WO2015193625A1 - Instrument et procédé de mesure de la concentration d'ozone - Google Patents

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WO2015193625A1
WO2015193625A1 PCT/FR2015/051623 FR2015051623W WO2015193625A1 WO 2015193625 A1 WO2015193625 A1 WO 2015193625A1 FR 2015051623 W FR2015051623 W FR 2015051623W WO 2015193625 A1 WO2015193625 A1 WO 2015193625A1
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chamber
instrument
detection means
light
light source
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PCT/FR2015/051623
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Thierry TONNELIER
Rony Akiki
François CROISE
Richard PARQUET
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Environnement Sa
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to an instrument and a method for measuring the concentration of a gas such as ozone in a gas sample.
  • An ozone measurement instrument calculates the ozone concentration in the air using Beer Lambert's law which determines the concentration of ozone according to the absorption ultraviolet (UV) radiation.
  • UV absorption ultraviolet
  • the absorption spectrum of ozone is between 220 and 290 nm and the absorption maximum is at the wavelength of 253.7 nm.
  • An instrument of this type generally includes:
  • an electrical light source configured to emit ultraviolet radiation into the chamber
  • a means for detecting light energy at one end of the chamber also called “measuring” detection means
  • a means for calculating the ozone concentration from the output signal of the detection means a means for calculating the ozone concentration from the output signal of the detection means.
  • the gas to be analyzed flows in the measurement chamber and the ozone molecules contained in the samples absorb at least a portion of the UV radiation specific to the absorption length of the ozone. Due to this absorption, the light energy in the chamber decreases as one moves away from the light source.
  • the measurement detection means is used to determine the remaining luminous energy at the output of the chamber, that is to say the light energy that has been emitted by the light source and that has not been absorbed by the ozone contained in the gas circulating in the chamber.
  • the output signal provided by the detecting means is generally a current value i mes -
  • reference detection means In order to take into account the background noise and to optimize the measurement of the ozone concentration, it is known to equip an instrument of the aforementioned type with another detection means called “reference" detection means.
  • This reference detection means is configured to detect the light energy emitted by the light source at a fixed factor, that is to say at the entrance of the chamber.
  • the reference detection means provides an output signal which is a current value t which is subtracted from i mes so as to obtain a corrected current value i cor -
  • This value i cor is used to determine the concentration of ozone in the air or gas sample by the Beer Lambert equation.
  • the ozone concentration is calculated from a value i cor representative of the light energy detected at the outlet of the chamber when the sample containing ozone to be measured circulates in the chamber, and a value i 0C representative of the light energy detected at the outlet of the chamber when the ozone-free sample circulates in the chamber.
  • the sample passes through a filter purifier designed to remove ozone from the sample.
  • the present invention provides a simple, effective and economical solution to this need.
  • the invention proposes for this purpose an instrument for measuring the concentration of a gas, such as ozone, in a gas sample, comprising:
  • an electrical light source configured to emit light into the chamber at a wavelength included in the absorption spectrum of the gas
  • control means configured to receive the output signal of the first detection means and to regulate at least one operating parameter of the light source as a function of this output signal, so as to that the light energy at the entrance of the chamber is substantially constant during operation.
  • the invention is particularly advantageous because it allows to maintain constant light energy at the entrance of the chamber. This is made possible by the regulating means which is connected to the first detecting means for receiving information from this first detecting means, such as a current value i re f or i 0re f or a voltage value u re t or u 0re f- a variation of the light energy at the entrance of the chamber leads to a variation of this current or voltage value.
  • a substantially constant light energy at the entrance of the chamber causes a current or voltage value at the output of the first substantially constant detection means.
  • the regulating means is configured to regulate at least one operating parameter of the light source so that the light energy at the input of the chamber is substantially constant, that is, so that the current value or voltage output of the first detection means is substantially constant.
  • Light energy control increases the sensitivity of the instrument to measure concentrations below ppb (parts per billion).
  • the invention thus differs from the prior art in particular in that the output signal of the first (reference) detection means is transmitted to the control means and used by the latter to regulate at least one operating parameter of the light source. .
  • this output signal is only used to correct the measurement of the light energy detected by the second (measurement) detection means and to calculate the concentration of gas in the sample, as explained in FIG. who is before.
  • the invention is particularly suitable for measuring the concentration of ozone in a gas sample, it is not limited to this particular application.
  • the entry of the chamber means an end of the chamber through which enters the light emitted by the source and output of the chamber an end through which this light.
  • the chamber may have a rectilinear elongate shape or comprise at least one elbow (in which at least one reflection of the light radiation takes place).
  • the chamber has an elongated rectilinear shape, its optical input is located at one longitudinal end and its optical output at its opposite longitudinal end. The flow direction of the fluid to be analyzed in the chamber is of no importance.
  • the regulating means is configured to regulate the voltage and / or the supply current of the light source.
  • the control means is thus configured to control the voltage, current or power (voltage and current) of the power supply of the light source.
  • the regulating means is configured to regulate the temperature of the light source.
  • the instrument may include a resistive conductive element, such as a resistor, which is mounted near the light source and is electrically powered to vary its temperature.
  • the light source is not intended to be heated at a constant temperature.
  • the temperature of the light source is regulated, as a function of the output signal of the first detection means, so that the light energy at the entrance of the chamber is constant.
  • the maximum heating temperature of the light source is advantageously determined so as not to affect the service life of the latter.
  • the light source comprises at least one LED (or LED).
  • This LED preferably emits radiation at a wavelength of between 220 and 290 nm. It is for example 255 nm, which corresponds to the maximum absorption of ozone.
  • the first detection means can be mounted near the entrance of the chamber.
  • the first detection means can be oriented so as to detect the light energy at the entrance of the chamber without modification of the optical path of the light emitted by the source.
  • at least one optical element such as an inclined splitter plate, is mounted downstream of the light source to deflect a portion of the light energy emitted by the source to the first detection means.
  • the first detection means may be mounted near the exit of the chamber.
  • the instrument may include a first flow chamber of the gas sample and a second chamber, each chamber having an inlet and an outlet.
  • the light source may be located in the vicinity of the chamber inlets, the first detection means may be located at the outlet of the second chamber, and the second detection means may be located at the outlet of the first chamber. .
  • the light energy at the entrance of the first and second chambers is substantially identical to the light energy at the outlet of the second chamber because no gas is intended to circulate in this second chamber. The measurement of the light energy at the exit of the second chamber by the first detection means therefore amounts to measuring the light energy at the entrance of the first and second chambers.
  • the first and second detection means comprise photodiodes.
  • the instrument may comprise means for supplying the DC or pulsed light source.
  • the advantage of feeding a light source such as an LED by a pulsed current is that it limits the heating of this source and can therefore increase its life.
  • the present invention also relates to a method for measuring the concentration of a gas, such as ozone, in a gas sample, characterized in that it comprises the steps of:
  • This measurement method is advantageously implemented by means of the aforementioned measuring instrument.
  • Steps e) and f) can be performed simultaneously.
  • FIG. 1 is a schematic view in axial section of an instrument for measuring the concentration of ozone
  • FIG. 2 is an enlarged view of part of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an instrument for measuring the concentration of ozone;
  • FIG. 4 is a block diagram of the regulating means of the measuring instrument according to the invention.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 2 and showing an alternative embodiment of the measuring instrument
  • - Figures 6 to 9 are very schematic views showing different configurations of a measuring instrument according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 schematically show an instrument 10 for measuring ozone in a gas sample.
  • This instrument 10 essentially comprises a chamber 12 for circulating the sample, a light source 14, two independent light energy detection means 16, 17, and means for power supply and calculation of the concentration. ozone. All these elements are generally mounted in a housing that is preferably lightweight (for example less than 10kg) and compact to be easily transportable.
  • the chamber 12 has an elongated shape and comprises at a first longitudinal end or a rear end (on the right in the drawing) an orifice 18 for feeding the chamber with the sample, and at its opposite longitudinal end or front end (on the left ) an orifice 20 for evacuating the sample from the chamber.
  • the chamber 12 is for example fed with the sample at a flow rate of the order of 1 L / min.
  • the chamber has a rectilinear shape (direct optical path) but could have another shape such as a U-shaped for example.
  • the chamber 12 comprises three straight portions interconnected by bent portions (optical path with multiple reflections).
  • the chamber 12 is here formed by a tubular piece 22 which is surrounded by another tubular piece 24 of protection.
  • the instrument 10 comprises two bases, respectively front 26 and rear 28, at the longitudinal ends of the chamber 12.
  • the front base 26 (on the left in the drawing) is fixed at the front ends of the tubular pieces 22, 24 and rear base 28 (right) is attached to the rear ends of the tubular pieces 22, 24.
  • the front base 26 carries two electronic boards 30, 32, a first electronic board 30 which carries the light source which here a LED 14 to UV radiation, 12-volt power supply for example, and the second electronic card 32 carrying one of the means detection which is here a photodiode 16 called photodiode reference. Since the LED is selective because it emits light radiation whose wavelength range is relatively narrow, the photodiodes are not necessarily selective and can be broad-spectrum detection, so as to be less expensive.
  • the base 26 comprises a first cylindrical bore 34 coaxial with the chamber 12 and which passes through the base.
  • the bore 34 thus opens on two opposite faces, respectively front and rear, of the base 26, the rear outlet of the bore 34 communicating with the front end of the chamber 12, which is its input.
  • the electronic card 30 is fixed on the front face of the base 26 so that the LED 14 is housed in the front end of the bore 34.
  • the LED 14 is aligned axially with the chamber 12.
  • the base 26 comprises a second cylindrical bore 36 perpendicular to the first bore 34 and connected thereto, substantially in the middle, so that the bores 34, 36 substantially form an inverted T.
  • the lower end of the bore 36 is thus connected to the first bore 34, its upper end opening on an upper face of the base 26.
  • the electronic card 32 is fixed on this upper face of the base 26 so that that the photodiode 16 is housed in the upper end of the bore 36.
  • the photodiode 16 is thus oriented at 90 ° with respect to the LED 14.
  • a separating plate 38 is mounted in the connection zone of the bores 34, 36 and is inclined at 45 ° with respect to the LED 14, so that approximately 50% of the light energy emitted by the LED 14 passes through the blade 38 and the rest of the light energy is reflected (at 90 °) to the photodiode 16.
  • An entille 40 is here mounted in the bore 36, halfway between the blade 38 and the photodiode 16.
  • the rear base 26 carries an electronic card 42 which carries the other detection means which is here also a photodiode 17 called measuring photodiode.
  • the rear base 28 comprises a cylindrical bore 44 coaxial with the chamber 12 and which passes through the base.
  • the bore 44 thus opens on two opposite faces, respectively front and rear, of the base 28, the front outlet of the bore 44 communicating with the rear end of the chamber 12, which is here its output.
  • the electronic card 42 is fixed on the rear face of the base 28 so that the photodiode 17 is housed in the rear end of the bore 44. The photodiode 17 is thus aligned axially with the chamber 12.
  • the reference photodiode 16 is intended to detect the light energy at the inlet of the chamber 12, and that the measurement photodiode 17 is intended to detect the light energy at the exit of the chamber.
  • the inlet of the chamber 12 is meant the end of the chamber through which the light radiation emitted by the LED is intended to enter, and the exit of the chamber the end of the chamber through which the light emitted by the LED is meant to go out.
  • the inlet of the chamber corresponds to the end of the chamber 12 through which the sample exits (through the orifice 20) and the outlet of the chamber corresponds to the end of the chamber through which between the sample (through port 18).
  • FIG. 3 represents a schematic diagram of the measuring instrument 10, in which elements described above, such as the chamber 12 with its input 18 and its output 20, the LED 14 are found. , and the photodiodes 16, 17.
  • the orifice 18 of the chamber 12 is here located at the front of the instrument 10, on the side of the LED 14 and the photodiode 16.
  • the orifice 20 from bedroom 12 is so located at the rear of the instrument 10, the side of the photodiode 17.
  • the inlet of the chamber 12 corresponds to the end of the chamber through which between the sample (through the orifice 18) and the exit of the chamber corresponds to the end of the chamber through which the sample exits (through the orifice 20).
  • the orifice 18 of the chamber 12 is connected by a tube 46 to an outlet of a three-way solenoid valve 48.
  • An inlet of this solenoid valve 48 is connected by a tube 50 to a source of the sample whose ozone concentration is to be measured, and the other input of the solenoid valve 48 is connected to this same source by a filter 52 which purifies ozone (or a source of gas that does not have gas to analyze).
  • the orifice 20 of the chamber 12 is connected to a pump 54 configured to suck the sample from its source and circulate it in the chamber 12.
  • the instrument 10 comprises a means 56 for supplying electrical power to the various electrical equipment of the instrument 10 such as in particular the photodiodes 16, 17, the pump 54, the solenoid valve 48, etc.
  • the instrument 10 further comprises a means 58 for calculating or measuring the ozone concentration, which is connected to the photodiodes 16, 17 and which is configured to receive information such as output signals from these photodiodes in order to treat, as will be described in more detail in the following.
  • the instrument 10 further comprises means 60 for regulating at least one operating parameter of the LED 14 so that the light energy at the input of the chamber 12 is substantially constant during operation.
  • the regulation means 60 is configured to receive an output signal of the reference photodiode 16. The control of the light energy makes it possible to increase the sensitivity of the instrument 10 in order to measure lower concentrations than the ppb (preferably ⁇ 0.5 ppb).
  • the regulation means 60 is configured to regulate the voltage and / or the supply current of the LED 14.
  • the LED 14 can be powered in continuous mode or in pulsed mode (at a frequency between 1 and 100 Hz for example).
  • the regulation means 60 comprises a computer 62 which is connected by an analog / digital converter 64 and an amplifier 66 to the photodiode 1 6, and which is further connected by a digital / analog converter 68 and a controller 70 to LED 14.
  • the photodiode 1 6 is intended to send an output signal to the attention of the amplifier 66.
  • This output signal is generally a current value (i re f) or voltage (u re f).
  • the amplifier 66 is intended to amplify this signal which is then converted into a digital signal by the converter 68 before being transmitted to the computer 62.
  • This computer 62 may comprise a processor in which a control algorithm is integrated.
  • the control algorithm can be based on the following control process:
  • This computer 62 transmits a digital signal to the converter 68 which converts it into an analog signal before being transmitted to the controller 70.
  • the LED 14 can be supplied with current (l 0 ) or voltage (U 0 ), whatever the type of the output signal of the photodiode 1 6 (current or voltage).
  • the controller 70 may thus be intended to generate a current or a supply voltage for the LED 14.
  • the reference A designates an acquisition circuit that can be carried by the aforementioned electronic card 32
  • the reference B designates a control circuit that can be carried by the electronic card 30.
  • the following description includes an example of use of the measuring instrument 10, in the context of the first embodiment of the invention, that is to say a method for measuring the concentration of ozone. in a gas sample.
  • the pump 54 is actuated and the solenoid valve 48 is controlled so that the sample passes through the filter 52 before reaching the chamber 1 2.
  • the chamber 12 is thus supplied with sample however, it is ozone free.
  • the LED 14 is powered and emits UV radiation into the chamber 12.
  • the photodiodes 16, 17 are powered.
  • the photodiode 16 provides an output signal, such as ioref
  • the photodiode 17 provides an output signal, such as i 0 mes-
  • the first and second steps may last about 1 to 30 seconds.
  • the regulation means 60 receives the signal of output (i 0re f) of the photodiode 16 and determines whether the current or the supply voltage of the LED 14 is to be adjusted so that this output signal is substantially constant (a constant output signal of the photodiode 16 signifying that the light energy at the entrance of the chamber 12 is constant). If necessary, the computer 62 of the regulating means 60 determines what type of adjustment (upward or downward) of the current or the supply voltage of the LED 14 must be made, to achieve the desired result.
  • the pump 54 is actuated and the solenoid valve 48 is controlled so that the sample passes more by the filter 52 but by the tube 50.
  • the chamber 12 is thus fed unfiltered sample.
  • the LED 14 is powered and emits UV radiation into the chamber.
  • the photodiodes 16, 17 are powered.
  • the photodiode 16 provides an output signal, such as i re f
  • the photodiode 17 provides an output signal, such as i mes - These steps can last about 1 to 30 seconds.
  • the complete cycle can take about 2 to 60 seconds.
  • the 60 receives the output signal (i ref ) of the photodiode 16 and determines whether the current or the supply voltage of the LED 14 is to be adjusted so that this output signal is substantially constant.
  • Measuring means 58 calculates the ozone concentration in the sample via Beer Lambert's Law below:
  • C [0 3 ] is the ozone concentration in ppm
  • a is a calibration coefficient of the instrument 10
  • I is the length of the chamber 12 (i.e. the optical path length ), for example between 1 and 200 cm
  • P and P 0 are pressure values, respectively the pressure of the chamber 12 and a reference pressure (1013 hPa)
  • T and T 0 are temperature values, respectively the temperature of the chamber 12 and a reference temperature (273 K).
  • the instrument 10 is equipped with temperature and pressure sensors in the chamber 12, connected to the measuring means 58, this connection being schematically represented by the arrow 71 in FIG. 3.
  • the measuring means 58 is furthermore connected to a results display system 72 such as a liquid crystal display, so that these results are readable by an operator.
  • FIG. 5 represents an alternative embodiment of the invention in which the regulation means is configured to regulate the temperature of the LED 14.
  • the control means comprises a resistive heating element, here an electrical resistance 73, which is connected to a computer (not shown), similar to that of Figure 4, which regulates the heating power.
  • This calculator is intended to receive information from the photodiode 16, as in the case of FIG. 4, and to electrically supply the resistor 73 so as to regulate the temperature of the LED 14, this regulation having the purpose, not of maintain the LED 14 at a constant temperature (as in the prior art), but to ensure that the light energy at the entrance of the chamber remains constant.
  • the calculator is able to determine if this energy is constant by the output signal of the photodiode 16, which must be constant as explained above.
  • FIGS 6 to 9 show different configurations of the measuring instrument 10 according to the invention.
  • FIG. 6 corresponds to the embodiments of FIGS. 1, 2, 4 and 5, in which reference photodiode 16 is oriented at 90 ° with respect to LED 14, photodiode 16 and LED 14. both being mounted at the inlet of the chamber 12, i.e. at a longitudinal end of the chamber.
  • the instrument 10 comprises a separating plate 38 which deflects a portion of the UV radiation of the LED 14 and which therefore modifies a part of the optical path of this radiation.
  • the reference photodiode 16 faces the LED 14 and directly detects the light energy emitted by it, without necessarily having an optical system interposed between the LED and the photodiode. Both photodiode 16 and LED 14 are mounted at the inlet of chamber 12, i.e. at a longitudinal end of the chamber.
  • the embodiment of FIG. 8 differs from that of FIG. 7 essentially in that the reference photodiode 16 is mounted at the outlet of chamber 12, that is to say at the longitudinal end of FIG. the opposite chamber to the LED 14.
  • the reference photodiode 16 detects the light energy of a UV radiation of the LED 14 which does not pass into the chamber and which is therefore not impaired by the circulation of the sample in bedroom.
  • the embodiment of Figure 9 differs from that of Figure 8 essentially in that the instrument 10 comprises a second chamber 12 ', parallel to the first chamber 12 in which the sample circulates. No gas flows in the second chamber 12 'which is filled with a gas which does not absorb at the wavelength of the gas to be measured.
  • the reference photodiode 16 is mounted at the outlet of the chamber 12 'and the measurement photodiode is mounted at the outlet of the chamber 12.
  • the reference photodiode 16 detects the light energy of a UV radiation of the LED. 14 which passes into the chamber 12 'and the measurement photodiode 17 detects the light energy of a UV radiation of the LED 14 which passes into the chamber 12.

Abstract

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

Description

Instrument et procédé de mesure de la concentration d'ozone
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un instrument et un procédé de mesure de la concentration d'un gaz tel que l'ozone dans un échantillon de gaz.
ETAT DE L'ART
Un instrument de mesure de la concentration d'ozone (ou analyseur d'ozone) calcule la concentration d'ozone dans l'air à l'aide de la loi de Beer Lambert qui détermine la concentration d'ozone en fonction de l'absorption d'un rayonnement ultraviolet (UV). Le spectre d'absorption de l'ozone se situe entre 220 et 290 nm et le maximum d'absorption se situe à la longueur d'onde de 253,7 nm.
Un instrument de ce type comprend en général :
- une chambre de circulation d'air ou d'échantillon de gaz (pour une mesure de la concentration en continu),
- une source électrique de lumière configurée pour émettre un rayonnement ultraviolet dans la chambre,
- un moyen de détection de l'énergie lumineuse à une extrémité de la chambre, aussi appelé moyen de détection « de mesure », et
- un moyen de calcul de la concentration d'ozone à partir du signal de sortie du moyen de détection.
Le gaz à analyser circule dans la chambre de mesure et les molécules d'ozone contenues dans les échantillons absorbent au moins une partie du rayonnement UV propre à la longueur d'absorption de l'ozone. Du fait de cette absorption, l'énergie lumineuse dans la chambre décroît à mesure que l'on s'éloigne de la source de lumière.
Le moyen de détection de mesure est utilisé pour déterminer l'énergie lumineuse restante en sortie de la chambre, c'est-à-dire l'énergie lumineuse qui a été émise par la source de lumière et qui n'a pas été absorbée par l'ozone contenu dans le gaz circulant dans la chambre. Le signal de sortie fourni par le moyen de détection est en général une valeur de courant imes-
Pour tenir compte du bruit de fond et optimiser la mesure de la concentration d'ozone, il est connu d'équiper un instrument du type précité d'un autre moyen de détection appelé moyen de détection « de référence ». Ce moyen de détection de référence est configuré pour détecter l'énergie lumineuse émise par la source de lumière à un facteur fixe près, c'est-à-dire à l'entrée de la chambre.
Dans la technique actuelle, le moyen de détection de référence fournit un signal de sortie qui est une valeur de courant t qui est soustraite à imes de façon à obtenir une valeur de courant corrigée icor- Cette valeur icor est utilisée pour déterminer la concentration d'ozone dans l'air ou l'échantillon de gaz par l'équation de Beer Lambert. En pratique, la concentration d'ozone est calculée à partir d'une valeur icor représentative de l'énergie lumineuse détectée à la sortie de la chambre lorsque l'échantillon contenant de l'ozone à mesurer circule dans la chambre, et une valeur i0Cor représentative de l'énergie lumineuse détectée à la sortie de la chambre lorsque l'échantillon dépourvu d'ozone circule dans la chambre. Pour réaliser la mesure de i0Cor, l'échantillon passe à travers un filtre épurateur conçu pour retirer l'ozone de l'échantillon.
On a constaté qu'en fonctionnement l'énergie lumineuse émise par la source de lumière n'est pas constante, ce qui peut avoir des conséquences néfastes sur les mesures. Cette énergie peut varier notamment à cause du vieillissement de la source de lumière, de échauffement de la source de lumière en fonctionnement, etc.
Pour remédier à ce problème, on a déjà proposé de réguler en température la source de lumière en la chauffant ou en la refroidissant. La source de lumière est ainsi maintenue à une température constante pour limiter l'influence des variations de température sur l'énergie lumineuse émise. Cependant, les moyens de refroidissement d'une source de lumière sont en général très coûteux et donc peu utilisés. On préfère en général chauffer la source de lumière, à une température de 40 ou 50 °C par exemple. Cependant, cette solution n'est pas toujours envisageable, en particulier pour les sources de lumière sensibles à la chaleur comme c'est le cas d'une DEL (pour diode électroluminescente, ou LED). Il n'est en effet pas possible de chauffer une DEL à 40 ou 50° C car œla réduirait sa durée de vie significativement.
Il existe donc un réel besoin d'une technologie permettant de résoudre le problème de variation de l'énergie lumineuse émise par la source de lumière de l'instrument en fonctionnement, en particulier par une diode électroluminescente ou LED
La présente invention apporte une solution simple, efficace et économique à ce besoin.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention propose à cet effet un instrument de mesure de la concentration d'un gaz, tel que l'ozone, dans un échantillon de gaz, comportant :
- au moins une chambre de circulation dudit échantillon de gaz,
- une source électrique de lumière configurée pour émettre de la lumière dans la chambre, à une longueur d'onde comprise dans le spectre d'absorption du gaz,
- un premier moyen de détection de l'énergie lumineuse à une entrée de la chambre,
- un second moyen de détection de l'énergie lumineuse à une sortie de la chambre, et
- un moyen de calcul de la concentration du gaz à partir des signaux de sortie des premier et second moyens de détection,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de régulation configuré pour recevoir le signal de sortie du premier moyen de détection et pour réguler au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière en fonction de ce signal de sortie, de façon à ce que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit sensiblement constante en fonctionnement. L'invention est particulièrement avantageuse car elle permet de maintenir constante l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre. Ceci est rendu possible par le moyen de régulation qui est relié au premier moyen de détection pour recevoir des informations de ce premier moyen de détection, telles qu'une valeur de courant iref ou i0ref ou une valeur de tension uret ou u0ref- Une variation de l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre entraîne une variation de cette valeur de courant ou de tension. Autrement dit, une énergie lumineuse sensiblement constante à l'entrée de la chambre entraîne une valeur de courant ou de tension en sortie du premier moyen de détection, sensiblement constante. Le moyen de régulation est configuré pour réguler au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière pour que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit sensiblement constante, c'est-à-dire pour que la valeur de courant ou de tension en sortie du premier moyen de détection soit sensiblement constante. Le contrôle de l'énergie lumineuse permet d'accroître la sensibilité de l'instrument dans le but de mesurer des concentrations inférieures au ppb (partie par milliard).
L'invention diffère ainsi de la technique antérieure notamment en ce que le signal de sortie du premier moyen de détection (de référence) est transmis au moyen de régulation et utilisé par ce dernier pour réguler au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière. Au contraire, dans la technique antérieure, ce signal de sortie est uniquement utilisé pour corriger la mesure de l'énergie lumineuse détectée par le second moyen de détection (de mesure) et calculer la concentration de gaz dans l'échantillon, comme expliqué dans ce qui précède.
Bien que l'invention soit particulièrement adaptée à la mesure de la concentration d'ozone dans un échantillon de gaz, elle ne se limite pas à cette application particulière.
Dans la présente demande, on entend par entrée de la chambre une extrémité de la chambre par laquelle rentre la lumière émise par la source et sortie de la chambre une extrémité par laquelle sort cette lumière. La chambre peut avoir une forme allongée rectiligne ou comporter au moins un coude (dans lequel au moins une réflexion du rayonnement lumineux a lieu). Dans le cas où la chambre a une forme rectiligne allongée, son entrée optique est située à une extrémité longitudinale et sa sortie optique à son extrémité longitudinale opposée. Le sens de circulation du fluide à analyser dans la chambre n'a aucune importance.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le moyen de régulation est configuré pour réguler la tension et/ou le courant d'alimentation de la source de lumière. Le moyen de régulation est ainsi configuré pour contrôler la tension, le courant ou la puissance (tension et courant) d'alimentation électrique de la source de lumière.
En variante ou en caractéristique additionnelle, le moyen de régulation est configuré pour réguler la température de la source de lumière. Pour cela, l'instrument peut comprendre un élément conducteur résistif, tel qu'une résistance, qui est monté à proximité de la source de lumière et qui est alimenté électriquement pour faire varier sa température. Au contraire de la technique antérieure, la source de lumière n'est pas destinée à être chauffée à une température constante. Au contraire, la température de la source de lumière est régulée, en fonction du signal de sortie du premier moyen de détection, pour que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit constante. La température maximale de chauffage de la source de lumière est avantageusement déterminée pour ne pas affecter la durée de vie de celle-ci.
De préférence, la source de lumière comprend au moins une DEL (ou LED). Cette DEL émet de préférence un rayonnement à une longueur d'onde comprise entre 220 et 290nm. Elle est par exemple de 255nm, qui correspond au maximum d'absorption de l'ozone.
Le premier moyen de détection peut être monté au voisinage de l'entrée de la chambre.
Le premier moyen de détection peut être orienté de façon à pouvoir détecter l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre sans modification du trajet optique de la lumière émise par la source. En variante, au moins un élément optique, tel qu'une lame séparatrice inclinée, est monté en aval de la source de lumière pour dévier une partie de l'énergie lumineuse émise par la source vers le premier moyen de détection.
En variante, le premier moyen de détection peut être monté au voisinage de la sortie de la chambre. Dans ce cas, l'instrument peut comprendre une première chambre de circulation de l'échantillon de gaz et une seconde chambre, chaque chambre comportant une entrée et une sortie. La source de lumière peut être située au voisinage des entrées des chambres, le premier moyen de détection peut être situé au niveau de la sortie de la seconde chambre, et le second moyen de détection peut être situé au niveau de la sortie de la première chambre. L'énergie lumineuse à l'entrée des première et seconde chambres est sensiblement identique à l'énergie lumineuse à la sortie de la seconde chambre car aucun gaz n'est destiné à circuler dans cette seconde chambre. La mesure de l'énergie lumineuse à la sortie de la seconde chambre par le premier moyen de détection revient donc à mesurer l'énergie lumineuse à l'entrée des première et seconde chambres.
De préférence, les premier et second moyens de détection comprennent des photodiodes.
L'instrument peut comprendre un moyen d'alimentation de la source de lumière en courant continu ou puisé. L'avantage de l'alimentation d'une source de lumière telle qu'une DEL par un courant puisé est que cela limite réchauffement de cette source et peut donc augmenter sa durée de vie.
La présente invention concerne également un procédé de mesure de la concentration d'un gaz, tel que l'ozone, dans un échantillon de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
a) faire circuler l'échantillon de gaz dans une chambre, depuis une entrée jusqu'à une sortie de cette chambre, b) alimenter électriquement une source électrique de lumière pour émettre de la lumière dans la chambre, à une longueur d'onde comprise dans le spectre d'absorption du gaz,
c) détecter l'énergie lumineuse à une entrée de la chambre au moyen d'un premier moyen de détection,
d) détecter l'énergie lumineuse à une sortie de la chambre au moyen d'un second moyen de détection,
e) calculer la concentration du gaz à partir de signaux de sortie des premier et second moyens de détection, et
f) réguler, en fonction d'un signal de sortie du premier moyen de détection, au moins un paramètre de fonctionnement de la source de lumière, de façon à ce que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre soit sensiblement constante en fonctionnement.
Ce procédé de mesure est avantageusement mis en œuvre au moyen de l'instrument de mesure précité.
Les étapes e) et f) peuvent être réalisées simultanément.
DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un instrument de mesure de la concentration d'ozone,
- la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 1 , - la figure 3 est un schéma de principe d'un instrument de mesure de la concentration d'ozone,
- la figure 4 est un schéma de principe du moyen de régulation de l'instrument de mesure selon l'invention,
- la figure 5 est une vue correspondant à la figure 2 et représentant une variante de réalisation de l'instrument de mesure, et - les figures 6 à 9 sont des vues très schématiques représentant différentes configurations d'un instrument de mesure selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent de manière schématique un instrument 10 de mesure d'ozone dans un échantillon de gaz.
Cet instrument 10 comprend pour l'essentiel une chambre 12 de circulation de l'échantillon, une source de lumière 14, deux moyens 16, 17 de détection d'énergie lumineuse indépendants, et des moyens d'alimentation électrique et de calcul de la concentration d'ozone. Tous ces éléments sont en général montés dans un boîtier qui est de préférence léger (par exemple inférieur à 10kg) et peu encombrant pour être facilement transportable.
La chambre 12 a une forme allongée et comprend à une première extrémité longitudinale ou extrémité arrière (à droite sur le dessin) un orifice 18 d'alimentation de la chambre avec l'échantillon, et à son extrémité longitudinale opposée ou extrémité avant (à gauche) un orifice 20 d'évacuation de l'échantillon de la chambre. La chambre 12 est par exemple alimentée avec l'échantillon à un débit de l'ordre de 1 L/min.
Dans l'exemple représenté, la chambre a une forme rectiligne (trajet optique direct) mais pourrait avoir une autre forme telle qu'une forme en U par exemple. Dans ce dernier cas, la chambre 12 comporterait trois parties rectilignes reliées entre elles par des parties coudées (trajet optique avec multi réflexions).
La chambre 12 est ici formée par une pièce tubulaire 22 qui est entourée par une autre pièce tubulaire 24 de protection.
L'instrument 10 comprend deux embases, respectivement avant 26 et arrière 28, aux extrémités longitudinales de la chambre 12. L'embase avant 26 (à gauche sur le dessin) est fixée à des extrémités avant des pièces tubulaires 22, 24 et l'embase arrière 28 (à droite) est fixée aux extrémités arrières des pièces tubulaires 22, 24. L'embase avant 26 porte deux cartes électroniques 30, 32, une première carte électronique 30 qui porte la source de lumière qui ici une DEL 14 à rayonnement UV, à alimentation 12 volts par exemple, et la seconde carte électronique 32 portant un des moyens de détection qui est ici une photodiode 16 appelée photodiode de référence. Etant donné que la DEL est sélective car elle émet un rayonnement lumineux dont la plage de longueur d'onde est relativement étroite, les photodiodes ne sont pas nécessairement sélectives et peuvent être à large spectre de détection, de façon à être moins coûteuses.
L'embase 26 comprend un premier alésage cylindrique 34 coaxial à la chambre 12 et qui traverse l'embase. L'alésage 34 débouche ainsi sur deux faces opposées, respectivement avant et arrière, de l'embase 26, le débouché arrière de l'alésage 34 communiquant avec l'extrémité avant de la chambre 12, qui est ici son entrée. La carte électronique 30 est fixée sur la face avant de l'embase 26 de façon à ce que la DEL 14 soit logée dans l'extrémité avant de l'alésage 34. La DEL 14 est alignée axialement avec la chambre 12.
L'embase 26 comprend un second alésage cylindrique 36 perpendiculaire au premier alésage 34 et relié à ce dernier, sensiblement en son milieu, de façon à ce que les alésages 34, 36 forment sensiblement un T renversé. L'extrémité inférieure de l'alésage 36 est donc reliée au premier alésage 34, son extrémité supérieure débouchant sur une face supérieure de l'embase 26. La carte électronique 32 est fixée sur cette face supérieure de l'embase 26 de façon à ce que la photodiode 16 soit logée dans l'extrémité supérieure de l'alésage 36. La photodiode 16 est ainsi orientée à 90° par rapport à la DEL 14.
Dans l'exemple représenté, une lame séparatrice 38 est montée dans la zone de liaison des alésages 34, 36 et est inclinée à 45° par rapport à la DEL 14, de façon ce que 50% environ de l'énergie lumineuse émise par la DEL 14 traverse la lame 38 et le reste de l'énergie lumineuse soit réfléchie (à 90°) vers la photodiode 16. Une entille 40 est ici montée dans l'alésage 36, à mi-chemin entre la lame 38 et la photodiode 16.
L'embase arrière 26 porte une carte électronique 42 qui porte l'autre moyen de détection qui est ici aussi une photodiode 17 appelée photodiode de mesure.
L'embase arrière 28 comprend un alésage cylindrique 44 coaxial à la chambre 12 et qui traverse l'embase. L'alésage 44 débouche ainsi sur deux faces opposées, respectivement avant et arrière, de l'embase 28, le débouché avant de l'alésage 44 communiquant avec l'extrémité arrière de la chambre 12, qui est ici sa sortie. La carte électronique 42 est fixée sur la face arrière de l'embase 28 de façon à ce que la photodiode 17 soit logée dans l'extrémité arrière de l'alésage 44. La photodiode 17 est ainsi alignée axialement avec la chambre 12.
On comprend que la photodiode de référence 16 est destinée à détecter l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre 12, et que la photodiode de mesure 17 est destinée à détecter l'énergie lumineuse à la sortie de la chambre. On entend ici par entrée de la chambre 12 l'extrémité de la chambre par laquelle le rayonnement lumineux émis par la DEL est destiné à entrer, et la sortie de la chambre l'extrémité de la chambre par laquelle le rayonnement lumineux émis par la DEL est destiné à sortir. Dans l'exemple représenté, l'entrée de la chambre correspond à l'extrémité de la chambre 12 par laquelle sort l'échantillon (par l'orifice 20) et la sortie de la chambre correspond à l'extrémité de la chambre par laquelle entre l'échantillon (par l'orifice 18).
On se réfère désormais à la figure 3 qui représente un schéma de principe de l'instrument de mesure 10, dans lequel on retrouve des éléments décrits dans ce qui précède tels que la chambre 12 avec son entrée 18 et sa sortie 20, la DEL 14, et les photodiodes 16, 17.
On remarque ici que, au contraire des figures 1 et 2, l'orifice 18 de la chambre 12 est ici située à l'avant de l'instrument 10, du côté de la DEL 14 et de la photodiode 16. L'orifice 20 de la chambre 12 est ainsi situé à l'arrière de l'instrument 10, du côté de la photodiode 17. Ainsi, l'entrée de la chambre 12 correspond à l'extrémité de la chambre par laquelle entre l'échantillon (par l'orifice 18) et la sortie de la chambre correspond à l'extrémité de la chambre par laquelle sort l'échantillon (par l'orifice 20).
L'orifice 18 de la chambre 12 est relié par un tube 46 à une sortie d'une électrovanne 48 à trois voies. Une entrée de cette électrovanne 48 est reliée par un tube 50 à une source de l'échantillon dont la concentration en ozone doit être mesurée, et l'autre entrée de l'électrovanne 48 est reliée à cette même source par un filtre 52 épurateur de l'ozone (ou une source de gaz dépourvu de gaz à analyser). L'orifice 20 de la chambre 12 est relié à une pompe 54 configurée pour aspirer l'échantillon depuis sa source et le faire circuler dans la chambre 12.
L'instrument 10 comprend un moyen 56 d'alimentation électrique des différents équipements électriques de l'instrument 10 tels que notamment les photodiodes 16, 17, la pompe 54, l'électrovanne 48, etc.
L'instrument 10 comprend en outre un moyen 58 de calcul ou de mesure de la concentration d'ozone, qui est relié aux photodiodes 16, 17 et qui est configuré pour recevoir des informations telles que des signaux de sortie de ces photodiodes afin de les traiter, comme cela sera décrit plus en détail dans ce qui suit.
Selon l'invention, l'instrument 10 comprend en outre un moyen 60 de régulation d'au moins un paramètre de fonctionnement de la DEL 14 afin que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre 12 soit sensiblement constante en fonctionnement. Pour cela, le moyen de régulation 60 est configuré pour recevoir un signal de sortie de la photodiode de référence 16. Le contrôle de l'énergie lumineuse permet d'accroître la sensibilité de l'instrument 10 dans le but de mesurer des concentrations inférieures au ppb (de préférence < 0,5 ppb).
Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté en figure 4, le moyen de régulation 60 est configuré pour réguler la tension et/ou le courant d'alimentation de la DEL 14. La DEL 14 peut être alimentée en mode continu ou en mode puisé (à une fréquence comprise entre 1 et 100 Hz par exemple).
Dans ce mode de réalisation, le moyen de régulation 60 comprend un calculateur 62 qui est relié par un convertisseur 64 analogique/numérique et un amplificateur 66 à la photodiode 1 6, et qui est en outre relié par un convertisseur 68 numérique/analogique et un contrôleur 70 à la DEL 14.
La photodiode 1 6 est destinée à émettre un signal de sortie à l'attention de l'amplificateur 66. Ce signal de sortie est en général une valeur de courant (iref) ou de tension (uref). L'amplificateur 66 est destiné à amplifier ce signal qui est ensuite converti en signal numérique par le convertisseur 68 avant d'être transmis au calculateur 62. Ce calculateur 62 peut comprendre un processeur dans lequel est intégré un algorithme de régulation.
L'algorithme de régulation peut être basé sur le processus de contrôle suivant :
- comparaison de la valeur de l'énergie émise mesurée par rapport à la valeur théorique d'énergie émise,
- traduction de l'écart d'énergie en nombre de « pas » de consigne de correction : fonction pseudo-proportionnelle à l'écart d'énergie, et
- incrémentation par pas de la commande de tension ou de courant de l'alimentation de la source lumineuse.
Ce calculateur 62 émet un signal numérique à destination du convertisseur 68 qui le convertit en signal analogique avant d'être transmis au contrôleur 70. La DEL 14 peut être alimentée en courant (l0) ou en tension (U0), quel que soit le type du signal de sortie de la photodiode 1 6 (courant ou tension). Le contrôleur 70 peut ainsi être destiné à générer un courant ou une tension d'alimentation de la LED 14. La référence A désigne un circuit d'acquisition qui peut être porté par la carte électronique 32 précitée, et la référence B désigne un circuit de commande qui peut être porté par la carte électronique 30.
La description qui suit comprend un exemple d'utilisation de l'instrument de mesure 10, dans le cadre du premier mode de réalisation de l'invention, c'est-à-dire d'un procédé de mesure de la concentration d'ozone dans un échantillon de gaz.
Dans une première étape du procédé, la pompe 54 est actionnée et l'électrovanne 48 est commandée de façon à ce que l'échantillon passe à travers le filtre 52 avant d'atteindre la chambre 1 2. La chambre 12 est ainsi alimentée en échantillon qui est toutefois exempt d'ozone.
Dans une deuxième étape, la DEL 14 est alimentée et émet un rayonnement UV dans la chambre 12. Les photodiodes 16, 17 sont alimentées. La photodiode 16 fournit un signal de sortie, tel que ioref, et la photodiode 17 fournit un signal de sortie, tel que i0mes- Les premières et deuxième étapes peuvent durer environ 1 à 30 secondes.
Le moyen de mesure 58 reçoit ces signaux de sortie et en déduit une valeur corrigée de ce signal, tel que i0cOr (selon la formule i0Cor = iomes - ioref)- En parallèle, le moyen de régulation 60 reçoit le signal de sortie (i0ref) de la photodiode 16 et détermine si le courant ou la tension d'alimentation de la DEL 14 doit être ajusté pour que ce signal de sortie soit sensiblement constant (un signal de sortie constant de la photodiode 16 signifiant que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre 12 est constante). Si nécessaire, le calculateur 62 du moyen de régulation 60 détermine quel type d'ajustement (à la hausse ou à la baisse) du courant ou de la tension d'alimentation de la DEL 14 doit être effectué, pour parvenir au résultat escompté.
Dans une autre étape du procédé, la pompe 54 est actionnée et l'électrovanne 48 est commandée de façon à ce que l'échantillon ne passe plus par le filtre 52 mais par le tube 50. La chambre 12 est ainsi alimentée en échantillon non filtré.
La DEL 14 est alimentée et émet un rayonnement UV dans la chambre. Les photodiodes 16, 17 sont alimentées. La photodiode 16 fournit un signal de sortie, tel que iref, et la photodiode 17 fournit un signal de sortie, tel que imes- Ces étapes peuvent durer environ 1 à 30 secondes.
Le moyen de mesure 58 reçoit ces signaux de sortie et en déduit une valeur corrigée de ce signal, tel que icor (selon la formule icor = imes - iref). Le cycle complet peut durer entre 2 et 60 secondes environ.
De la même façon que décrit précédemment, le moyen de régulation
60 reçoit le signal de sortie (iref) de la photodiode 16 et détermine si le courant ou la tension d'alimentation de la DEL 14 doit être ajusté pour que ce signal de sortie soit sensiblement constant.
Le moyen de mesure 58 calcule ensuite la concentration d'ozone dans l'échantillon par l'intermédiaire de la Loi de Beer Lambert ci-dessous :
C[03] = 106/cc.l . Ln (iOCor/icor) . Po/P . T/T0
dans laquelle C[03] est la concentration d'ozone en ppm, a est un coefficient d'étalonnage de l'instrument 10, I est la longueur de la chambre 12 (c'est-à-dire la longueur du trajet optique), par exemple comprise entre 1 et 200 cm, P et P0 sont des valeurs de pression, respectivement la pression de la chambre 12 et une pression de référence (1013 hPa), et T et T0 sont des valeurs de température, respectivement la température de la chambre 12 et une température de référence (273 K). Pour cela, l'instrument 10 est équipé de capteurs de température et de pression dans la chambre 12, reliés au moyen de mesure 58, cette liaison étant schématiquement représentée par la flèche 71 en figure 3. Le moyen de mesure 58 est en outre relié à un système 72 d'affichage des résultats tel qu'un écran à cristaux liquides, de façon à ce que ces résultats soient lisibles par un opérateur. La figure 5 représente une variante de réalisation de l'invention dans laquelle le moyen de régulation est configuré pour réguler la température de la DEL 14.
Dans ce mode de réalisation, le moyen de régulation comprend un élément résistif chauffant, ici une résistance électrique 73, qui est relié à un calculateur (non représenté), similaire à celui de la figure 4, qui permet de réguler la puissance de chauffage. Ce calculateur est destiné à recevoir des informations provenant de la photodiode 16, comme dans le cas de la figure 4, et à alimenter électriquement la résistance 73 de façon à réguler la température de la DEL 14, cette régulation ayant pour but, non pas de maintenir la DEL 14 à une température constante (comme dans l'art antérieur), mais de garantir que l'énergie lumineuse à l'entrée de la chambre reste constante. Le calculateur est à même de déterminer si cette énergie est constante par le signal de sortie de la photodiode 16, qui doit être constant comme expliqué dans ce qui précède.
Les figures 6 à 9 représentent différentes configurations de l'instrument de mesure 10 selon l'invention.
L'exemple de réalisation de la figure 6 correspond aux modes de réalisation des figures 1 , 2, 4 et 5, dans lesquels la photodiode de référence 16 est orientée à 90° par rapport à la DEL 14, la photodiode 16 et la DEL 14 étant toutes les deux montées au niveau de l'entrée de la chambre 12, c'est-à-dire à une extrémité longitudinale de la chambre. Dans cet exemple, l'instrument 10 comprend une lame séparatrice 38 qui dévie une partie du rayonnement UV de la DEL 14 et qui modifie donc une partie du trajet optique de ce rayonnement.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 7, la photodiode de référence 16 est orientée face à la DEL 14 et détecte directement l'énergie lumineuse émise par celle-ci, sans nécessairement de système optique intercalé entre la DEL et la photodiode. La photodiode 16 et la DEL 14 sont toutes les deux montées au niveau de l'entrée de la chambre 12, c'est-à- dire à une extrémité longitudinale de la chambre. L'exemple de réalisation de la figure 8 diffère de celui de la figure 7 essentiellement en ce que la photodiode de référence 16 est montée au niveau de la sortie de la chambre 12, c'est-à-dire à l'extrémité longitudinale de la chambre opposée à la DEL 14. La photodiode de référence 16 détecte l'énergie lumineuse d'un rayonnement UV de la DEL 14 qui ne passe pas dans la chambre et qui n'est donc pas altéré par la circulation de l'échantillon dans la chambre.
L'exemple de réalisation de la figure 9 diffère de celui de la figure 8 essentiellement en ce que l'instrument 10 comprend une seconde chambre 12', parallèle à la première chambre 12 dans laquelle circule l'échantillon. Aucun gaz circule dans la seconde chambre 12' qui est remplie d'un gaz qui n'absorbe pas à la longueur d'onde du gaz que l'on souhaite mesurer. La photodiode de référence 16 est montée au niveau de la sortie de la chambre 12' et la photodiode de mesure est montée à la sortie de la chambre 12. La photodiode de référence 16 détecte l'énergie lumineuse d'un rayonnement UV de la DEL 14 qui passe dans la chambre 12' et la photodiode de mesure 17 détecte l'énergie lumineuse d'un rayonnement UV de la DEL 14 qui passe dans la chambre 12.

Claims

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