de substitution dans la chambre de détection reste constante pendant une longue durée. Le capteur photoacoustique selon l’invention fournit par conséquent des résultats reproductibles, c’est-à-dire que l’effet acoustique produit ne change pas considérablement au cours du temps à une même concentration d’un gaz cible en raison d’un vieillissement possible du capteur. Un mode de réalisation avantageux décrit ci-dessous permet dans de nombreux cas de compenser par calcul jusqu’à un certain degré un vieillissement pourtant possible, sans devoir mesurer directement le vieillissement.
Selon l’invention, la chambre de détection est exempte du ou de chaque gaz cible à détecter. De nombreux gaz cible à détecter, en particulier de nombreux agents anesthésiques et solvants, sont agressifs chimiquement. Par conséquent, ils réagissent dans de nombreux cas avec un matériau du boîtier de la chambre de détection ou d’une autre partie constitutive du capteur photoacoustique. Afin que les ondes électromagnétiques puissent traverser la chambre d’échantillon et la chambre de détection, respectivement au moins une fenêtre est encastrée fréquemment à la fois dans un boîtier de la chambre d’échantillon et dans un boîtier de la chambre de détection, laquelle fenêtre est entourée par un joint d’étanchéité. Un gaz cible agressif chimiquement peut dans de nombreux cas rendre ce joint d’étanchéité non étanche, de sorte que des résultats détection peuvent être faussés. Puisque le gaz de substitution est peu réactif, le risque que le gaz de substitution endommage un matériau est considérablement plus faible.
Puisque selon l’invention aucun gaz cible n’est présent dans la chambre de détection, dans de nombreuses applications, un capteur photoacoustique selon l’invention peut être fabriqué, monté et manipulé plus facilement et change moins fortement au cours du temps qu’un capteur photoacoustique dans lequel la chambre de détection contient le ou un gaz cible. Cela est valable en particulier pour un gaz cible agressif chimiquement.
En outre, certains gaz cibles à détecter changent d’état de manière significative en fonction de conditions environnementales, en particulier de la température ambiante, de l’humidité ambiante et/ou suivant que des ondes électromagnétiques traversent le gaz cible ou non. En outre, certains gaz cibles sont chimiquement instables, de sorte que le comportement spectral d’un gaz cible dans la chambre de détection change au cours du temps. Puisque le capteur photoacoustique dans la chambre de détection ne comprend aucun gaz cible, le comportement d’absorption du gaz dans la chambre de détection change moins fortement en cas de conditions environnementales changeantes et au cours du temps. Dans de nombreux cas, un capteur photoacoustique selon l’invention ne doit donc être ajusté qu’une seule fois avant la première utilisation et ensuite seulement à des intervalles plus longs ou même pas du tout. Le capteur selon l’invention peut donc, dans de nombreux cas, être manipulé et utilisé plus facilement qu’un capteur photoacoustique dans lequel un gaz cible est contenu dans la chambre de détection.
Selon l’invention, la chambre de détection est remplie d’un gaz de substitution. Ce gaz de substitution atténue les ondes électromagnétiques dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible à un niveau similaire à celui obtenu avec le ou au moins un gaz cible à détecter. Plus précisément : le chevauchement spectral entre le gaz cible et le gaz de substitution est supérieur à 0,2 dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible. Un chevauchement spectral élevé présente en particulier l’avantage suivant : dans le cas où le ou un gaz cible à détecter est présent au-delà d’une limite de détection dans la chambre d’échantillon, alors les ondes électromagnétiques rayonnées sont déjà atténuées considérablement dans la chambre d’échantillon dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible. Dans la trajectoire de rayonnement entre la source de rayonnement et le récepteur acoustique, la chambre de détection est située en aval de la chambre d’échantillon. La chambre de détection comportant le gaz de substitution se situe donc quasiment dans l’ombre électromagnétique, la chambre d’échantillon comportant le gaz cible produisant cette ombre. Seulement un effet acoustique relativement faible est donc produit dans la chambre de détection. Si en revanche aucun gaz cible n’est présent dans la chambre d’échantillon, alors la chambre de détection n’est pas située dans l’ombre électromagnétique de la chambre d’échantillon et l’effet acoustique est plus fort.
Lorsque le chevauchement acoustique entre le gaz cible à détecter et le gaz de substitution dans la chambre de détection est suffisamment grand, alors la différence entre l’effet acoustique en cas de présence et l’effet acoustique en cas d’absence du gaz cible dans la chambre d’échantillon est suffisamment grand. Un chevauchement spectral suffisamment élevé a donc pour résultat une performance de détection relativement bonne du capteur selon l’invention. Un gaz cible est détecté avec une sécurité élevée, et le capteur ne produit que relativement peu de fausses alarmes.
Dans de nombreux cas, un capteur photoacoustique selon l’invention produit une sensibilité approximativement identique lors de la détection d’un gaz cible qu’un capteur photoacoustique dans lequel la chambre de détection est également remplie d’un gaz cible ou d’un mélange d’un gaz cible et d’un autre gaz cible. Cependant, le capteur photoacoustique selon l’invention évite les inconvénients, qui viennent d’être décrits, d’un gaz cible agressif et/ou instable dans la chambre de détection.
Le ou chaque gaz cible à détecter atténue l’intensité des ondes électromagnétiques dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible. Généralement, lors de cette atténuation, de l’énergie thermique est libérée. Certains gaz cibles changent donc, à la température de la pièce, leur état d’agrégation de liquide à gazeux, lorsque des ondes électromagnétiques traversent le gaz cible. Dans le cas où la chambre de détection contiendrait un gaz cible de ce type, alors dans certains cas les résultats du capteur photoacoustique ne seraient pas suffisamment fiables, ou le temps de réponse serait trop long. De préférence, le gaz de substitution est au contraire gazeux au moins à une température ambiante comprise entre 10 °C et 40 °C, c’est-à-dire à la température de la pièce. Cet état gazeux existe donc lorsqu’aucune onde électromagnétique ne traverse la chambre de détection, par exemple parce que le capteur est désactivé. L’état gazeux du gaz de substitution existe également lorsqu’aucun gaz cible à détecter n’est présent dans la chambre d’échantillon et les ondes électromagnétiques ne sont par conséquent atténuées que peu ou pas du tout dans la chambre d’échantillon et atteignent et traversent la chambre de détection par conséquent avec une intensité la plus grande possible.
Certains gaz cibles à détecter sont chimiquement instables. Si la chambre de détection contenait un tel gaz cible instable, alors le gaz cible dans la chambre de détection changerait de manière significative son comportement d’absorption au cours du temps. Un tel capteur photoacoustique devrait être réajusté fréquemment. De préférence, le gaz de substitution du capteur photoacoustique selon l’invention est au contraire plus stable chimiquement que le ou chaque gaz cible à détecter, de sorte que dans de nombreux cas le capteur selon l’invention doit rarement être ajusté.
De nombreux gaz cibles à détecter, en particulier des agents anesthésiques et des solvants, atténuent l’intensité d’ondes électromagnétiques de manière particulièrement forte dans un domaine de longueurs d’onde de 7 µm à 10 µm. De préférence, le domaine de longueurs d’onde de gaz cible comporte donc ce domaine de 7 µm à 10 µm ou au moins le domaine de 8 µm à 9 µm.
Le capteur doit pouvoir détecter un gaz cible avec une sécurité élevée. En outre, il est souhaitable que le capteur génère aussi peu de fausses alarmes que possible, idéalement aucune, c’est-à-dire qu’il détecte aussi rarement que possible un gaz cible lorsqu’en réalité aucun gaz cible n’est présent. Il est par conséquent souhaitable que les ondes électromagnétiques déclenchent au moins un effet acoustique suffisamment fort dans la chambre de détection lorsqu’aucun gaz cible n’est présent dans la chambre d’échantillon. C’est seulement ainsi qu’une atténuation ou un autre changement en raison du gaz cible peuvent être détectés de manière suffisamment sûre. Dans un mode de réalisation, le gaz de substitution dans la chambre de détection est un mélange gazeux d’un gaz qui présente un chevauchement spectral élevé avec le ou un gaz cible à détecter et d’un gaz de dilution qui ne réduit que peu ou pas du tout l’intensité d’ondes électromagnétiques dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible. Plus précisément : dans tout le domaine de longueurs d’onde de gaz cible, le gaz de dilution présente une transmission supérieure à 0,9, de préférence supérieure à 0,95, de manière particulièrement préférée supérieure à 0,99. Ce mélange gazeux présente dans l’ensemble le chevauchement spectral élevé selon l’invention avec le gaz cible. Grâce au gaz de dilution, l’intensité des ondes électromagnétiques est réduite moins fortement dans la chambre de détecteur que si aucun gaz de dilution n’était ajouté. Dans certains cas, l’addition d’un gaz de dilution facilite donc l’adaptation du récepteur acoustique à l’intensité des ondes sonores qui sont produites par l’effet acoustique. En outre dans certains cas l’addition du gaz de dilution est la limite de détection pour le gaz cible.
Dans un mode de réalisation, le gaz de substitution comporte un hydrofluorocarbure, en particulier du tétrafluoroéthane ou de l’heptafluoropropane. Un hydrocarbure de ce type absorbe les ondes électromagnétiques rayonnées dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible approximativement de la même manière (chevauchement spectral supérieur à 0,2) que certains gaz cibles, en particulier des agents anesthésiques ou des solvants. Ces hydrocarbures ont les propriétés souhaitées, sont en particulier relativement stables chimiquement et peuvent donc être manipulés plus facilement que des agents anesthésiques.
Selon l’invention, le capteur photoacoustique comporte au moins un récepteur acoustique qui est à même de mesurer l’effet acoustique produit. Dans un mode de réalisation, le capteur comporte plusieurs récepteurs acoustiques qui sont à même de mesurer la même mesure ou également des mesures différentes de l’effet acoustique et/ou utilisent différents procédés de mesure. Chaque récepteur acoustique est à même de produire respectivement un signal pour l’effet acoustique mesuré. Ce mode de réalisation crée une redondance. Dans certains cas, ce mode de réalisation augmente la sensibilité du capteur, en particulier lorsque le même capteur doit détecter différents gaz cibles.
Dans un mode de réalisation, le capteur comporte en outre un récepteur de référence. Ce capteur de référence est à même de mesurer une mesure de l’intensité des ondes électromagnétiques qui traversent la chambre de détection, et de mesurer un signal pour l’intensité mesurée. Le récepteur de référence est à même de mesurer cette mesure dans un domaine de longueurs d’onde de référence. Ce domaine de longueurs d’onde de référence est disjoint du domaine de longueurs d’onde de gaz cible. Dans le domaine de longueurs d’onde de référence, le ou chaque gaz cible présente une transmission élevée, de préférence une transmission supérieure ou égale à 0,9. Le signal du récepteur de référence ne dépend donc pas, ou seulement d’une manière négligeable, du fait qu’un gaz cible est présent ou non dans la chambre d’échantillon. Le récepteur de référence peut en particulier comporter un récepteur photoélectrique ou un récepteur acoustique.
Le gaz de substitution peut comporter un gaz de dilution, en particulier de l’azote, lequel présente dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible une transmission supérieure à 0,9, de préférence supérieure à 0,95, de manière particulièrement préférée supérieure à 0,99.
Le signal du récepteur de référence dépend toutefois d’au moins l’un des facteurs suivants, lesquels peuvent influencer un résultat de détection du capteur photoacoustique selon l’invention :
  • de la puissance d’émission de la source de rayonnement, laquelle peut diminuer au cours du temps en raison de l’usure, peut varier en raison de la salissure et peut en outre dépendre de la tension électrique disponible, la tension électrique pouvant en particulier varier lorsque le capteur comprend une unité d’alimentation en tension propre ou lorsque la tension de réseau dans un réseau d’alimentation en tension stationnaire fluctue,
  • d’une condensation d’humidité sur une fenêtre de la chambre de détection ou de la chambre d’échantillon, cette fenêtre étant traversée par les ondes électromagnétiques, et la condensation pouvant mener à une absorption d’ondes électromagnétiques et pouvant donc simuler une concentration plus élevée du gaz cible,
  • d’une condensation sur un miroir éventuel qui prolonge le trajet optique,
  • d’une salissure ou d’une éraflure d’une telle fenêtre.
Le signal du récepteur de référence peut être utilisé afin de compenser par calcul l’influence des facteurs qui viennent d’être mentionnés sur le signal du récepteur acoustique. Par exemple, le signal du récepteur acoustique est multiplié par un facteur de correction, ce facteur de correction étant d’autant plus grand que le signal du récepteur de référence est petit. Grâce au récepteur de référence, le capteur photoacoustique est encore moins sensible au vieillissement et aux conditions environnementales changeantes.
Selon l’invention, le récepteur acoustique produit un signal pour l’effet acoustique mesuré. Le récepteur de référence éventuel qui vient d’être décrit produit un signal pour intensité des ondes électromagnétiques dans la chambre de détection. De préférence, le capteur comporte en outre une unité d’évaluation traitant les données. L’unité d’évaluation reçoit le signal du récepteur acoustique et éventuellement le signal du récepteur de référence, évalue le ou chaque signal reçu et décide automatiquement si le ou au moins un gaz cible à détecter est présent dans la chambre d’échantillon à une concentration supérieure à une limite détection ou non. Une concentration de gaz cible supérieure à la limite de détection change l’effet acoustique mesuré de manière mesurable par comparaison avec une concentration plus faible ou l’absence de gaz cible.
Éventuellement, l’unité d’évaluation décide si un gaz cible est présent dans la chambre d’échantillon à une concentration supérieure à une limite de concentration prédéfinie ou non. Cette limite de concentration est prédéfinie par exemple par une disposition législative. Une concentration supérieure à la limite de concentration change l’effet acoustique de manière significative, par exemple atténue l’effet acoustique de manière significative. À une concentration supérieure à la limite de concentration, l’unité d’évaluation fait de préférence en sorte qu’une alarme soit émise sous une forme perceptible par un être humain. Dans un mode de réalisation, le capteur lui-même émet cette alarme. Dans un autre mode de réalisation, le capteur transmet un message à un récepteur éloigné spatialement, et le récepteur émet l’alarme.
De préférence, l’unité d’évaluation détermine la concentration de ce gaz cible dans la chambre d’échantillon. En l’occurrence, l’unité d’évaluation utilise le fait que le changement, par exemple l’atténuation, de l’effet acoustique mesuré dans la chambre de détection est en corrélation avec la concentration du gaz cible dans la chambre d’échantillon. L’unité d’évaluation a un accès en lecture à une mémoire de données dans laquelle, pour au moins un gaz cible, une relation de concentration pouvant être évaluée par un calculateur est mémorisée. Cette relation de concentration décrit une dépendance entre
  • la concentration de ce gaz cible dans la chambre d’échantillon et
  • la mesure mesurable de l’effet acoustique déclenché dans la chambre de détection.
Afin de déterminer la concentration du gaz cible dans la chambre d’échantillon, l’unité d’évaluation applique la relation de concentration mémorisée au signal pour l’effet acoustique mesuré.
Dans un perfectionnement de ce mode de réalisation, le capteur selon l’invention est à même de mesurer la concentration respective d’au moins deux gaz cibles. Un utilisateur sélectionne un gaz cible dont la concentration doit être mesurée. À cette fin, le capteur comporte une unité de sélection qu’un être humain peut utiliser afin de sélectionner un gaz cible. Dans la mémoire de données, une relation de concentration est mémorisée respectivement pour chaque gaz cible pouvant être sélectionné. L’unité d’évaluation détermine la concentration du gaz cible sélectionné. À cet effet, l’unité d’évaluation applique au signal pour l’effet acoustique mesuré la relation de concentration qui est associée au gaz cible sélectionné.
De préférence, la ou chaque relation de concentration est préalablement déterminée empiriquement dans une phase d’étalonnage et mémorisée. Pendant cette phase d’étalonnage, différentes valeurs de la concentration du ou de chaque gaz cible à détecter dans la chambre d’échantillon sont produites successivement, et pour chaque concentration produite, la mesure de l’effet acoustique provoqué ensuite est mesurée.
Dans un mode de réalisation, cette relation de concentration est valable pour tout le domaine de température dans lequel la température du mélange gazeux à analyser peut se situer. Dans le cas où le capteur est utilisé dans un espace fermé, ce domaine de température se situe dans le domaine de la température de pièce habituelle, de préférence entre 10 °C et 40 °C. Dans un autre mode de réalisation, au moins deux relations de concentration différentes sont déterminées empiriquement pour deux domaines de température différents et mémorisées. Dans un mode de réalisation, le capteur comporte un thermomètre, lequel mesure la température du mélange gazeux ou la température dans l’environnement du capteur, et l’unité d’évaluation sélectionne la relation de concentration qui correspond au domaine de température dans lequel la température mesurée se trouve.
Dans un autre perfectionnement de ce mode de réalisation, le capteur détermine successivement ou avec chevauchement temporel, pour chaque gaz cible auquel une relation de concentration est associée dans la mémoire de données, sa concentration respective. L’unité d’évaluation applique, à la valeur mesurée de la mesure de l’effet acoustique produit, successivement chaque relation de concentration mémorisée. Cela fournit respectivement une concentration pour chaque gaz cible auquel une relation de concentration est associée dans la mémoire de données. Ce mode de réalisation permet, en cas de concentration trop élevée d’un gaz cible, de générer une alarme sans qu’un utilisateur ne doive préalablement nécessairement sélectionner un gaz cible et sans que le capteur ne doive nécessairement émettre un message indiquant quel gaz cible présente une concentration trop élevée. Cela évite d’utiliser en particulier une unité de sélection. Le capteur selon ce mode de réalisation et un gaz de substitution approprié dans la chambre de détection sont à même de surveiller en particulier un espace fermé en termes de plusieurs agents anesthésiques ou solvants qui peuvent apparaître dans cet espace.
Ces deux modes de réalisation peuvent être combinés. Par exemple, le capteur peut fonctionner sélectivement dans un mode manuel dans lequel tout d’abord un utilisateur sélectionne un gaz cible au moyen de l’unité de sélection et le capteur utilise la relation de concentration pour le gaz cible sélectionné, ou dans un mode automatique dans lequel le capteur utilise successivement chaque relation de concentration mémorisée.
De préférence, une relation de référence est en outre mémorisée dans la mémoire de données. Cette relation de référence définit le facteur de correction décrit ci-dessus en fonction d’un signal du récepteur de référence.
Dans un mode de réalisation, l’unité d’évaluation détermine une concentration non corrigée du ou d’au moins un gaz cible en fonction de la mesure mesurée de l’effet acoustique. « Non corrigée » signifie que l’influence de l’un des facteurs qui ont été mentionnés ci-dessus en relation avec le récepteur de référence n’a pas été corrigée à la concentration mesurée. En fonction d’un signal du récepteur de référence, l’unité d’évaluation détermine un facteur de correction. Ce facteur de correction est d’autant plus grand que le signal du récepteur de référence est petit. L’unité d’évaluation applique le facteur de correction à la concentration non corrigée déterminée, par exemple par multiplication. Par exemple, le facteur de correction est la valeur réciproque de la valeur de signal effective du récepteur de référence, et la concentration non corrigée est divisée par cette valeur de signal. L’application fournit la concentration recherchée.
Dans un mode de réalisation, le capteur photoacoustique selon l’invention est configuré sous la forme d’un appareil portatif, qu’un être humain peut porter, par exemple peut fixer à ses vêtements. L’unité d’évaluation est de préférence une partie constitutive de cet appareil portatif. De préférence, ce capteur comporte une unité de sortie, laquelle est à même d’émettre, sous une forme perceptible par un être humain, une alarme pour la présence d’un gaz cible ou une concentration mesurée d’un gaz cible. En outre, ce capteur comporte une unité d’alimentation en tension propre.
Dans un autre mode de réalisation, le capteur photoacoustique selon l’invention est monté de manière fixe. De préférence, plusieurs capteurs photoacoustiques selon l’invention sont montés à différents emplacements d’un espace à surveiller. Dans un mode de réalisation préféré, l’unité d’évaluation éventuelle traitant les données est disposée dans une unité centrale éloignée spatialement. Le ou chaque capteur photoacoustique transmet le signal pour l’effet acoustique mesuré et éventuellement le signal du récepteur de référence à un récepteur dans cette unité centrale, et ce sans fil ou de manière filaire. Dans un mode de réalisation, la même unité centrale reçoit des signaux de récepteur de plusieurs capteurs selon l’invention. Une unité de sortie du récepteur central émet une alerte ou une concentration de gaz cible mesurée, de préférence conjointement avec une indication de position, laquelle spécifie la position du capteur qui a détecté un gaz cible ou a mesuré une concentration de gaz cible élevée. Ce mode de réalisation évite de devoir monter dans l’espace lui-même plusieurs capteurs comportant respectivement une unité d’évaluation.
Il est également possible que la capteur photoacoustique soit un appareil mobile et que l’unité d’évaluation appartienne à un récepteur fixe.
Dans une application, un capteur photoacoustique selon l’invention est utilisé afin de détecter au moins un agent anesthésique ou un solvant dans un espace fermé. Le domaine de longueurs d’onde de gaz cible comporte le domaine de
7 µm à 10 µm. De nombreux agents anesthésiques et solvants qui doivent être détectés absorbent des ondes électromagnétiques dans ce domaine de longueurs d’onde.
Dans ce qui suit, l’invention est décrite à l’aide d’un exemple de réalisation.
Dans les figures,
illustre un capteur photoacoustique selon l’invention pendant une utilisation ;
illustre la transmission de différents agents anesthésiques ainsi que l’extinction de différents gaz de substitution en fonction de la longueur d’onde ;
illustre une partie de la représentation de la ;
illustre deux relations de concentration, données à titre d’exemple, entre la concentration en agent anesthésique et la réduction de l’intensité sonore pour deux agents anesthésiques différents.
Dans l’exemple de réalisation, le capteur selon l’invention est utilisé afin de mesurer la concentration d’au moins un agent anesthésique et/ou d’un solvant dans l’air ambiant dans un espace fermé dans lequel des êtres humains peuvent se trouver. L’espace est par exemple une salle de réveil ou une salle d’opération ou également un espace de stockage dans un hôpital ou dans un véhicule ou une salle d’une installation de production ou d’un bâtiment de stockage. Le capteur doit au moins décider automatiquement si la concentration en agent anesthésique ou en solvant est supérieure ou inférieure à une limite prédéfinie. Cette limite est par exemple prédéfinie par des dispositions législatives de sécurité sur les lieux de travail et est comprise par exemple entre 5 et 200 ppm (parties par million) et est indiquée généralement en ppm, ml/m^3 ou pour cent en volume.
La illustre schématiquement le capteur photoacoustique 100 de l’exemple de réalisation pendant une utilisation ainsi que l’environnement Um comme région que le capteur 100 doit surveiller. Le capteur 100 peut être configuré sous la forme d’un appareil portatif qu’une personne peut porter pendant qu’elle se trouve dans un espace éventuellement chargé, ou être monté sur une paroi d’un espace ou sur un appareil médical ou une installation de production.
Dans un mode de réalisation, le capteur 100 comporte une unité d’alimentation en tension propre 15 (illustrée schématiquement), en particulier plusieurs accumulateurs rechargeables. De préférence, le capteur 100 peut être amené à un état de mesure et à un état de repos. Dans l’état de mesure, le capteur 100 est à même de détecter des agents anesthésiques ou des solvants, dans l’état de repos il consomme moins d’énergie électrique. De préférence, le capteur 100 est, après la commutation à l’état de mesure, à même de fournir des valeurs de mesure après un temps de réponse qui est compris de préférence entre 10 secondes et 1 minute.
Le capteur photoacoustique 100 possède les parties constitutives suivantes :
  • une source de rayonnement 1 qui rayonne des ondes électromagnétiques eW,
  • un filtre passe-bande 14 optique ou électronique,
  • un modulateur 12,
  • une chambre d’échantillon 3 qui reçoit un échantillon Gp de gaz à analyser, d’air ambiant à analyser dans l’exemple de réalisation,
  • une entrée 10 de la chambre d’échantillon 3, à travers laquelle un échantillon gazeux Gp peut parvenir à la chambre d’échantillon 3 à partir de l’environnement Um,
  • une chambre de détection 4, laquelle est séparée de manière étanche aux fluides de l’environnement Um et de la chambre d’échantillon 3 et contient un gaz de substitution Eg décrit ci-dessous,
  • une fenêtre 5 optiquement transparente et étanche aux fluides devant la chambre de détection 4,
  • un récepteur acoustique sous la forme d’un microphone 7, lequel est en liaison acoustique avec la chambre de détection 4,
  • un récepteur de référence 6 qui est également en liaison acoustique ou en liaison optique avec la chambre de détection 4,
  • un capteur de pression 13 qui mesure une mesure de la pression de gaz dans la chambre d’échantillon 3,
  • un thermomètre éventuel 16, lequel mesure la température dans la chambre d’échantillon 3,
  • une mémoire de données 9,
  • une unité d’évaluation 8 traitant les données, laquelle reçoit des signaux du microphone 7 et du récepteur de référence 6 et a accès en lecture au moins temporairement à la mémoire de données 9,
  • un commutateur 11,
  • une unité d’alimentation en tension 15 sous la forme de batteries rechargeables (accumulateurs) et
  • un boîtier 2, lequel entoure les parties constitutives décrites ci-dessus.
Un filtre perméable aux gaz devant ou dans l’entrée 10 empêche que des particules de poussière ou de l’humidité n’arrivent dans la chambre d’échantillon 3.
Dans un mode de réalisation, de l’air ambiant qui peut contenir au moins un agent anesthésique à détecter se diffuse à partir de l’environnement Um à travers l’entrée 10 dans la chambre d’échantillon 3. Dans un autre mode de réalisation, une pompe non illustrée aspire de l’air à partir de l’environnement Um et le refoule donc dans la chambre d’échantillon 3.
La source de rayonnement 1 émet des ondes électromagnétiques eW dans le domaine infrarouge en direction de la chambre d’échantillon 3. De préférence, la source de rayonnement 1 présente une masse thermique suffisamment petite, pour obtenir une fréquence suffisamment élevée lors de la modulation décrite ci-après. Dans un mode de réalisation, la source de rayonnement 1 est configurée sous la forme d’un radiateur à membrane. Il est également possible que la source de rayonnement 1 soit configurée sous la forme d’un laser à semi-conducteurs.
Dans l’exemple de réalisation, on utilise comme domaine de longueurs d’onde de gaz cible le domaine de 7 µm à 10 µm. Les ondes électromagnétiques rayonnées eW comportent ce domaine de longueurs d’onde de gaz cible. Le filtre passe-bande 14 ne laisse passer que des ondes électromagnétiques dans ce domaine de longueurs d’onde de gaz cible dans un mode de réalisation, en outre des ondes dans un domaine de longueurs d’onde de référence dans un autre mode de réalisation.
La définition du domaine de longueurs d’onde de gaz cible est un compromis entre deux exigences suivant lesquelles
  • le capteur photoacoustique 100 doit détecter un gaz cible avec une fiabilité élevée (domaine de longueurs d’onde de gaz cible étroit souhaité) et
  • des ondes électromagnétiques d’intensité suffisante doivent encore atteindre la chambre de détection 4 (domaine de longueurs d’onde de gaz cible large souhaité).
Le modulateur 12 provoque la pulsation des ondes électromagnétiques rayonnées eW. Dans un mode de réalisation, le modulateur 12 module la tension du courant électrique à l’aide duquel la source de rayonnement 1 est alimentée. Par exemple, la source de rayonnement 1 est activée et désactivée de manière oscillante. Du fait de l’inertie thermique de la source de rayonnement 1, une fréquence d’au maximum 15 Hz est généralement obtenue par cette modulation électrique. Dans un autre mode de réalisation, le modulateur 12 module mécaniquement les ondes de la source de rayonnement 1, par exemple à l’aide d’un miroir rotatif ou déplacé d’une autre manière, lequel dévie des ondes électromagnétiques eW en alternance vers la chambre d’échantillon 3 et dans une autre direction, ou à l’aide d’un diaphragme mobile ou d’un disque perforé. Ainsi, une fréquence de modulation dans le domaine des kilohertz peut être obtenue. De nombreux microphones présentent déjà une sensibilité acoustique élevée dans le domaine des kilohertz.
Les ondes électromagnétiques pulsées eW traversent la chambre d’échantillon 3 et ensuite la chambre de détection 4. Les ondes électromagnétiques eW atteignent des molécules dans la chambre de détection 4 étanche aux fluides et provoquent en raison des impulsions une augmentation de température locale à court terme. Cette augmentation de température a pour résultat des ondes de pression dans la chambre de détection 4. Le microphone 7 enregistre ces ondes de pression et produit un signal électrique, lequel dépend de l’intensité sonore des ondes de pression produites. Ce signal est en corrélation avec la pression partielle ainsi qu’avec la densité de gaz dans la chambre d’échantillon 3. La pression partielle et la densité de gaz sont liées l’une à l’autre de manière bien connue par le biais de la loi des gaz parfaits.
Le signal du microphone 7 est transmis à l’unité d’évaluation 8. En outre, le signal du capteur de pression 13 est transmis à l’unité d’évaluation 8. L’unité d’évaluation 8 calcule le quotient du signal pour la densité du gaz et du signal pour la pression totale. Ce quotient est en corrélation avec la concentration recherchée.
L’effet acoustique qui est produit dans la chambre de détection 4 peut dépendre non seulement de la concentration d’un gaz cible dans la chambre d’échantillon 3, mais aussi de la température dans la chambre d’échantillon 3. Le thermomètre éventuel 16 mesure la température dans la chambre d’échantillon 3. En fonction d’un signal du thermomètre 16, l’influence de la température sur l’effet acoustique produit est compensée par calcul. Ainsi, la sensibilité croisée du capteur 100 à la température ambiante est réduite de manière significative.
Dans l’exemple d’application, la concentration d’au moins un agent anesthésique dans l’environnement Um doit être mesurée. Il faut établir au moins si cette concentration est supérieure ou non à une limite de concentration ou limite de détection prédéfinie. Les agents anesthésiques utilisés habituellement absorbent une partie considérable d’ondes électromagnétiques eW dans un domaine déterminé qui est prédéfini pour le capteur 100 et qui est désigné dans ce qui suit comme « domaine de longueurs d’onde de gaz cible » ZWB. Dans l’exemple de réalisation, le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB est par exemple le domaine de 7 à 10 μm ou également le domaine de 6,5 μm à 15,5 μm.
La et la illustrent en haut la transmission Tr de cinq agents anesthésiques différents courants en fonction de la longueur d’onde λ, à savoir
le sévoflurane (Sev),
le desflurane (Des),
l’halothane (Hal),
l’isoflurane (Iso),
l’enflurane (Enf).
Sur l’axe x de la et de la , la longueur d’onde λ est indiquée en micromètres, à savoir à la de 2 μm à 16 μm et dans l’agrandissement partiel de la dans le domaine de 7 μm à 11 μm. En outre, le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB de l’exemple de réalisation est indiqué, à savoir de la limite inférieure λmin= 7 µm à la limite supérieure λmax= 10 µm.
Par le terme « transmission » on désigne l’intensité de rayonnement de la proportion des ondes électromagnétiques qui franchissent une chambre comportant le gaz respectif, par rapport à l’intensité de rayonnement des ondes électromagnétiques qui atteignent cette chambre. La transmission Tr est un nombre compris entre 0 et 1 ou également entre 0 % et 100 % et dépend de la longueur d’onde λ des ondes électromagnétiques. Dans l’exemple de réalisation, la transmission Tr se rapporte à un parcours optique de 1 cm et une concentration de 1 pour cent en volume. Sur l’axe y gauche de la et de la , une échelle pour la transmission Tr(λ) est indiquée. La et la illustrent le profil spectral respectif des cinq agents anesthésiques.
La et la illustrent en bas les profils spectraux de l’extinction Ex (puissance d’absorption, coefficient d’absorption) de deux gaz de substitution possibles, à savoir l’agent propulseur R134a (tétrafluoroéthane, C2H2F4) et l’agent propulseur R227ea (heptafluoropropane, C3HF7). L’extinction Ex dépend également de la longueur d’onde λ. Sur l’axe y droit est indiquée une échelle pour l’extinction Ex(λ).
L’extinction Ex est une mesure indiquant à quel point un gaz absorbe et donc atténue des ondes électromagnétiques. L’extinction Ex est un nombre supérieur ou égal à 0. La relation Tr(λ) = e-Ex( λ )existe entre la transmission Tr(λ) et l’extinction Ex(λ). Les cinq agents anesthésiques Sev, Enf, Hal, Des, Iso provoquent dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB une extinction pertinente Ex(λ).
Les ondes électromagnétiques rayonnées eW comportent également de préférence des ondes dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB de 7 μm à 10 μm ou dans un domaine qui contient le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB. Grâce au filtre passe-bande 14 seulement des ondes électromagnétiques dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB et éventuellement dans un domaine de longueurs d’onde de référence atteignent la chambre d’échantillon 3. Chacun des cinq agents anesthésiques de la et de la réduit, en raison de l’extinction Ex, l’intensité dans la chambre d’échantillon 3 et donc également l’augmentation de température locale qui est produite dans la chambre de détection 4 par les ondes électromagnétiques eW. Dans le cas où un agent anesthésique est présent dans la chambre d’échantillon 3, le microphone 7 mesure une intensité sonore plus faible dans la chambre de détection 4 par comparaison avec un échantillon gazeux dans la chambre d’échantillon 3 qui est exempte d’agents anesthésiques. En général l’on a : plus la concentration en agent anesthésique dans la chambre d’échantillon 3 est grande plus l’intensité sonore, mesurée par le microphone 7, dans la chambre de détection 4 est petite. Cet effet acoustique est utilisé afin de mesurer la concentration recherchée de l’agent anesthésique dans l’échantillon gazeux Gp ou au moins afin de décider si la concentration est supérieure ou inférieure à une limite ou si un agent anesthésique est présent au-delà d’une limite de détection.
Comme on peut le constater en outre à la et à la , les cinq agents anesthésiques courants réduisent l’intensité des ondes électromagnétiques eW le plus fortement dans le domaine ZWB de 7 μm à
10 μm et dans une moindre mesure dans d’autres domaines dans lesquels des vibrations harmoniques se produisent. On peut en outre constater que les agents anesthésiques absorbent des ondes eW différemment en fonction de la longueur d’onde λ. Le capteur 100 selon l’invention est toutefois à même de détecter tous les cinq agents anesthésiques. Un mode de réalisation préféré grâce auquel cela est obtenu est décrit ci-après.
Le capteur 100 est étalonné préalablement. Lors de l’étalonnage, respectivement au moins un échantillon, de concentration déterminée et donc connue, d’un agent anesthésique est refoulé successivement dans la chambre d’échantillon 3. Des ondes électromagnétiques eW sont rayonnées. L’intensité sonore que le microphone 7 mesure est mesurée. Cela est effectué pour différentes concentrations. Plus la concentration de l’agent anesthésique est grande plus l’intensité sonore mesurée est petite. De cette manière, pendant l’étalonnage, une relation de concentration fonctionnelle entre la concentration dans la chambre d’échantillon 3 et l’intensité sonore dans la chambre de détection 4 est déterminée pour l’agent anesthésique. Cela est effectué pour chaque agent anesthésique qui doit être détecté. Par exemple, cinq relations de concentration fonctionnelles différentes sont déterminées empiriquement de cette manière pour les cinq agents anesthésiques de la et de la . Ces relations de concentration fonctionnelles sont mémorisées dans la mémoire de données 9. La illustre à titre d’exemple deux telles relations de concentration fonctionnelles qui sont seulement illustratives. Sur l’axe x, la concentration de l’agent anesthésique dans l’échantillon gazeux Gp est indiquée en pour cent en volume, l’intensité sonore relative est indiquée sur l’axe y, la valeur maximale 1 se rapportant à un échantillon gazeux Gp exempt d’agent anesthésique dans la chambre d’échantillon 3.
Le signal du microphone 7 au niveau de la chambre de détection 4 dépend de la pression totale dans la chambre d’échantillon 3, le capteur de pression 13 mesurant cette pression. Dans un mode de réalisation, il est garanti que la pression totale reste constante lors de cet étalonnage. Dans un autre mode de réalisation, le capteur de pression 13 mesure la pression totale également lors de l’étalonnage. Les concentrations prédéfinies sont corrigées par calcul à l’aide du signal du capteur de pression 13, par exemple par le fait que la pression partielle mesurée/la densité de gaz mesurée sont divisées par la pression totale mesurée.
Lors d’une utilisation subséquente, dans une forme de réalisation, un utilisateur sélectionne à l’aide du commutateur 11 représenté schématiquement (voir la ) quel agent anesthésique doit être détecté effectivement. L’unité d’évaluation 8 lit, par un accès en lecture à la mémoire de données 9, la relation de concentration fonctionnelle qui correspond à cet agent anesthésique sélectionné. L’unité d’évaluation 8 reçoit des signaux du microphone 7 ainsi que du récepteur de référence 6 et éventuellement du capteur de pression 13. L’unité d’évaluation 8 applique la relation de concentration fonctionnelle lue au signal du microphone 7 et détermine ainsi la concentration associée de l’agent anesthésique sélectionné dans l’échantillon gazeux Gp qui se trouve dans la chambre d’échantillon 3.
Le récepteur de référence 6 produit un signal qui dépend de l’intensité des ondes électromagnétiques dans un domaine de longueurs d’onde de référence. Ce domaine de longueurs d’onde de référence est disjoint du domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB et commence par exemple à une longueur d’onde de 10 µm. Tous les cinq agents anesthésiques présentent dans ce domaine de longueurs d’onde de référence une transmission supérieure à 0,9. C’est pourquoi le signal du récepteur de référence 6 ne dépend pas de la concentration d’un gaz cible dans la chambre de détecteur 3. Le récepteur de référence 6 peut également comporter un microphone ou un capteur photoélectrique.
Dans un mode de réalisation préféré, l’unité d’évaluation 8 détermine une valeur non corrigée pour la concentration de gaz, par le fait qu’elle applique la relation de concentration fonctionnelle à la valeur de l’intensité sonore que le microphone 7 a mesurée. En fonction d’au moins une valeur de signal du récepteur de référence 6 et éventuellement d’au moins une valeur de signal du capteur de pression 13, l’unité d’évaluation 8 calcule un facteur de correction. Ce facteur de correction est d’autant plus grand que la valeur effective du signal du récepteur de référence 6 est petite. Une petite valeur de signal résulte d’une intensité diminuant de la source de rayonnement 1 et/ou d’une salissure d’une fenêtre par exemple en raison de gouttelettes d’eau compensées ou de poussière ou parce que la tension électrique devient plus petite. L’unité d’évaluation 8 applique le facteur de correction à la valeur de concentration non corrigée, par exemple par multiplication. Ou bien l’unité d’évaluation 8 divise la valeur non corrigée pour la concentration de gaz par une valeur de signal du récepteur de référence 6, la valeur non corrigée et/ou la valeur de signal étant de préférence normalisées de manière appropriée.
Dans une autre forme de réalisation, le commutateur 11 est omis. Ou bien le capteur 100 comporte un commutateur 11, mais peut également fonctionner dans un mode dans lequel le commutateur 11 n’est pas nécessaire. L’unité d’évaluation 8 applique successivement chaque relation de concentration fonctionnelle qui est mémorisée dans la mémoire de données 9 à une valeur pour l’intensité sonore que le microphone 7 a mesurée. Ainsi, l’unité d’évaluation 8 calcule respectivement une concentration pour chaque agent anesthésique auquel une relation de concentration est associée dans la mémoire de données 9. Dans ce mode de réalisation également, l’unité d’évaluation 8 calcule de préférence respectivement une valeur non corrigée pour les concentrations de gaz et un facteur de correction.
Une unité de sortie non illustrée du capteur 100 émet le ou chaque résultat de mesure sous une forme perceptible par un être humain, par exemple en tant que valeur numérique. Ou bien une unité d’alarme, qui n’est pas non plus représentée, du capteur 100 émet une alarme sous une forme perceptible par un être humain lorsqu’une concentration du ou au moins d’un agent anesthésique est détectée au-delà d’une limite prédéfinie.
Les ondes électromagnétiques eW traversent la chambre d’échantillon 3 et la fenêtre 5 et parviennent ensuite dans la chambre de détection 4. Dans un mode de réalisation, qui omet ou complète le filtre passe-bande 14, cette fenêtre 5 est complètement transparente aux ondes électromagnétiques dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB, c’est-à-dire dans le domaine de longueurs d’onde compris entre 7 et 10 μm dans l’exemple de réalisation, et absorbe des ondes électromagnétiques en dehors du domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB ou en dehors d’un domaine de longueurs d’onde plus grand, par exemple en dehors du domaine de 6,5 à 15,5 μm, qui comporte le domaine de longueurs d’onde de référence. Grâce au filtre passe-bande 14 ou à la fenêtre d’absorption 5, une sensibilité croisée du capteur 100 en particulier à la vapeur d’eau et au dioxyde de carbone (CO2) est réduite. Le spectre de longueurs d’onde d’un gaz cible à détecter ainsi que celui du gaz de substitution Eg dont la chambre de détection 4 est remplie ne présentent qu’un petit chevauchement avec le spectre de longueurs d’onde de la vapeur d’eau et du dioxyde de carbone (CO2) qui surviennent fréquemment dans l’environnement du capteur 100, c’est pourquoi l’effet croisé indésirable est petit.
De préférence, des miroirs sont disposés dans la chambre d’échantillon 3 et/ou dans la chambre de détection 4. Ces miroirs agrandissent le trajet optique de la source de rayonnement 1 au récepteur (microphone 7). Dans le cas d’une longueur de la chambre d’échantillon 3 de quelques cm, on peut obtenir une longueur optique de plusieurs dm ou même de plusieurs m.
Dans l’exemple de réalisation, les ondes électromagnétiques eW qui traversent la chambre de détection 4 atteignent non seulement le microphone 7, mais aussi en outre le récepteur de référence 6. Ce récepteur de référence 6 mesure l’intensité d’ondes électromagnétiques eW dans un domaine de longueurs d’onde qui est situé à l’intérieur du domaine de longueurs d’onde qui peut traverser le filtre passe-bande 14 ou la fenêtre 5, mais en dehors du domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB. Par exemple, le récepteur de référence 6 mesure l’intensité de rayonnement dans le domaine de longueurs d’onde de 10 à 11 μm. Le signal du récepteur de référence 6, à cause du filtre passe-bande 14 et/ou de la fenêtre d’absorption 5, ne dépend que dans une faible mesure, idéalement pas du tout, de la concentration du ou des agents anesthésiques dans la chambre d’échantillon 3. Le signal change cependant lorsque l’énergie avec laquelle la source de rayonnement 1 émet des ondes IR diminue ou fluctue ou lorsque la fenêtre 5 ou une autre fenêtre est salie. Le récepteur de référence 6 comporte par exemple un détecteur pyroélectrique ou plusieurs thermopiles.
Contrairement aux capteurs photoacoustiques connus, le gaz qui doit être détecté, c’est-à-dire le gaz cible, n’est pas contenu dans la chambre de détection 4. Au contraire, la chambre de détection 4 est exempte d’un gaz cible. Un capteur photoacoustique, dans lequel la chambre de détection 4 contiendrait un agent anesthésique, présenterait en particulier les inconvénients suivants :
  • certains agents anesthésiques sont hautement réactifs et même agressifs chimiquement, et réagissent donc avec d’autres matériaux, par exemple avec des joints d’étanchéité ou d’autres matériaux de la chambre de détection 4.
  • Certains agents anesthésiques changent chimiquement d’eux-mêmes, en particulier en cas d’exposition prolongée à des ondes électromagnétiques eW.
  • Certains agents anesthésiques sont, en fonction de la température ambiante, soit liquides soit gazeux, l'état d'agrégation influant sur le comportement d’absorption spectral et pouvant conduire à un résultat de mesure faussé.
C’est pourquoi non pas un agent anesthésique mais un gaz de substitution Eg est présent dans la chambre de détection 4 étanche aux fluides. La chambre de détection 4 est exempte du ou de chaque agent anesthésique à détecter. De préférence, le gaz de substitution Eg dans la chambre de détection 4 présente une pression partielle qui est comprise entre 100 mbar et 2.000 mbar.
Le gaz de substitution Eg présente dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB, c’est-à-dire ici dans le domaine de longueurs d’onde de 7 μm à 10 μm, un comportement d’absorption spectral similaire à celui d’un agent anesthésique à détecter.
Le terme « comportement d’absorption spectral similaire » est concrétisé comme suit dans l’exemple de réalisation : le chevauchement spectral entre le gaz cible, ici un agent anesthésique, et le gaz de substitution Eg est, au moins à une température de pièce, c’est-à-dire à une température ambiante comprise entre 10 °C et 40 °C, supérieur à 0,2, de préférence supérieur à 0,35, de manière particulièrement préférée supérieur à 0,5. Le chevauchement spectral est une mesure de la coïncidence entre le profil spectral de la transmission de l’agent anesthésique et le profil spectral de la transmission du gaz de substitution Eg. Le chevauchement spectral ne prend en compte que les profils spectraux dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB et est normalisé dans le domaine de 0 à 1. Plus les profils spectraux dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB coïncident plus le chevauchement spectral est grand.
Le profil spectral de la transmission Tr d’un gaz x est la fonction Tr[x](λ). Le chevauchement spectral Ov[x,y] dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB entre deux gaz x et y est calculé de préférence selon la formule
La transmission et l’extinction d’un gaz peuvent également dépendre de la pression partielle de ce gaz dans un mélange gazeux. La formule ci-dessus, à l’aide de laquelle le chevauchement spectral entre les gaz x et y est calculé de préférence, dépend moins fortement que d’autres règles de calcul possibles de pressions partielles différentes dans la chambre d’échantillon 3 et la chambre de détection 4.
En pratique, le chevauchement spectral Ov[x,y] est calculé par une intégration numérique avec un incrément de [λmax -λmin] / N, pour lequel les valeurs des transmissions Tr[x](λi) et Tr[y](λi) pour N+1 longueurs d’onde différentes λ0, …, λNsont utilisées, par exemple λi = λmin+ i/N*[λmax -λmin] (i=0, 1, …, N). Ces valeurs Tr[x](λi) et Tr[y](λi) pour les transmissions sont dans de nombreux cas connues ou peuvent être déterminées empiriquement.
Le chevauchement spectral Ov[x,x] d’un gaz x avec lui-même est égal à 1. Dans le cas où le gaz x présente dans tout le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB une transmission de 1 et le gaz y présente une transmission de 0 (une situation théorique), alors le chevauchement spectral est égal à 0. Un chevauchement spectral suffisant entre le gaz cible et le gaz de substitution est présent lorsque le chevauchement selon la formule susmentionnée ou une autre formule appropriée est supérieur à 0,2, de préférence supérieur à 0,35, de manière particulièrement préférée supérieur à 0,5.
Il a été décrit ci-dessus comment on garantit dans une phase d’étalonnage précédente que le même capteur 100 puisse détecter différents agents anesthésiques, un utilisateur spécifiant pendant la phase d’utilisation, à l’aide d’un commutateur 11, quel agent anesthésique doit être détecté.
De préférence, on utilise comme gaz de substitution Eg présentant un comportement d’absorption similaire un gaz partiellement fluoré. Les groupes
C-F ou C-Cl d’un gaz de substitution présentent alors un comportement d’absorption spectral pour des ondes électromagnétiques eW dans le domaine infrarouge, lequel comportement est similaire à celui d’agents anesthésiques, au moins dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB. La et la illustrent le coefficient de transmission Tr(λ) de cinq agents anesthésiques courants dans le commerce (en haut) ainsi que l’extinction Ex(λ) de deux gaz de substitution partiellement fluorés (en bas), à savoir de l’agent propulseur R134a (tétrafluoroéthane) et de l’agent propulseur R227ea (heptafluoropropane). L’extinction Ex(λ) est indiquée sur l’axe y droit.
Le gaz de substitution utilisé Eg peut être manipulé plus facilement que le ou un ou chaque agent anesthésique à détecter. Cela signifie qu’au moins l’une des propriétés suivantes est assurée, idéalement toutes les propriétés :
  • le gaz de substitution Eg présente une réactivité chimique plus faible, c’est-à-dire est moins réactif chimiquement, que l’agent anesthésique. Idéalement, le gaz de substitution Eg est chimiquement inerte, au moins par rapport à chaque substance qui est utilisée dans le capteur 100.
  • Le gaz de substitution Eg est gazeux dans tout le domaine de température considéré. En cas d’utilisation dans un espace fermé, ce domaine de température (en cas de température de pièce courante) est compris de préférence entre 10 °C et 40 °C.
  • Le gaz de substitution Eg change moins fortement au cours du temps que l’agent anesthésique, même en cas d’exposition prolongée à des ondes électromagnétiques eW dans le domaine infrarouge. Idéalement, le gaz de substitution Eg ne change pas du tout.
Dans un mode de réalisation préféré, la chambre de détection 4 est remplie d’un mélange d’un gaz, lequel présente un comportement d’absorption similaire à celui d’au moins un agent anesthésique à détecter, ainsi que d’un gaz de dilution, qui présente dans tout le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB une transmission supérieure à 0,9. On utilise comme gaz de dilution par exemple de l’azote (N2). Dans tout le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB, l’azote présente une transmission Tr supérieure à 0,99, et n’influence donc pratiquement pas la production de l’effet acoustique. Cependant, l’addition du gaz de dilution a pour résultat que les ondes électromagnétiques eW dans la chambre de détection 4 sont absorbées moins fortement et l’effet acoustique est donc plus fort. Le mélange du gaz de substitution à proprement parler et du gaz de dilution fait office de gaz de substitution Eg, lequel présente dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB un chevauchement spectral supérieur à 0,2.
Les, objets, éléments, composants, grandeurs et paramètres suivants sont référencés dans les figures :
1 : source de rayonnement, émet des ondes IR
2 : boîtier du capteur photoacoustique 100
3 : chambre d’échantillon, reçoit un échantillon Gp d’un mélange gazeux à analyser
4 : chambre de détection étanche aux fluides, contient le gaz de substitution Eg
5 : fenêtre devant la chambre de détection 4
6 : récepteur de référence, fournit un facteur de correction
7 : récepteur acoustique sous la forme d’un microphone, mesure l’effet acoustique que les ondes électromagnétiques eW produisent dans la chambre de détection 4
8 : unité d’évaluation, reçoit des signaux du microphone 7 et du récepteur de référence 6 et éventuellement du capteur de pression 13, a accès en lecture à la mémoire de données 9
9 : mémoire de données, contient pour chaque gaz à détecter respectivement au moins une relation de concentration entre le signal de microphone et la concentration de gaz cible
10 : entrée dans la chambre d’échantillon 3, protégée par un filtre mécanique
11 : commutateur, à l’aide duquel un utilisateur peut sélectionner un agent anesthésique à détecter
12 : modulateur, module les ondes électromagnétiques eW rayonnées par la source de rayonnement 1
13 : capteur de pression, qui mesure la pression dans la chambre d’échantillon 3
14 : filtre passe-bande optique entre la source de rayonnement 1 et la chambre d’échantillon 3
15 : unité d’alimentation en tension du capteur 100
16 : thermomètre, mesure la température de l’environnement autour du capteur 100
100 : capteur photoacoustique, comporte la source de rayonnement 1, le filtre passe-bande 14, le modulateur 12, la chambre d’échantillon 3, la chambre de détection 4, la fenêtre 5, le récepteur de référence 6, le récepteur acoustique 7, le thermomètre 16, l’unité d’évaluation 8, la mémoire de données 9, le commutateur 11, l’unité d’alimentation en tension 15 et le boîtier 2
Eg. : gaz de substitution dans la chambre de détection 4
eW : ondes électromagnétiques, émises par la source de rayonnement 1, traversent la chambre d’échantillon 3 et la chambre de détection 4
Ex[x] = Ex[x](λ) : extinction (coefficient d’absorption) du gaz x en fonction de la longueur d’onde λ, est un nombre >= 0
Gp : échantillon gazeux, à analyser en termes d’agent anesthésique, dans la chambre d’échantillon 3
λmax : limite supérieure du domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB, par exemple égale à 10 μm
λmin : limite inférieure du domaine de longueurs d’onde de gaz cible ZWB, par exemple égale à 7 μm
Tr[x] = Tr[x](λ) : transmission (coefficient de transmission) du gaz x, proportion de l’intensité après le passage du gaz x en fonction de la longueur d’onde λ, est un nombre compris entre 0 et 1
Um : environnement, qui peut contenir un agent anesthésique, lequel doit être détecté, est en communication fluidique avec la chambre d’échantillon 3
ZWB : domaine de longueurs d’onde de gaz cible, dans lequel un gaz cible à détecter atténue les ondes électromagnétiques eW, va de λminà λmax
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (11)

  1. Capteur photoacoustique (100) servant à la détection d’au moins un gaz cible dans une région (Um),
    le capteur (100) comportant
    • une source de rayonnement (1),
    • une chambre d’échantillon (3),
    • une chambre de détection (4) et
    • un récepteur acoustique (7), en particulier un microphone,
    la chambre d’échantillon (3)
    • étant en communication fluidique avec la région (Um) et
    • étant configurée pour recevoir un échantillon gazeux (Gp) à partir de la région (Um),
    la chambre de détection (4) étant étanchéifiée de manière étanche aux fluides vis-à-vis de l’environnement de la chambre de détection (4),
    la source de rayonnement (1) étant configurée pour rayonner des ondes électromagnétiques (eW) en direction de la chambre d’échantillon (3),
    le domaine de longueurs d’onde des ondes électromagnétiques rayonnées (eW) comportant un domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB) dans lequel le gaz, ou chaque gaz, cible à détecter atténue l’intensité d’ondes électromagnétiques (eW),
    le capteur (100) étant configuré de telle sorte que
    • des ondes électromagnétiques rayonnées (eW) traversent la chambre d’échantillon (3) et la chambre de détection (4) et
    • les ondes électromagnétiques (eW) déclenchent un effet acoustique dans la chambre de détection (4) lors de la traversée de la chambre de détection (4), lequel effet acoustique est en corrélation avec l’intensité des ondes électromagnétiques (eW) traversant la chambre de détection (4),
    le récepteur acoustique (7) étant configuré
    • pour mesurer une mesure de l’effet acoustique déclenché par les ondes électromagnétiques (eW) dans la chambre de détection (4) et
    • pour générer un signal pour l’effet acoustique mesuré,
    la chambre de détection (4)
    • étant exempte du gaz, ou de chaque gaz, cible à détecter et
    • étant remplie d’un gaz de substitution (Eg),
    et, au moins à une température ambiante comprise entre 10 °C et 40 °C,
    • le gaz de substitution (Eg) étant moins chimiquement réactif que le gaz, ou chaque gaz, cible à détecter et
    • le chevauchement spectral dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB) entre le gaz, ou au moins un gaz, cible à détecter et le gaz de substitution (Eg) étant supérieur à 0,2, de préférence supérieur à 0,35, de manière particulièrement préférée supérieur à 0,5, et
    le chevauchement spectral entre le gaz cible et le gaz de substitution (Eg) étant une mesure, normalisée dans le domaine entre 0 et 1, de la coïncidence entre le profil spectral de la transmission du gaz cible et le profil spectral de la transmission du gaz de substitution (Eg) dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB).
  2. Capteur photoacoustique (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que
    le gaz de substitution (Eg) est gazeux à une température ambiante comprise entre 10 °C et 40 °C,
    et ce à la fois lorsque des ondes électromagnétiques (eW) traversent la chambre de détection (4) et lorsqu’aucune onde électromagnétique (eW) ne traverse la chambre de détection (4).
  3. Capteur photoacoustique (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz de substitution (Eg) est chimiquement plus stable que le gaz, ou chaque gaz, cible à détecter.
  4. Capteur photoacoustique (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur (100) est configuré de telle sorte que le domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB) comporte le domaine de 7 μm à 10 μm.
  5. Capteur photoacoustique (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz de substitution (Eg) comporte un hydrocarbure partiellement fluoré, en particulier du tétrafluoroéthane ou de l’heptafluoropropane.
  6. Capteur photoacoustique (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz de substitution (Eg) comporte un gaz de dilution, en particulier de l’azote, lequel présente dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB) une transmission supérieure à 0,9, de préférence supérieure à 0,95, de manière particulièrement préférée supérieure à 0,99.
  7. Capteur photoacoustique (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que
    le capteur (100) comporte un récepteur de référence (6),
    le récepteur de référence (6) étant configuré
    • pour mesurer une mesure de l’intensité des ondes électromagnétiques (eW) traversant la chambre de détection (4) dans un domaine de longueurs d’onde de référence,
    • ce domaine de longueurs d’onde de référence étant disjoint du domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB), et
    • pour générer un signal pour l’intensité mesurée.
  8. Capteur photoacoustique (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que
    le capteur (100) comporte une mémoire de données (9) et une unité d’évaluation (8) traitant les données,
    une relation de concentration pouvant être évaluée par un calculateur entre
    • la concentration de ce gaz cible dans la chambre d’échantillon (3) et
    • la mesure mesurable de l’effet acoustique déclenché dans la chambre de détection (4)
    étant mémorisée dans la mémoire de données (9) pour au moins un gaz cible à détecter et
    l’unité d’évaluation (8) étant configurée pour déterminer la concentration du gaz, ou d’un gaz, cible dans la chambre d’échantillon (3) en fonction du signal du récepteur acoustique (7) et à l’aide de la relation de concentration.
  9. Capteur photoacoustique (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que
    le capteur (100) comporte une unité de sélection (11) utilisable par un être humain,
    l’unité de sélection (11) étant configurée pour détecter une sélection d’un gaz cible à détecter,
    une relation de concentration pouvant être évaluée par un calculateur étant respectivement mémorisée dans la mémoire de données (9) pour au moins deux gaz cibles différents qui peuvent être sélectionnés au moyen de l’unité de sélection et
    l’unité d’évaluation (8) étant configurée pour déterminer la concentration du gaz cible sélectionné dans la chambre d’échantillon (3) et pour utiliser à cet effet la relation de concentration qui est mémorisée dans la mémoire de données (9) pour le gaz cible sélectionné.
  10. Utilisation d’un capteur (100) selon l’une des revendications précédentes pour la détection d’au moins un agent anesthésique (Sev, Enf, Des, Hal, Iso) ou d’un solvant, le domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB) comportant le domaine de 7 μm à 10 μm.
  11. Procédé de détection d’au moins un gaz cible dans une région (Um) à l’aide d’un capteur photoacoustique (100) qui comporte
    • une source de rayonnement (1),
    • une chambre d’échantillon (3),
    • une chambre de détection (4) et
    • un récepteur acoustique (7), en particulier un microphone,
    un domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB), dans lequel le gaz, ou chaque gaz, cible à détecter atténue l’intensité d’ondes électromagnétiques (eW), étant prédéfini,
    la chambre de détection (4)
    • étant étanchéifiée de manière étanche aux fluides vis-à-vis de l’environnement de la chambre de détection (4),
    • étant exempte du gaz, ou de chaque gaz, cible à détecter et
    • recevant un gaz de substitution (Eg),
    le procédé comportant les étapes suivant lesquelles
    • un état est provoqué, dans lequel un échantillon gazeux (Gp) s’écoule à partir de la région (Um) dans la chambre d’échantillon (3),
    • la source de rayonnement (1) rayonne des ondes électromagnétiques (eW) en direction de la chambre d’échantillon (3),
    le domaine de longueurs d’onde des ondes électromagnétiques rayonnées comportant le domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB),
    • des ondes électromagnétiques rayonnées (eW) traversent la chambre d’échantillon (3) et la chambre de détection (4) et
    • les ondes électromagnétiques (eW) déclenchent un effet acoustique dans la chambre de détection (4) lors de la traversée de la chambre de détection (4), lequel effet acoustique est en corrélation avec l’intensité des ondes électromagnétiques (eW) traversant la chambre de détection (4),
    • le récepteur acoustique (7) mesure une mesure de l’effet acoustique déclenché par les ondes électromagnétiques (eW) dans la chambre de détection (4) et
    • le récepteur acoustique (7) génère un signal pour l’effet acoustique mesuré,
    et, au moins à une température ambiante comprise entre 10 °C et 40 °C,
    • le gaz de substitution (Eg) étant moins chimiquement réactif que le gaz, ou chaque gaz, cible à détecter et
    • le chevauchement spectral dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB) entre le gaz, ou au moins un gaz, cible à détecter et le gaz de substitution (Eg) étant supérieur à 0,2, de préférence supérieur à 0,35, de manière particulièrement préférée supérieur à 0,5, et
    le chevauchement spectral entre le gaz cible et le gaz de substitution (Eg) étant une mesure, normalisée dans le domaine compris entre 0 et 1, de la coïncidence entre le profil spectral de la transmission du gaz cible et le profil spectral de la transmission du gaz de substitution (Eg) dans le domaine de longueurs d’onde de gaz cible (ZWB).
FR2107596A 2020-07-21 2021-07-13 Capteur photoacoustique à gaz de substitution et procédé de détection le mettant en œuvre Pending FR3112857A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020119094 2020-07-21
DE102020119094.8 2020-07-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3112857A1 true FR3112857A1 (fr) 2022-01-28

Family

ID=79179454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2107596A Pending FR3112857A1 (fr) 2020-07-21 2021-07-13 Capteur photoacoustique à gaz de substitution et procédé de détection le mettant en œuvre

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11555780B2 (fr)
DE (1) DE102021118119A1 (fr)
FR (1) FR3112857A1 (fr)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114994161B (zh) * 2022-05-26 2023-11-07 广州禾信仪器股份有限公司 交通工具舱室气体检测装置、方法、控制装置和存储介质
DE102022003632A1 (de) 2022-09-30 2024-04-04 Marc-Simon Bahr Photoakustischer Sensor zur Bestimmung von erdgastypischen Methan-Konzentrationen und Methan-Hauptisotopologen-Konzentrationen
JP2024080740A (ja) * 2022-12-05 2024-06-17 日立グローバルライフソリューションズ株式会社 匂い検出システム、及び匂い検出方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19713928C1 (de) 1997-04-04 1998-04-09 Draegerwerk Ag Meßvorrichtung zur Infrarotabsorption
DE102007044179B3 (de) 2007-09-15 2008-07-03 Dräger Safety AG & Co. KGaA Prüfadapter für ein Gasmessgerät
US8085403B2 (en) * 2008-08-21 2011-12-27 Honeywell International Inc. Photoacoustic sensor
DE102012210090B4 (de) 2012-06-15 2014-01-02 Dräger Safety AG & Co. KGaA Teststation für tragbare Gasmessgeräte
DE102012217479B3 (de) 2012-09-26 2013-10-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Gassensor und Verfahren zu dessen Verwendung
DE102013014994A1 (de) 2013-09-09 2015-03-12 Dräger Safety AG & Co. KGaA Elektrochemischer Gassensor, flüssiger Elektrolyt und Verwendung eines flüssigen Elektrolyten in einem elektrochemischen Gassensor
DE102014018681B3 (de) 2014-12-18 2015-10-29 Dräger Safety AG & Co. KGaA Gassensor und Verfahren zur Herstellung eines Messelementes
DE202015002315U1 (de) * 2015-03-27 2015-05-06 Infineon Technologies Ag Gassensor
DE102016216875A1 (de) 2015-09-07 2017-03-09 Infineon Technologies Ag Vorrichtung und Verfahren für eine In-situ-Kalibrierung eines photoakustischen Sensors
AT520793B1 (de) * 2017-12-28 2021-02-15 Avl List Gmbh Messvorrichtung zur Ermittlung einer Messgröße eines Messgases
DE102018112341B4 (de) * 2018-05-23 2023-03-30 Infineon Technologies Ag Photoakustischer gassensor und verfahren zum betreiben eines photoakustischen gassensors
EP3650835A1 (fr) * 2018-11-12 2020-05-13 Infineon Technologies AG Agencement de filtres optiques empilés pour un dispositif de spectrométrie photoacoustique destiné à détecter des gaz multiples et dispositif de spectrométrie photoacoustique
EP3693725B1 (fr) * 2019-02-11 2021-04-07 Infineon Technologies AG Capteur photo-acoustique

Also Published As

Publication number Publication date
US20220026346A1 (en) 2022-01-27
DE102021118119A1 (de) 2022-01-27
US11555780B2 (en) 2023-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3112857A1 (fr) Capteur photoacoustique à gaz de substitution et procédé de détection le mettant en œuvre
JP4615129B2 (ja) 赤外線ガスアナライザ及び当該アナライザの作動方法
US4557603A (en) Detection means for the selective detection of gases, based on optical spectroscopy
US7091869B2 (en) Optoacoustic measuring arrangement and use thereof
CA2735370C (fr) Appareil ameliore et procede permettant de mesurer la concentration de gaz dans une chambre de sterilisation
US20080212100A1 (en) Sono-Photonic Gas Sensor
EP1886118A1 (fr) Nouvelle alarme basee sur un laser infrarouge
JP2013011620A (ja) 未知の複合混合物を迅速かつ正確に定量化する装置及び方法
EP3139152A1 (fr) Détecteur de méthane optique utilisant des harmoniques superieures pour la determination de la concentration de methane
US8939006B2 (en) Photoacoustic detector with long term drift compensation
EP0834732A2 (fr) Analyseur de gaz
CN108139319A (zh) 消除噪声式检测器
EP4010685A1 (fr) Procédé d'analyse d'un gaz par un capteur optique
US8806916B2 (en) Photo-acoustic, multi-band, multi-cavity gas detection system
EP3494560B1 (fr) Détecteur de fumée, de gaz ou de particules, système et procédé de détection de fumée, de gaz ou de particules
US6834536B2 (en) Probe for measuring alcohol in liquids
EP2941631B1 (fr) Capteur de concentration de co2
CA2634550A1 (fr) Procede de mesure et d'alerte fiabilisees et individualisees de pollutions de l'air et dispositif associe
US7894069B2 (en) Respirator end-of-service life probe
FR3054916A1 (fr) Detecteur de fumee, systeme et procede de detection de fumee
JP2000187786A (ja) 火災検出装置及び火災検出装置における汚れ補償方法
FR3051250A1 (fr) Resonateur optique pour un dispositif de capteur servant a detecter un fluide et dispositif de capteur pour sa mise en œuvre ainsi que procede de detection
JP3726691B2 (ja) 赤外線ガス分析装置
Elia et al. Trace gas sensing using quantum cascade lasers and a fiber-coupled optoacoustic sensor: Application to formaldehyde
CN118129919A (zh) 具有高接受角以用于气体检测的小形状因数光谱选择性吸收体

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4