WO2021122390A1 - Device and method for identifying a gaseous mixture - Google Patents

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WO2021122390A1
WO2021122390A1 PCT/EP2020/085819 EP2020085819W WO2021122390A1 WO 2021122390 A1 WO2021122390 A1 WO 2021122390A1 EP 2020085819 W EP2020085819 W EP 2020085819W WO 2021122390 A1 WO2021122390 A1 WO 2021122390A1
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gas mixture
capture system
sensor
filter
chemical compound
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Application number
PCT/EP2020/085819
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French (fr)
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Romanytsia IVAN
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Rubix S&I
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    • G01N33/0031—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array

Definitions

  • the present invention relates to the field of the identification of a gas mixture and more particularly relates to a device and a method for identifying a gas mixture.
  • the identification of a gas mixture consists in characterizing a gas mixture in relation to a set of gas mixtures which are known beforehand.
  • the identification of a gas mixture is for example used in the field of the study of air quality to determine the presence and concentration of pollutants in the air, such as nitrogen oxide, sulfur dioxide, ozone, carbon monoxide, or even a pollutant of all hydrocarbons, volatile organic compounds, heavy metal vapors, pesticides or greenhouse gases.
  • pollutants such as nitrogen oxide, sulfur dioxide, ozone, carbon monoxide, or even a pollutant of all hydrocarbons, volatile organic compounds, heavy metal vapors, pesticides or greenhouse gases.
  • a sensor such as a photoionization sensor, a semiconductor sensor, an electrochemical sensor or an optical sensor, to determine the presence and the concentration of chemical compounds in a gas mixture.
  • a semiconductor sensor also called a “MOX sensor” or even “MOS sensor”
  • MOX sensor the air pollutants attach themselves to a layer of metal oxide, this phenomenon being known to those skilled in the art. trade under the term "adsorption".
  • concentration of pollutants is measured via the electrical conductivity of the metal oxide layer, which is a function of the level of pollutant absorption and the type of pollutants.
  • a semiconductor sensor if it is inexpensive, has the disadvantage of not being very selective.
  • selectivity refers to the ability to measure a single chemical compound in a gas mixture, except the others. In other words, a semiconductor sensor cannot measure the concentration of a single pollutant among those contained in the air.
  • certain electrochemical sensors and certain optical sensors have the same drawback of low selectivity, which does not allow their use for the identification of a gas mixture.
  • temperature modulation To improve the selectivity of a semiconductor sensor, it is known to vary the temperature of the metal oxide layer, which is known under the term "temperature modulation". Depending on the temperature, only certain pollutants are indeed adsorbed by the metal oxide layer. However, such a semiconductor sensor with temperature modulation requires a long initialization and makes the processing of the measurements complex, which makes it unreliable and time-consuming.
  • Also known in the prior art from patent application DE4222145A1 is a device and a method for determining the concentration of ozone in the air comprising a semiconductor sensor and two supply branches guiding the air towards the sensor. semiconductor.
  • One of the power branches includes a broadband ozone filtering gas filter.
  • the ozone concentration in the air is obtained from the difference in concentration measured between the two supply branches by the semiconductor sensor.
  • a broadband gas filter that does not filter ozone can also be placed in the other power branch to improve the selectivity of the device.
  • such a device has the drawback of being selective for only a single pollutant, in this case ozone, and is therefore not suitable for evaluating the quality of the air, which includes many pollutants.
  • Patent application WO2004027410A1 teaches measuring the presence of traces of water and oxygen in hydrogen using a spectrometer.
  • the spectrometer measures naturally present water as well as oxygen, converted into water by a converter. Such a method does not make it possible to identify a gas mixture.
  • the invention thus relates to a device for identifying a gas mixture, which can reliably, precisely and inexpensively determine the identifier of a gas mixture.
  • the invention was initially developed to assess the quality of air in a broad sense, such as atmospheric air, gaseous emissions from factories, indoor air, exhaust gases from road transport or chemical emissions from plants. agriculture, but it can also be used in other fields, such as oenology, perfumery, food processing, waste treatment, etc.
  • a chemical compound is said to be different from another chemical compound when it is of a different type, that is to say that it does not have the same chemical composition and / or of a different nature, that is, that is, it does not have the same chemical properties.
  • the identification of a gas mixture is inexpensive and accurate through the combined use of an inexpensive non-selective sensor with different selective filter members.
  • Gas mixtures of similar chemical compositions can advantageously be distinguished by filtering out the common chemical compounds to highlight the different chemical compounds.
  • a large number of gas mixtures can be identified with the device according to the invention, by modifying only the filtering members and their position on said device, which allows the use of the device in many different fields, such as the study of air quality, oenology, perfumery, etc.
  • the device according to the invention also allows reliable identification of a gas mixture, by direct comparison of the measurements of the capture system with the database. In particular, the comparison of the measurements of several collection systems with each other is avoided, which is the source of sources of error.
  • the third path includes at least a third filter member configured to filter at least a third chemical compound from the gas mixture different from the first chemical compound and the second chemical compound.
  • the filtering of the gas mixture in each delivery path advantageously allows the capture system to perform more discriminating measurements, which allows better identification of the gas mixture. Different filtering in each route also allows the identification of the gas mixture with a reduced number of routes, without redundancy of measurements.
  • At least one delivery path includes at least two filter members configured to each filter at least one chemical compound from the gas mixture different from each other.
  • the dominant chemical compounds of the gas mixture namely very odorous or in high concentration in the gas mixture, can be filtered, which allows the capture system to carry out more discriminating measurements.
  • the sensing system comprises at least one inexpensive, non-selective, semiconductor sensor, allowing the identification of a large number of different gas mixtures at low cost.
  • the capture system comprises at least one electrochemical sensor, which makes it possible to carry out complementary and additional measurements of a semiconductor sensor.
  • the capture system comprises at least one infrared optical sensor or one near infrared optical sensor, which makes it possible to carry out complementary and additional measurements of a semiconductor sensor.
  • the capture system comprises at least one photoionization sensor, also known by its abbreviation “PID sensor”.
  • PID sensor also known by its abbreviation “PID sensor”.
  • a photoionization sensor advantageously has a high sensitivity, greater than that of a semiconductor sensor. This makes it possible to detect chemical compounds in very low concentrations, in particular volatile and inorganic organic compounds.
  • a photoionization sensor is the same as a non-selective semiconductor sensor, which allows the identification of a large number of different gas mixtures.
  • a photoionization sensor has the advantage of being insensitive to changes in humidity, unlike a semiconductor sensor, and therefore more precise.
  • the risk of interference from a photoionization sensor is known and documented for many chemical compounds, unlike semiconductor sensors. This avoids errors in the interpretation of measurements and therefore in identification. It is specified that the "risk of interference” refers to the chemical reaction with a chemical compound other than those with which the photoionization sensor is configured to react, this phenomenon being more likely to occur for a complex gas mixture.
  • a photoionization sensor makes it possible to carry out complementary and additional measurements of a semiconductor sensor.
  • the photoionization sensor comprises a lamp with energy greater than 9.6eV, preferably greater than 10eV, to detect chemical compounds in very low concentration.
  • the capture system is a semiconductor capture system, comprising only semiconductor sensors, advantageously inexpensive.
  • At least one delivery path includes at least one closure member configured to block the delivery of the gas mixture to the capture system.
  • each delivery path comprises at least one closure element configured to block the delivery of the gas mixture to the capture system.
  • a sensor can be connected to several delivery paths, the gas mixture of each delivery path being led to the capture system sequentially by successive opening of the closure elements. Such a device is also compact and less expensive.
  • the capture system comprises a plurality of non-selective sensors, each delivery path being connected to at least one non-selective sensor. Several measurements can thus advantageously be carried out simultaneously by the capture system.
  • the non-selective sensors are of the same type, preferably identical, to limit the sources of measurement error as much as possible.
  • each routing path is connected to a set of non-selective sensors, so as to perform a greater number of measurements without increasing the number of routing paths or the number of filtering units.
  • the identification of a gas mixture is then further improved.
  • the sets of selective sensors are identical, to limit the sources of measurement error as much as possible.
  • At least one filter member comprises a porous structure enriched with an active agent with said chemical compounds, so as to allow the gas mixture to circulate while retaining some of the chemical compounds from said gas mixture.
  • Such filtering is also effective, because the chemical compounds to be retained circulate near the active agent, which promotes their interaction.
  • At least one filter member is in the form of a chemical filter configured to react with at least one chemical compound of the gas mixture.
  • At least one filter member is in the form of a physical filter configured to adsorb at least one chemical compound from the gas mixture.
  • a physical filter configured to adsorb at least one chemical compound from the gas mixture.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a device for identifying a gas mixture according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 1 is a partial schematic representation of a device for identifying a gas mixture according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a partial schematic representation of a device for identifying a gas mixture according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a partial schematic representation of a device for identifying a gas mixture according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is a partial schematic representation of a device for identifying a gas mixture according to an alternative embodiment of the invention.
  • a device for identifying a gas mixture with reference to FIGS. 1 to 4, and a method for identifying a gas mixture by means of the identification device according to the invention, with reference to FIGS. to the .
  • the abbreviated term “device” is used hereinafter to denote the device for identifying a gas mixture according to the invention, for the sake of brevity and clarity.
  • Selectivity is defined for the remainder of the document as the ability to measure a single chemical compound of a gas mixture, with the exception of the others.
  • the device 1 comprises a non-selective capture system 2 and routes 30, 31, 32 of the gas mixture 5 to the capture system 2 comprising filtering members 40, 41, 42 configured to filter at least one compound 6, 7, 8 of the gas mixture 5. More specifically, the filtering members 40, 41, 42 of a conveyor path 30, 31, 32 are configured to filter chemical compounds 6, 7, 8 from the gas mixture 5 different from the filtering members 40, 41, 42 of another route 30, 31, 32. In other words, after filtration, the gas mixture 5 of each route 30, 31, 32 does not include the same chemical compounds 6, 7, 8 or at least the same concentration of said chemical compounds 6, 7, 8.
  • the sensing system 2 is configured to measure an electrical signal variation ⁇ U1, ⁇ U2, ⁇ U3 for the gas mixture 5 conveyed by each routing path 30, 31, 32.
  • the electrical signal variations ⁇ U1, ⁇ U2, ⁇ U3 are obtained by interaction of the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5 with the capture system 2 and together form an identification parameter P of said gas mixture 5.
  • the device 1 further comprises a database 11, comprising a plurality of predetermined identification parameters P1-Pn associated with identifiers of gas mixtures Id1-Idn, and a calculation unit 10 configured to compare the identification parameter P obtained by the capture system 2 with the predetermined identification parameters P1-Pn, so as to determine the identifier Id of the gas mixture 5.
  • the device 1 comprises three routing paths 30, 31, 32 of the gas mixture 5 to the capture system 2. It goes without saying that the device 1 could include a number of routing paths 30, 31, 32 greater than 3, in particular to perform a greater number of measurements with the capture system 2 and therefore allow more reliable identification of the gas mixture. However, a large number of routing paths 30, 31, 32 increases the cost, complexity and size of the system 1 and can lead to redundant measurements being carried out with the capture system 2.
  • a routing path 30, 31, 32 is linear and of circular section.
  • the diameter of the section of a routing 30, 31, 32 is equal to or of the order of the size of the capture system 2.
  • a routing 30, 31, 32 can be of any shape and size provided that said conveyance path 30, 31, 32 allows the circulation of the gas mixture 5.
  • a conveyor path 30, 31, 32 further comprises sealed and chemically inert walls so that the gas mixture 5 in said conveyor path 30, 31, 32 is not in contact with another.
  • gas mixture such as the surrounding air, which could in certain cases falsify the measurements of the capture system 2.
  • a conveyance path 30, 31, 32 comprises polytetrafluoroethylene.
  • each routing path 30, 31, 32 comprises a filtering member 40, 41, 42.
  • one or more routing paths 30, 31, 32 could comprise several filtering members 40, 41 , 42 with a view to a more complete filtering of the gas mixture 5.
  • one of the routing paths 30, 31, 32 could not include any filtering member 40, 41, 42 so that the capture system 2 performs a measurement of the gas mixture 5 of intact chemical composition, in other words where no chemical compound 6, 7, 8 of the gas mixture 5 has been filtered by a filter member 40, 41, 42.
  • a routing path 32 thus does not include any filtering member 42.
  • a filtering member 40, 41, 42 is mounted over the entire section of a conveyor path 30, 31, 32 so that the whole of the gas mixture 5 of said conveyor path 30, 31, 32 passes through said filter member 40, 41, 42.
  • Such a filtering member 40, 41, 42 comprises a porous structure allowing the circulation of the gas mixture 5, which is enriched in an active agent with certain chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5.
  • the active agent enters into physical or chemical interaction with certain chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5, which allows filtering.
  • the porous structure is inert for the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5, that is to say that there is no physical or chemical interaction between the porous structure and said compounds. chemicals 6, 7, 8 of the gas mixture 5.
  • the porous structure of the filtering member 40, 41, 42 comprises a polymer such as polyethylene abbreviated "PE", polytetrafluoroethylene abbreviated “PTFE” or polyvinyl chloride d. abbreviation "PVC".
  • the porous structure of the filter member 40, 41, 42 comprises ceramic such as alumina or silica.
  • the porous structure of the filter member 40, 41, 42 comprises a metal such as aluminum, titanium, nickel, iron or copper.
  • first routing path 30 comprising a first filtering member 40, a second routing path 31 comprising a second filtering member 41 and a third routing path 32 comprising a third filtering member 42, in order to be able to describe the active agent of each filtering member 40, 41, 42.
  • a first chemical compound 6, a second chemical compound 7 and a third chemical compound 8 of the gas mixture 5 are also defined.
  • the gas mixture 5 could be air loaded with three chemical compounds from the following list: nitrogen oxide, sulfur dioxide, ozone, carbon monoxide, or even a chemical compound of all hydrocarbons, volatile organic compounds, heavy metal vapors, pesticides or greenhouse gases.
  • the first filtering member 40 is a chemical filter whose active agent is in the form of an oxidizing agent configured to enter into an oxidation reaction with the first chemical compound 6 but not with the second chemical compound 7 and the third chemical compound 8 of the gas mixture 5.
  • the oxidizing agent can be sodium dithionate and / or potassium permanganate and / or manganese dioxide to enter into an oxidation reaction with alcohols, the acetones and the ketones of the gas mixture 5.
  • the identification parameter P is in the form of a vector of dimension 3, but this could be different.
  • the second filtering member 41 is a chemical filter whose active agent is in the form of a reducing agent configured to enter into a reduction reaction with the second chemical compound 7 but not with the first chemical compound 6 and the third chemical compound 8 of the gas mixture 5.
  • the reducing agent can be sodium sulphite and / or iron oxide and / or copper oxide and / or citric acid to enter into a reduction reaction with nitrogen dioxide, ozone, sulfur dioxide and chlorine in the gas mixture 5.
  • the third filtering member 42 is a physical filter whose active agent is in the form of an adsorbent configured to retain the third chemical compound 8 but not the first chemical compound 6 and the second chemical compound 7 from the gas mixture 5
  • the adsorbent can be silica and / or alumina and / or carbon to adsorb the volatile organic compounds from the gas mixture 5.
  • the active agent can in particular be present in the form of an ion exchange resin configured to adsorb certain chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5.
  • the ion exchange resin can be nafion and / or polystyrene sulfonate of sodium to capture nitrogen dioxide, hydrochloric acid, sulfur trioxide or ammonia from the gas mixture 5.
  • the physical filters being known per se to those skilled in the art, they will not be described further. .
  • the conveyance routes 30, 31, 32 comprise two chemical filters and a physical filter, which makes it possible to filter different types of chemical compounds 6, 7, 8.
  • the filtering members 40, 41, 42 may include chemical filters only, physical filters only, or any arrangement of physical and chemical filters.
  • the capture system 2 will be described in more detail below in the example of .
  • the device 1 comprises three non-selective sensors 20, a non-selective sensor 20 being connected to each routing path 30, 31, 32.
  • the non-selective sensors 20 are of the same type, preferably identical.
  • the capture system 20 makes it possible to obtain three different measurements.
  • the device 1 allows the identification of any gas mixture 5 thanks to the non-selective sensors 20.
  • the filtering members 40, 41, 42 are removable so that they can be changed between the identification of two. 5 different gas mixtures.
  • the non-selective sensors 20 are in the form of semiconductor sensors.
  • the capture system 2 is a semiconductor capture system, consisting solely of semiconductor sensors.
  • Such a semiconductor sensor comprises a surface metal oxide layer adsorbing the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5 as well as a measuring means, such as a multimeter, configured to measure the variation in electrical conductivity of the metal oxide layer, induced by the adsorption of the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5.
  • the non-selective sensor 20 connected to the first routing path 30 is thus configured to measure a first variation in electrical conductivity ⁇ U1 of the metal oxide layer having adsorbed the second chemical compound 7 and the third chemical compound 8 of the gas mixture 5.
  • the non-selective sensor 20 connected to the second routing path 31 is configured to measure a second variation in electrical conductivity ⁇ U2 of the metal oxide layer having adsorbed the first chemical compound 6 and the third compound.
  • chemical 8 and that connected to the third routing path 32 is configured to measure a third variation in electrical conductivity ⁇ U3 of the metal oxide layer having adsorbed the first chemical compound 6 and the second chemical compound 7.
  • the variations in electrical conductivity 6, 7, 8 are a function of the presence and absence of chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5 but also nt of their concentration in the gas mixture 5.
  • the set of three variations in electrical conductivity ⁇ U1, ⁇ U2, ⁇ U3 forms the identification parameter P of the gas mixture 5.
  • the database 11 and the calculator 10 are described below.
  • the database 11 is in the form of a table comprising a plurality of entries each comprising a predetermined identification parameter P1-Pn and the identifier of the associated gas mixture Id1-Idn, where n is the number d 'array entries, where n can be any number.
  • the identification parameters P1-Pn have been determined beforehand with known gas mixtures, for optimum precision and reliability.
  • the calculation unit 10 is connected on the one hand to the capture system 2 to receive the identification parameter P of the gas mixture 5 and on the other hand to the database 11.
  • the calculation unit 10 and database 11 form a single entity, such as a computer.
  • the calculation unit 10 thus connected is configured to compare the identification parameter P with each of the predetermined identification parameters P1-Pn in order to determine the predetermined identification parameter solution Pi, i being a number between 1 and n , the closest to the identification parameter P of the gas mixture 5, and therefore the associated solution gas mixture identifier Idi which corresponds to the identifier Id of the gas mixture 5. More precisely, the calculation unit 10 is configured to calculate the distance between the identification parameter P and each predetermined identification parameter P1-Pn, the smallest distance corresponding to the predetermined identification parameter solution Pi. Note that the term “distance” is used in its mathematical sense norm of the difference between two values.
  • the calculator 10 and the database 11 jointly make it possible to identify a gas mixture 5 by a simple and reliable comparison with entries in the database 11.
  • the accuracy of the results is a function of the accuracy of the database 11.
  • the capture system 2 comprises a single non-selective sensor 20, connected to each of the delivery paths 30, 31, 32.
  • a device 1 is advantageously simple and inexpensive.
  • each routing path 30, 31, 32 comprises a closure member 33 configured to block the routing of the gas mixture 5 to the capture system 2.
  • a closure member 33 is sealed and extends over the entire section of a routing 30, 31, 32 to be effective.
  • a closure member 33 is in the form of a valve, in particular controllable.
  • a closure member 33 is movably mounted between an open position, in which the gas mixture 5 is conveyed to the capture system 2 and a closed position, shown in the figure. , in which the gas mixture 5 is not routed to the capture system 2.
  • the closure members 33 allow the capture system 2 to perform a sequential measurement of the variations in electrical conductivity ⁇ U1, ⁇ U2, ⁇ U3 in any temporal order.
  • the gas mixture 5 of a conveyance route 30, 31, 32 is not mixed with that of another conveyance route 30, 31, 32, to avoid any source of error in the measurements of the variations in electrical conductivity ⁇ U1, ⁇ U2, ⁇ U3.
  • routing routes 30, 31, 32 could not be equipped with closure members 33, in particular in a case combining the first and the second embodiment where certain non-selective sensors 20 are connected to a single routing path 30, 31, 32 and other non-selective sensors 20 are connected to several routing paths 30, 31, 32.
  • the non-selective sensor 20 could be in the form of a semiconductor sensor with temperature modulation, which in combination with the filter members 40, 41, 42 would make the identification of the gas mixture 5 more precise.
  • temperature modulation consists in varying the temperature of the metal oxide layer of the sensor so that only certain pollutants are in fact adsorbed by the metal oxide layer.
  • Such a sensor is known to those skilled in the art and will not be described further.
  • the capture system 2 comprises a plurality of sets of sensors, also known to those skilled in the art under the term of “sensor arrays”, each connected to a routing path. 30, 31, 32.
  • a set of sensors includes several non-selective sensors 20, 21, 22 different from semiconductor sensors, electrochemical sensors, infrared or near infrared optical sensors and photoionization sensors.
  • each set of sensors thus comprises a first non-selective sensor 20, a second non-selective sensor 21 and a third non-selective sensor 22.
  • the sets of sensors are identical.
  • the first non-selective sensor 20 is a semiconductor sensor as described in the first embodiment of the invention.
  • the second non-selective sensor 21 is for its part an electrochemical sensor comprising at least one electric current conducting electrode and configured to measure the variation in electric current ⁇ U4, ⁇ U5, ⁇ U6 produced by the chemical reaction of the electrode with the chemical compounds 6 , 7, 8 of the gas mixture 5.
  • an electrochemical sensor is known per se to those skilled in the art and will not be described further.
  • the variation in electric current ⁇ U4, ⁇ U5, ⁇ U6 is a function of the presence or absence of chemical compounds 6, 7, 8 and their concentration in the gas mixture 5.
  • the third non-selective sensor 22 is for its part an infrared optical sensor comprising a lamp configured to emit photons and a measuring device configured to measure the variation in intensity of the photons ⁇ U7, ⁇ U8, ⁇ U9 in contact with the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5.
  • an infrared optical sensor is known per se to those skilled in the art and will not be described further.
  • the variation in light intensity ⁇ U7, ⁇ U8, ⁇ U9 is a function of the presence or absence of chemical compounds 6, 7, 8 and their concentration in the gas mixture 5.
  • the third non-selective sensor 22 can also be a near infrared optical sensor or a photoionization sensor depending on the gas mixture 5 to be identified. Such sensors are known per se to those skilled in the art and will not be described further.
  • a set of sensors makes it possible to carry out different types of measurements and to identify any gas mixture 5. It goes without saying that a set of sensors can include any combination of semiconductor sensors, electrochemical sensors, infrared and near infrared optical sensors and photoionization sensors, depending on the gas mixture to be analyzed.
  • the sensing system 2 is thus configured to measure three variations of the electrical signal ⁇ U1, ⁇ U4, ⁇ U7 from the gas mixture 5 of the first routing path 30, three variations of the electrical signal ⁇ U2, ⁇ U5, ⁇ U8 from the mixture gas 5 of the second routing path 31 and three variations of electrical signal ⁇ U3, ⁇ U6, ⁇ U9 from the gas mixture 5 of the third routing path 32, i.e. a number of measurements tripled with respect to that of the first and of the second embodiment of the invention.
  • the identification of a gas mixture 5 is thus determined by the device 1 with greater precision and reliability.
  • the additional cost of such a capture system 2 compared to that of the first embodiment of the invention is also lower.
  • the identification parameter P is in the form of a vector of dimension 9.
  • one or more of the non-selective sensors 20, 21, 22 could be in the form of a semiconductor sensor with temperature modulation, which in combination with the filter members 40, 41, 42 would make the identification of the gas mixture 5 all the more precise.
  • a delivery path 30, 31, 32 comprises several filtering members 40, 41, 42, 43, in order to achieve a more complete filtering of the gas mixture 5.
  • each routing path 30, 31, 32 comprises two filtering members 40, 41, 42, 43.
  • each route 30, 31, 32 comprises a fourth subsidiary filtering member 43, configured to filter a fourth chemical compound 9 from the gas mixture 5.
  • the fourth filtering member 43 allows the capture system 2 to carry out measurements without the presence of the noise generated by the fourth chemical compound 9, in other words to bring out the first chemical compound 6, the second chemical compound 7 and the third chemical compound 8 of the gas mixture 5.
  • Such a device 1 thus allows a more reliable and more precise identification of a gas mixture 5.
  • each routing path 30, 31, 32 can comprise any number of filtering members 40, 41, 42 depending on the gas mixture 5 to be identified.
  • a routing path 30, 31, 32 may not include any filtering member 40, 41, 42 such as in the example of .
  • the capture system 2 is of the photoionization type, better known by its abbreviation “PID”.
  • the capture system 2 is in the form of a single photoionization sensor 20, with reference to the , or several photoionization sensors 20, with reference to the .
  • the photoionization sensors 20 are identical, ie comprise an ionization lamp with identical energy, so that their measurements are easily comparable.
  • the capture system 2 comprises several different non-selective sensors, including at least one photoionization sensor.
  • a capture system 2, at least partially with photoionization, has the advantage of being precise and of being able to measure chemical compounds in very low concentration, for a finer and more precise identification.
  • a method for identifying a gas mixture is described below by means of the device 1 described above.
  • the gas mixture 5 for which the identifier Id is to be determined is conveyed into each of the routing paths 30, 31, 32 and filtered by means of the filtering members 40, 41, 42.
  • the gas mixture 5 of each delivery path 30, 31, 32 has a different chemical composition and is in contact with the capture system 2.
  • the capture system 2 reacts with the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5 in each routing path 30, 31, 32 and measures variations in the electrical signal ⁇ U1, ⁇ U2, ⁇ U3 induced by the presence of chemical compounds 6, 7, 8 for each route 30, 31, 32.
  • the reaction time of the capture system with chemical compounds 6, 7, 8 is preferably less than 30s , depending on the non-selective sensor 20, 21, 22.
  • the reaction time is preferably less than 1 s for a semiconductor sensor, less than 30 s for an electrochemical sensor, less than 20 s for an infrared optical sensor and less than 10 s for a photoionization sensor.
  • the frequency of measurement of the variations in the electrical signal ⁇ U1, ⁇ U2, ⁇ U3 is for its part preferably between 1Hz and 100Hz.
  • the capture system 2 determines the identification parameter P of the gas mixture 5, corresponding to all of the electrical signal variations ⁇ U1, ⁇ U2, ⁇ U3 measured.
  • the calculation unit 10 receives the identification parameter P calculated by the capture system 2 and compares it with each of the predetermined identification parameters P1-Pn of the database 11. More precisely, the calculation unit 10 determines the distance separating the identification parameter P from each of the predetermined identification parameters P1-Pn. The calculator then determines the predetermined identification parameter solution Pi for which the distance is the smallest. The calculation unit 10 finally determines the identifier of the gas mixture solution Idi from among the identifiers of the gas mixtures Id1-Idn, corresponding to the identifier Id of the gas mixture 5.
  • the device and method for identifying a gas mixture described above advantageously make it possible to identify a gas mixture in a simple manner, using inexpensive and generic non-selective sensors in cooperation with a plurality of different filters.
  • the device and method according to the invention allow reliable and precise identification by directly comparing the measurement of electrical signal variation with a database. In particular, sources of error from sensors for measuring a low concentration of a chemical compound in a gas mixture are avoided.

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Abstract

A device (1) for identifying a gaseous mixture (5) comprising a non-selective capture system (2) and at least three paths (30, 31, 32) for routing the gaseous mixture (5) to the capture system (2), at least two routing paths (30, 31, 32) each comprising at least one filtering member (40, 41, 42), the capture system (2) being configured to measure, for the gaseous mixture (5) in each routing path (30, 31, 32), electrical signal variations (ΔU1, ΔU2, ΔU3) forming an identification parameter (P), the device (1) comprising at least one database (11) comprising a plurality of predetermined identification parameters (P1-Pn) associated with gaseous mixture identifiers (Id1-Idn) and at least one computing member (10) configured to compare the identification parameter (P) with the predetermined identification parameters (P1-Pn) so as to determine the identifier (Id) of the gaseous mixture (5).

Description

Dispositif et procédé d’identification d’un mélange gazeuxDevice and method for identifying a gas mixture
La présente invention concerne le domaine de l’identification d’un mélange gazeux et vise plus particulièrement un dispositif et un procédé d’identification d’un mélange gazeux. The present invention relates to the field of the identification of a gas mixture and more particularly relates to a device and a method for identifying a gas mixture.
Par définition, l’identification d’un mélange gazeux consiste à caractériser un mélange gazeux par rapport à un ensemble de mélanges gazeux qui sont connus de manière préalable.By definition, the identification of a gas mixture consists in characterizing a gas mixture in relation to a set of gas mixtures which are known beforehand.
L’identification d’un mélange gazeux est par exemple utilisée dans le domaine de l’étude de la qualité de l’air pour déterminer la présence et la concentration de polluants dans l’air, tels que l’oxyde d’azote, le dioxyde de souffre, l’ozone, le monoxyde de carbone, ou encore un polluant de l’ensemble des hydrocarbures, des composés organiques volatils, des vapeurs de métaux lourds, des pesticides ou des gaz à effet de serre.The identification of a gas mixture is for example used in the field of the study of air quality to determine the presence and concentration of pollutants in the air, such as nitrogen oxide, sulfur dioxide, ozone, carbon monoxide, or even a pollutant of all hydrocarbons, volatile organic compounds, heavy metal vapors, pesticides or greenhouse gases.
De manière connue, pour identifier un mélange gazeux, on peut tout d’abord faire appel aux sens humains, en particulier l’odorat et à moindre mesure la vue. Les sens humains sont toutefois limités et ne permettent pas d’identifier des mélanges gazeux de compositions chimiques proches, tels que deux échantillons d’air provenant de zones géographiques différentes. As is known, to identify a gas mixture, we can first appeal to the human senses, in particular smell and to a lesser extent sight. Human senses are limited, however, and cannot identify gas mixtures of similar chemical compositions, such as two air samples from different geographic areas.
Il est également connu d’utiliser un capteur, tels qu’un capteur de photoionisation, un capteur semi-conducteur, un capteur électrochimique ou un capteur optique, pour déterminer la présence et la concentration de composés chimiques dans un mélange gazeux. It is also known to use a sensor, such as a photoionization sensor, a semiconductor sensor, an electrochemical sensor or an optical sensor, to determine the presence and the concentration of chemical compounds in a gas mixture.
Dans le cas d’un capteur semi-conducteur, également nommé « capteur MOX » ou encore « capteur MOS », les polluants de l’air viennent se fixer sur une couche d’oxyde métallique, ce phénomène étant connu de l’homme du métier sous le terme « d’adsorption ». La concentration en polluants est mesurée via la conductivité électrique de la couche d’oxyde métallique, qui est fonction du niveau d’adsorption en polluants et du type de polluants. Un capteur semi-conducteur, s’il est peu onéreux, présente toutefois l’inconvénient d’être peu sélectif. Par définition, la sélectivité désigne l’aptitude à mesurer un unique composé chimique d’un mélange gazeux, à l’exception des autres. Autrement dit, un capteur semi-conducteur ne permet pas de mesurer la concentration en un unique polluant parmi ceux contenus dans l’air. De même, certains capteurs électrochimiques et certains capteurs optiques présentent le même inconvénient de faible sélectivité, ce qui ne permet pas leur utilisation pour l’identification d’un mélange gazeux. In the case of a semiconductor sensor, also called a “MOX sensor” or even “MOS sensor”, the air pollutants attach themselves to a layer of metal oxide, this phenomenon being known to those skilled in the art. trade under the term "adsorption". The concentration of pollutants is measured via the electrical conductivity of the metal oxide layer, which is a function of the level of pollutant absorption and the type of pollutants. A semiconductor sensor, if it is inexpensive, has the disadvantage of not being very selective. By definition, selectivity refers to the ability to measure a single chemical compound in a gas mixture, except the others. In other words, a semiconductor sensor cannot measure the concentration of a single pollutant among those contained in the air. Likewise, certain electrochemical sensors and certain optical sensors have the same drawback of low selectivity, which does not allow their use for the identification of a gas mixture.
Une solution immédiate serait d’utiliser des capteurs sélectifs en lieu et place de capteurs non-sélectifs mais ceux-ci sont onéreux et complexes d’utilisation, ce qui présente un frein important.An immediate solution would be to use selective sensors instead of non-selective sensors, but these are expensive and complex to use, which presents a major obstacle.
Pour améliorer la sélectivité d’un capteur semi-conducteur, il est connu de faire varier la température de la couche d’oxyde métallique, ce qui est connu sous le terme de « modulation en température ». Suivant la température, seuls certains polluants sont en effet adsorbés par la couche d’oxyde métallique. Un tel capteur semi-conducteur avec modulation en température nécessite toutefois une initialisation longue et rend complexe le traitement des mesures, ce qui le rend peu fiable et chronophage. To improve the selectivity of a semiconductor sensor, it is known to vary the temperature of the metal oxide layer, which is known under the term "temperature modulation". Depending on the temperature, only certain pollutants are indeed adsorbed by the metal oxide layer. However, such a semiconductor sensor with temperature modulation requires a long initialization and makes the processing of the measurements complex, which makes it unreliable and time-consuming.
On connaît également dans l’art antérieur par la demande de brevet DE4222145A1 un dispositif et un procédé de détermination de la concentration d’ozone dans l’air comprenant un capteur semi-conducteur et deux branches d’alimentation guidant l’air vers le capteur semi-conducteur. Une des branches d’alimentation comprend un filtre à gaz large bande filtrant l’ozone. La concentration en ozone dans l’air est obtenue à partir de la différence de concentration mesurée entre les deux branches d’alimentation par le capteur semi-conducteur. Un filtre à gaz large bande ne filtrant pas l’ozone peut également être placé dans l’autre branche d’alimentation de sorte à améliorer la sélectivité du dispositif. Un tel dispositif présente toutefois l’inconvénient de n’être sélectif que pour un unique polluant, en l’occurrence l’ozone, et n’est donc pas adapté pour évaluer la qualité de l’air, qui comprend de nombreux polluants. Also known in the prior art from patent application DE4222145A1 is a device and a method for determining the concentration of ozone in the air comprising a semiconductor sensor and two supply branches guiding the air towards the sensor. semiconductor. One of the power branches includes a broadband ozone filtering gas filter. The ozone concentration in the air is obtained from the difference in concentration measured between the two supply branches by the semiconductor sensor. A broadband gas filter that does not filter ozone can also be placed in the other power branch to improve the selectivity of the device. However, such a device has the drawback of being selective for only a single pollutant, in this case ozone, and is therefore not suitable for evaluating the quality of the air, which includes many pollutants.
De manière incidente, il est connu par la demande de brevet EP3521819A1 de mesurer une première concentration de dioxyde d’azote et d’ozone dans l’air au moyen d’un capteur positionné dans une chambre. Le dioxyde d’azote et l’ozone sont ensuite progressivement filtrés et le capteur mesure la réduction de la concentration pour améliorer la précision de la première concentration. Incidentally, it is known from patent application EP3521819A1 to measure a first concentration of nitrogen dioxide and ozone in the air by means of a sensor positioned in a chamber. The nitrogen dioxide and ozone are then gradually filtered and the sensor measures the reduction in concentration to improve the accuracy of the first concentration.
Il est également connu par la demande de brevet EP2293060A2 de mesurer la concentration d’ozone, d’oxyde d’azote et de dioxyde d’azote dans l’air avec un (ou plusieurs) capteur(s) semi-conducteur(s) relié(s) à des lignes d’acheminement. Une mesure est réalisée avec l’air initial, puis avec l’air privé d’ozone par catalyse, et enfin avec l’air privé de dioxyde d’azote par oxydation en oxyde d’azote. Les deux méthodes ne permettent pas d’identifier un mélange gazeux mais uniquement de mesurer des composés prédéterminés, à savoir l’ozone, l’oxyde d’azote et le dioxyde d’azote.It is also known from patent application EP2293060A2 to measure the concentration of ozone, nitrogen oxide and nitrogen dioxide in the air with one (or more) semiconductor sensor (s). connected to routing lines. A measurement is made with the initial air, then with the air deprived of ozone by catalysis, and finally with the air deprived of nitrogen dioxide by oxidation to nitrogen oxide. The two methods do not identify a gas mixture but only measure predetermined compounds, namely ozone, nitrogen oxide and nitrogen dioxide.
La demande de brevet WO2004027410A1 enseigne quant à elle de mesurer la présence de traces d’eau et d’oxygène dans de l’hydrogène grâce à un spectromètre. Le spectromètre permet de mesurer l’eau naturellement présente ainsi que l’oxygène, converti en eau par un convertisseur. Une telle méthode ne permet pas d’identifier un mélange gazeux. Patent application WO2004027410A1 teaches measuring the presence of traces of water and oxygen in hydrogen using a spectrometer. The spectrometer measures naturally present water as well as oxygen, converted into water by a converter. Such a method does not make it possible to identify a gas mixture.
L’invention vise ainsi un dispositif d’identification d’un mélange gazeux, qui puisse déterminer de manière fiable, précise et peu onéreuse l’identifiant d’un mélange gazeux. L’invention a initialement été développée pour évaluer la qualité de l’air au sens large, tel que l’air atmosphérique, les rejets gazeux des usines, l’air intérieur, les gaz d’échappement des transports routiers ou les rejets chimiques de l’agriculture, mais elle peut également être utilisée dans d’autres domaines, tels que l’œnologie, la parfumerie, l’agroalimentaire, le traitement des déchets, etc. The invention thus relates to a device for identifying a gas mixture, which can reliably, precisely and inexpensively determine the identifier of a gas mixture. The invention was initially developed to assess the quality of air in a broad sense, such as atmospheric air, gaseous emissions from factories, indoor air, exhaust gases from road transport or chemical emissions from plants. agriculture, but it can also be used in other fields, such as oenology, perfumery, food processing, waste treatment, etc.
PRESENTATION DE L’INVENTIONPRESENTATION OF THE INVENTION
L’invention concerne un dispositif d’identification d’un mélange gazeux comprenant une pluralité de composés chimiques, ledit dispositif comprenant :
  • un système de captation, non sélectif pour les composés chimiques du mélange gazeux,
  • au moins une première voie d’acheminement, au moins une deuxième voie d’acheminement et au moins une troisième voie d’acheminement du mélange gazeux vers le système de captation,
  • la première voie d’acheminement et la deuxième voie d’acheminement comprenant respectivement au moins un premier organe de filtrage et au moins un deuxième organe de filtrage configurés pour filtrer respectivement au moins un premier composé chimique et au moins un deuxième composé chimique différent du premier composé chimique du mélange gazeux,
  • ledit système de captation étant configuré pour mesurer au moins une première variation de signal électrique, au moins une deuxième variation de signal électrique et au moins une troisième variation de signal électrique obtenues par interaction des composés chimiques du mélange gazeux respectivement de la première voie d’acheminement, de la deuxième voie d’acheminement et de la troisième voie d’acheminement avec le système de captation, les variations de signal électrique formant un paramètre d’identification du mélange gazeux,
  • au moins une base de données comprenant une pluralité de paramètres d’identification prédéterminés, chaque paramètre d’identification étant associé à un identifiant de mélange gazeux, et
  • au moins un organe de calcul configuré pour comparer le paramètre d’identification du mélange gazeux obtenu par le système de captation aux paramètres d’identification prédéterminés de la base de données de manière à déterminer l’identifiant du mélange gazeux.
The invention relates to a device for identifying a gas mixture comprising a plurality of chemical compounds, said device comprising:
  • a capture system, non-selective for the chemical compounds of the gas mixture,
  • at least a first route, at least a second route and at least a third route of the gas mixture to the capture system,
  • the first route and the second route respectively comprising at least a first filter member and at least a second filter member configured to filter respectively at least a first chemical compound and at least a second chemical compound different from the first chemical compound of the gas mixture,
  • said sensing system being configured to measure at least a first variation of electrical signal, at least a second variation of electrical signal and at least a third variation of electrical signal obtained by interaction of the chemical compounds of the gas mixture respectively of the first path of routing, of the second routing path and of the third routing path with the capture system, the variations in the electrical signal forming a parameter for identifying the gas mixture,
  • at least one database comprising a plurality of predetermined identification parameters, each identification parameter being associated with a gas mixture identifier, and
  • at least one calculation unit configured to compare the identification parameter of the gas mixture obtained by the capture system with the predetermined identification parameters of the database so as to determine the identifier of the gas mixture.
Par la suite, un composé chimique est dit différent d’un autre composé chimique lorsqu’il est de type différent, c’est-à-dire qu’il ne possède pas la même composition chimique et/ou de nature différente, c’est-à-dire qu’il ne possède pas les mêmes propriétés chimiques. Subsequently, a chemical compound is said to be different from another chemical compound when it is of a different type, that is to say that it does not have the same chemical composition and / or of a different nature, that is, that is, it does not have the same chemical properties.
Grâce à l’invention, l’identification d’un mélange gazeux est peu onéreuse et précise grâce à l’utilisation combinée d’un capteur non sélectif peu onéreux avec différents organes de filtrage sélectifs. Des mélanges gazeux de compositions chimiques proches peuvent avantageusement être distingués en filtrant les composés chimiques communs pour mettre en exergue les composés chimiques différents. En outre, un grand nombre de mélanges gazeux peuvent être identifiés avec le dispositif selon l’invention, en modifiant uniquement les organes de filtrage et leur position sur ledit dispositif, ce qui permet l’utilisation du dispositif dans de nombreux domaines différents, tels que l’étude de la qualité de l’air, l’œnologie, la parfumerie, etc. Le dispositif selon l’invention permet par ailleurs une identification fiable d’un mélange gazeux, par comparaison directe des mesures du système de captation avec la base de données. La comparaison des mesures de plusieurs systèmes de captation entre eux est notamment évitée, ce qui est à l’origine de sources d’erreur.Thanks to the invention, the identification of a gas mixture is inexpensive and accurate through the combined use of an inexpensive non-selective sensor with different selective filter members. Gas mixtures of similar chemical compositions can advantageously be distinguished by filtering out the common chemical compounds to highlight the different chemical compounds. In addition, a large number of gas mixtures can be identified with the device according to the invention, by modifying only the filtering members and their position on said device, which allows the use of the device in many different fields, such as the study of air quality, oenology, perfumery, etc. The device according to the invention also allows reliable identification of a gas mixture, by direct comparison of the measurements of the capture system with the database. In particular, the comparison of the measurements of several collection systems with each other is avoided, which is the source of sources of error.
Selon un aspect de l’invention, la troisième voie d’acheminement comprend au moins un troisième organe de filtrage configuré pour filtrer au moins un troisième composé chimique du mélange gazeux différent du premier composé chimique et du deuxième composé chimique. Le filtrage du mélange gazeux dans chaque voie d’acheminement permet avantageusement au système de captation de réaliser des mesures plus discriminantes, ce qui permet une meilleure identification du mélange gazeux. Un filtrage différent dans chaque voie d’acheminement permet en outre l’identification du mélange gazeux avec un nombre réduit de voies d’acheminement, sans redondance de mesures. According to one aspect of the invention, the third path includes at least a third filter member configured to filter at least a third chemical compound from the gas mixture different from the first chemical compound and the second chemical compound. The filtering of the gas mixture in each delivery path advantageously allows the capture system to perform more discriminating measurements, which allows better identification of the gas mixture. Different filtering in each route also allows the identification of the gas mixture with a reduced number of routes, without redundancy of measurements.
Selon un aspect préféré, au moins une voie d’acheminement comprend au moins deux organes de filtrage configurés pour filtrer chacun au moins un composé chimique du mélange gazeux différent l’un de l’autre. De manière avantageuse, les composés chimiques dominants du mélange gazeux, à savoir très odorants ou en concentration élevée dans le mélange gazeux, peuvent être filtrés ce qui permet au système de captation de réaliser des mesures plus discriminantes. In a preferred aspect, at least one delivery path includes at least two filter members configured to each filter at least one chemical compound from the gas mixture different from each other. Advantageously, the dominant chemical compounds of the gas mixture, namely very odorous or in high concentration in the gas mixture, can be filtered, which allows the capture system to carry out more discriminating measurements.
Selon un aspect de l’invention, le système de captation comprend au moins un capteur semi-conducteur, non sélectif et peu onéreux, permettant l’identification d’un grand nombre de mélanges gazeux différents de façon peu onéreuse.According to one aspect of the invention, the sensing system comprises at least one inexpensive, non-selective, semiconductor sensor, allowing the identification of a large number of different gas mixtures at low cost.
De manière préférée, le système de captation comprend au moins un capteur électrochimique, ce qui permet de réaliser des mesures complémentaires et supplémentaires d’un capteur semi-conducteur. Preferably, the capture system comprises at least one electrochemical sensor, which makes it possible to carry out complementary and additional measurements of a semiconductor sensor.
De manière préférée, le système de captation comprend au moins un capteur optique infrarouge ou un capteur optique proche infrarouge, ce qui permet de réaliser des mesures complémentaires et supplémentaires d’un capteur semi-conducteur.Preferably, the capture system comprises at least one infrared optical sensor or one near infrared optical sensor, which makes it possible to carry out complementary and additional measurements of a semiconductor sensor.
De manière préférée, le système de captation comprend au moins un capteur à photoionisation, également connu sous son abréviation « capteur PID ». Un tel capteur à photoionisation comporte avantageusement une sensibilité élevée, supérieure à celle d’un capteur semi-conducteur. Ceci permet de détecter des composés chimiques en très faibles concentrations, notamment des composés organiques volatils et inorganiques. Un capteur à photoionisation est de même qu’un capteur semi-conducteur non sélectif, ce qui permet l’identification d’un grand nombre de mélanges gazeux différents. De plus, un capteur à photoionisation présente l’avantage d’être peu sensible à une variation d’humidité, contrairement à un capteur semi-conducteur, et donc plus précis. Preferably, the capture system comprises at least one photoionization sensor, also known by its abbreviation “PID sensor”. Such a photoionization sensor advantageously has a high sensitivity, greater than that of a semiconductor sensor. This makes it possible to detect chemical compounds in very low concentrations, in particular volatile and inorganic organic compounds. A photoionization sensor is the same as a non-selective semiconductor sensor, which allows the identification of a large number of different gas mixtures. In addition, a photoionization sensor has the advantage of being insensitive to changes in humidity, unlike a semiconductor sensor, and therefore more precise.
Enfin, le risque d’interférence d’un capteur à photoionisation est connu et documenté pour de nombreux composés chimiques, contrairement aux capteurs semi-conducteurs. Ceci évite des erreurs d’interprétation des mesures et donc d’identification. On précise que le « risque d’interférence » désigne la réaction chimique avec un composé chimique autre que ceux avec lesquels le capteur à photoionisation est configuré pour réagir, ce phénomène étant plus susceptible d’apparaître pour un mélange gazeux complexe.Finally, the risk of interference from a photoionization sensor is known and documented for many chemical compounds, unlike semiconductor sensors. This avoids errors in the interpretation of measurements and therefore in identification. It is specified that the "risk of interference" refers to the chemical reaction with a chemical compound other than those with which the photoionization sensor is configured to react, this phenomenon being more likely to occur for a complex gas mixture.
Par ailleurs, un capteur à photoionisation permet de réaliser des mesures complémentaires et supplémentaires d’un capteur semi-conducteur. In addition, a photoionization sensor makes it possible to carry out complementary and additional measurements of a semiconductor sensor.
De préférence, le capteur à photoionisation comporte une lampe d’énergie supérieure à 9,6eV, préférentiellement supérieure à 10eV, pour détecter des composés chimiques en très faible concentration. Preferably, the photoionization sensor comprises a lamp with energy greater than 9.6eV, preferably greater than 10eV, to detect chemical compounds in very low concentration.
De préférence, le système de captation est un système de captation semi-conducteur, comprenant uniquement de capteurs semi-conducteurs, avantageusement peu onéreux. Preferably, the capture system is a semiconductor capture system, comprising only semiconductor sensors, advantageously inexpensive.
Selon un aspect préféré, au moins une voie d’acheminement comprend au moins un élément de fermeture configuré pour bloquer l’acheminement du mélange gazeux vers le système de captation. Préférentiellement, chaque voie d’acheminement comprend au moins un élément de fermeture configuré pour bloquer l’acheminement du mélange gazeux vers le système de captation. De manière avantageuse, un capteur peut être relié à plusieurs voies d’acheminement, le mélange gazeux de chaque voie d’acheminement étant conduit au système de captation de manière séquentielle par ouverture successive des éléments de fermeture. Un tel dispositif est en outre peu encombrant et moins onéreux. In a preferred aspect, at least one delivery path includes at least one closure member configured to block the delivery of the gas mixture to the capture system. Preferably, each delivery path comprises at least one closure element configured to block the delivery of the gas mixture to the capture system. Advantageously, a sensor can be connected to several delivery paths, the gas mixture of each delivery path being led to the capture system sequentially by successive opening of the closure elements. Such a device is also compact and less expensive.
Selon un autre aspect préféré, le système de captation comprend une pluralité de capteurs non sélectifs, chaque voie d’acheminement étant reliée à au moins un capteur non sélectif. Plusieurs mesures peuvent ainsi avantageusement être réalisées simultanément par le système de captation. According to another preferred aspect, the capture system comprises a plurality of non-selective sensors, each delivery path being connected to at least one non-selective sensor. Several measurements can thus advantageously be carried out simultaneously by the capture system.
Préférentiellement, les capteurs non sélectifs sont de même type, de préférence, identiques, pour limiter au maximum les sources d’erreur de mesure. Preferably, the non-selective sensors are of the same type, preferably identical, to limit the sources of measurement error as much as possible.
Préférentiellement, chaque voie d’acheminement est reliée à un jeu de capteurs non sélectifs, de sorte à réaliser un plus grand nombre de mesures sans augmenter le nombre de voies d’acheminement ni le nombre d’organes de filtrage. L’identification d’un mélange gazeux est alors encore améliorée. De préférence, les jeux de capteurs sélectifs sont identiques, pour limiter au maximum les sources d’erreur de mesure. Preferably, each routing path is connected to a set of non-selective sensors, so as to perform a greater number of measurements without increasing the number of routing paths or the number of filtering units. The identification of a gas mixture is then further improved. Preferably, the sets of selective sensors are identical, to limit the sources of measurement error as much as possible.
Selon un aspect de l’invention, au moins un organe de filtrage comprend une structure poreuse enrichie avec un agent actif avec lesdits composés chimiques, de sorte à laisser circuler le mélange gazeux tout en retenant certains des composés chimiques dudit mélange gazeux. Un tel filtrage est en outre efficace, car les composés chimiques à retenir circulent à proximité de l’agent actif, ce qui favorise leur interaction. According to one aspect of the invention, at least one filter member comprises a porous structure enriched with an active agent with said chemical compounds, so as to allow the gas mixture to circulate while retaining some of the chemical compounds from said gas mixture. Such filtering is also effective, because the chemical compounds to be retained circulate near the active agent, which promotes their interaction.
De préférence, au moins un organe de filtrage se présente sous la forme d’un filtre chimique configuré pour réagir avec au moins un composé chimique du mélange gazeux. Preferably, at least one filter member is in the form of a chemical filter configured to react with at least one chemical compound of the gas mixture.
De préférence, au moins un organe de filtrage se présente sous la forme d’un filtre physique configuré pour adsorber au moins un composé chimique du mélange gazeux. L’utilisation combinée de filtres physiques et chimiques permet avantageusement de filtrer un grand nombre de composés chimiques différents suivant le mélange gazeux à identifier. Preferably, at least one filter member is in the form of a physical filter configured to adsorb at least one chemical compound from the gas mixture. The combined use of physical and chemical filters advantageously makes it possible to filter a large number of different chemical compounds depending on the gas mixture to be identified.
L’invention concerne également un procédé d’identification d’un mélange gazeux comprenant une pluralité de composés chimiques au moyen du dispositif précédemment décrit, ledit procédé comprenant :
  • au moins une étape de filtrage du mélange gazeux dans la première voie d’acheminement au moyen du premier organe de filtrage et dans la deuxième voie d’acheminement au moyen du deuxième organe de filtrage,
  • au moins une étape de mesure de la première variation de signal électrique, de la deuxième variation de signal électrique et de la troisième variation de signal électrique obtenues par interaction des composés chimiques du mélange gazeux respectivement de la première voie d’acheminement, de la deuxième voie d’acheminement et de la troisième voie d’acheminement avec le système de captation, et
  • au moins une étape de comparaison du paramètre d’identification du mélange gazeux, formé par les variations de signal électrique obtenues par le système de captation aux paramètres d’identification prédéterminés associés aux identifiants de mélanges gazeux, de manière à déterminer l’identifiant du mélange gazeux.
The invention also relates to a method of identifying a gas mixture comprising a plurality of chemical compounds by means of the device described above, said method comprising:
  • at least one step of filtering the gas mixture in the first delivery path by means of the first filtering member and in the second delivery path by means of the second filtering member,
  • at least one step of measuring the first variation of the electrical signal, the second variation of the electrical signal and the third variation of the electrical signal obtained by interaction of the chemical compounds of the gas mixture respectively of the first delivery path, of the second route and the third route with the capture system, and
  • at least one step of comparing the identification parameter of the gas mixture, formed by the variations in the electrical signal obtained by the capture system with the predetermined identification parameters associated with the identifiers of the gas mixtures, so as to determine the identifier of the mixture gaseous.
 PRESENTATION DES FIGURESPRESENTATION OF FIGURES
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels :The invention will be better understood on reading the description which will follow, given solely by way of example, and referring to the appended drawings given by way of nonlimiting examples, in which identical references are given to similar objects. and on which:
est une représentation schématique d’un dispositif d’identification d’un mélange gazeux selon une première forme de réalisation de l’invention ; is a schematic representation of a device for identifying a gas mixture according to a first embodiment of the invention;
est une représentation schématique partielle d’un dispositif d’identification d’un mélange gazeux selon une deuxième forme de réalisation de l’invention ; is a partial schematic representation of a device for identifying a gas mixture according to a second embodiment of the invention;
est une représentation schématique partielle d’un dispositif d’identification d’un mélange gazeux selon une troisième forme de réalisation de l’invention ; is a partial schematic representation of a device for identifying a gas mixture according to a third embodiment of the invention;
est une représentation schématique partielle d’un dispositif d’identification d’un mélange gazeux selon une quatrième forme de réalisation de l’invention ; is a partial schematic representation of a device for identifying a gas mixture according to a fourth embodiment of the invention;
est une représentation schématique des étapes de filtrage, de mesure et de comparaison du procédé d’identification d’un mélange gazeux et is a schematic representation of the steps of filtering, measuring and comparing the process of identifying a gas mixture and
est une représentation schématique partielle d’un dispositif d’identification d’un mélange gazeux selon une forme de réalisation alternative de l’invention. is a partial schematic representation of a device for identifying a gas mixture according to an alternative embodiment of the invention.
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.It should be noted that the figures set out the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention if necessary.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
On décrit par la suite successivement un dispositif d’identification d’un mélange gazeux, en référence aux figures 1 à 4, et un procédé d’identification d’un mélange gazeux au moyen du dispositif d’identification selon l’invention, en référence à la . Le terme abrégé « dispositif » est utilisé ci-après pour désigner le dispositif d’identification d’un mélange gazeux selon l’invention, à des fins de concision et de clarté. A device for identifying a gas mixture, with reference to FIGS. 1 to 4, and a method for identifying a gas mixture by means of the identification device according to the invention, with reference to FIGS. to the . The abbreviated term “device” is used hereinafter to denote the device for identifying a gas mixture according to the invention, for the sake of brevity and clarity.
On définit pour la suite du document la « sélectivité » comme l’aptitude à mesurer un unique composé chimique d’un mélange gazeux, à l’exception des autres."Selectivity" is defined for the remainder of the document as the ability to measure a single chemical compound of a gas mixture, with the exception of the others.
Selon l’invention, comme illustré sur la , le dispositif 1 comprend un système de captation 2 non sélectif et des voies d’acheminement 30, 31, 32 du mélange gazeux 5 vers le système de captation 2 comprenant des organes de filtrage 40, 41, 42 configurés pour filtrer au moins un composé chimique 6, 7, 8 du mélange gazeux 5. Plus précisément, les organes de filtrage 40, 41, 42 d’une voie d’acheminement 30, 31, 32 sont configurés pour filtrer des composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5 différents des organes de filtrage 40, 41, 42 d’une autre voie d’acheminement 30, 31, 32. Autrement dit, après filtration, le mélange gazeux 5 de chaque voie d’acheminement 30, 31, 32 ne comprend pas les mêmes composés chimiques 6, 7, 8 ou du moins la même concentration en lesdits composés chimiques 6, 7, 8.According to the invention, as illustrated in , the device 1 comprises a non-selective capture system 2 and routes 30, 31, 32 of the gas mixture 5 to the capture system 2 comprising filtering members 40, 41, 42 configured to filter at least one compound 6, 7, 8 of the gas mixture 5. More specifically, the filtering members 40, 41, 42 of a conveyor path 30, 31, 32 are configured to filter chemical compounds 6, 7, 8 from the gas mixture 5 different from the filtering members 40, 41, 42 of another route 30, 31, 32. In other words, after filtration, the gas mixture 5 of each route 30, 31, 32 does not include the same chemical compounds 6, 7, 8 or at least the same concentration of said chemical compounds 6, 7, 8.
Selon l’invention, toujours en référence à la , le système de captation 2 est configuré pour mesurer une variation de signal électrique ΔU1, ΔU2, ΔU3 pour le mélange gazeux 5 acheminé par chaque voie d’acheminement 30, 31, 32. Les variations de signal électrique ΔU1, ΔU2, ΔU3 sont obtenues par interaction des composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5 avec le système de captation 2 et forment ensemble un paramètre d’identification P dudit mélange gazeux 5. According to the invention, still with reference to the , the sensing system 2 is configured to measure an electrical signal variation ΔU1, ΔU2, ΔU3 for the gas mixture 5 conveyed by each routing path 30, 31, 32. The electrical signal variations ΔU1, ΔU2, ΔU3 are obtained by interaction of the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5 with the capture system 2 and together form an identification parameter P of said gas mixture 5.
Selon l’invention, toujours en référence à la , le dispositif 1 comprend en outre une base de données 11, comprenant une pluralité de paramètres d’identification prédéterminés P1-Pn associés à des identifiants de mélanges gazeux Id1-Idn, et un organe de calcul 10 configuré pour comparer le paramètre d’identification P obtenu par le système de captation 2 aux paramètres d’identification prédéterminés P1-Pn, de manière à déterminer l’identifiant Id du mélange gazeux 5.According to the invention, still with reference to the , the device 1 further comprises a database 11, comprising a plurality of predetermined identification parameters P1-Pn associated with identifiers of gas mixtures Id1-Idn, and a calculation unit 10 configured to compare the identification parameter P obtained by the capture system 2 with the predetermined identification parameters P1-Pn, so as to determine the identifier Id of the gas mixture 5.
On décrit par la suite plus précisément les aspects structurels et fonctionnels de chaque élément du dispositif 1, en s’appuyant sur l’exemple de la qui illustre une première forme de réalisation de l’invention. Une deuxième, une troisième et une quatrième forme de réalisation de l’invention sont représentées sur les figures 2, 3 et 4 et seront décrites après la première forme de réalisation. A noter que ces différentes formes de réalisation ne sont données qu’à titre d’exemples non limitatifs, l’invention englobant toute combinaison possible des différentes caractéristiques techniques des formes de réalisation présentées. The structural and functional aspects of each element of the device 1 will be described in more detail below, based on the example of which illustrates a first embodiment of the invention. A second, a third and a fourth embodiment of the invention are shown in Figures 2, 3 and 4 and will be described after the first embodiment. Note that these different embodiments are given only by way of non-limiting examples, the invention encompassing any possible combination of the different technical characteristics of the embodiments presented.
Selon la première forme de réalisation de l’invention, illustrée sur la , le dispositif 1 comprend trois voies d’acheminement 30, 31, 32 du mélange gazeux 5 vers le système de captation 2. Il va de soi que le dispositif 1 pourrait comprendre un nombre de voies d’acheminement 30, 31, 32 supérieur à 3, en particulier pour réaliser un plus grand nombre de mesures avec le système de captation 2 et donc permettre une identification plus fiable du mélange gazeux. Toutefois, un grand nombre de voies d’acheminement 30, 31, 32 augmente le coût, la complexité et l’encombrement du système 1 et peut conduire à réaliser des mesures redondantes avec le système de captation 2. According to the first embodiment of the invention, illustrated on , the device 1 comprises three routing paths 30, 31, 32 of the gas mixture 5 to the capture system 2. It goes without saying that the device 1 could include a number of routing paths 30, 31, 32 greater than 3, in particular to perform a greater number of measurements with the capture system 2 and therefore allow more reliable identification of the gas mixture. However, a large number of routing paths 30, 31, 32 increases the cost, complexity and size of the system 1 and can lead to redundant measurements being carried out with the capture system 2.
Dans l’exemple de la , une voie d’acheminement 30, 31, 32 est linéaire et de section circulaire. Le diamètre de la section d’une voie d’acheminement 30, 31, 32 est égal ou de l’ordre de la taille du système de captation 2. Il va cependant de soi qu’une voie d’acheminement 30, 31, 32 peut être de forme et de taille quelconques à condition que ladite voie d’acheminement 30, 31, 32 permette la circulation du mélange gazeux 5. In the example of , a routing path 30, 31, 32 is linear and of circular section. The diameter of the section of a routing 30, 31, 32 is equal to or of the order of the size of the capture system 2. However, it goes without saying that a routing 30, 31, 32 can be of any shape and size provided that said conveyance path 30, 31, 32 allows the circulation of the gas mixture 5.
De préférence, une voie d’acheminement 30, 31, 32 comprend par ailleurs des parois étanches et chimiquement inertes de manière à ce que le mélange gazeux 5 dans ladite voie d’acheminement 30, 31, 32 ne soit pas en contact avec un autre mélange gazeux, tel que l’air avoisinant, ce qui pourrait dans certains cas fausser les mesures du système de captation 2. A titre d’exemple, une telle voie d’acheminement 30, 31, 32 comporte du polytétrafluoroéthylène. Preferably, a conveyor path 30, 31, 32 further comprises sealed and chemically inert walls so that the gas mixture 5 in said conveyor path 30, 31, 32 is not in contact with another. gas mixture, such as the surrounding air, which could in certain cases falsify the measurements of the capture system 2. By way of example, such a conveyance path 30, 31, 32 comprises polytetrafluoroethylene.
Dans l’exemple de la , chaque voie d’acheminement 30, 31, 32 comprend un organe de filtrage 40, 41, 42. Il va toutefois de soi qu’une ou plusieurs voies d’acheminement 30, 31, 32 pourraient comprendre plusieurs organes de filtrage 40, 41, 42 dans l’optique d’un filtrage plus complet du mélange gazeux 5. Inversement, l’une des voies d’acheminement 30, 31, 32 pourrait ne comprendre aucun organe de filtrage 40, 41, 42 de manière à ce que le système de captation 2 réalise une mesure du mélange gazeux 5 de composition chimique intacte, autrement dit où aucun composé chimique 6, 7, 8 du mélange gazeux 5 n’a été filtré par un organe de filtrage 40, 41, 42. Dans l’exemple de la , une voie d’acheminement 32 ne comporte ainsi aucun organe de filtrage 42. In the example of , each routing path 30, 31, 32 comprises a filtering member 40, 41, 42. However, it goes without saying that one or more routing paths 30, 31, 32 could comprise several filtering members 40, 41 , 42 with a view to a more complete filtering of the gas mixture 5. Conversely, one of the routing paths 30, 31, 32 could not include any filtering member 40, 41, 42 so that the capture system 2 performs a measurement of the gas mixture 5 of intact chemical composition, in other words where no chemical compound 6, 7, 8 of the gas mixture 5 has been filtered by a filter member 40, 41, 42. In the example of the , a routing path 32 thus does not include any filtering member 42.
Toujours en référence à l’exemple de la , un organe de filtrage 40, 41, 42 est monté sur toute la section d’une voie d’acheminement 30, 31, 32 de manière à ce que l’ensemble du mélange gazeux 5 de ladite voie d’acheminement 30, 31, 32 traverse ledit organe de filtrage 40, 41, 42. Still with reference to the example of , a filtering member 40, 41, 42 is mounted over the entire section of a conveyor path 30, 31, 32 so that the whole of the gas mixture 5 of said conveyor path 30, 31, 32 passes through said filter member 40, 41, 42.
Un tel organe de filtrage 40, 41, 42 comprend une structure poreuse permettant la circulation du mélange gazeux 5, qui est enrichie en un agent actif avec certains composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5. Autrement dit, l’agent actif entre en interaction physique ou chimique avec certains composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5, ce qui permet le filtrage. De préférence, la structure poreuse est inerte pour les composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5, c’est-à-dire qu’il n’y a pas d’interaction physique ou chimique entre la structure poreuse et lesdits composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5. Such a filtering member 40, 41, 42 comprises a porous structure allowing the circulation of the gas mixture 5, which is enriched in an active agent with certain chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5. In other words, the active agent enters into physical or chemical interaction with certain chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5, which allows filtering. Preferably, the porous structure is inert for the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5, that is to say that there is no physical or chemical interaction between the porous structure and said compounds. chemicals 6, 7, 8 of the gas mixture 5.
Selon un aspect de l’invention, la structure poreuse de l’organe de filtrage 40, 41, 42 comporte un polymère tel que du polyéthylène d’abréviation « PE », du polytétrafluoroéthylène d’abréviation « PTFE » ou du polychlorure de vinyle d’abréviation « PVC ». Selon un autre aspect, la structure poreuse de l’organe de filtrage 40, 41, 42 comporte de la céramique tel que de l’alumine ou de la silice. Selon un autre aspect, la structure poreuse de l’organe de filtrage 40, 41, 42 comporte un métal tel que de l’aluminium, du titane, du nickel, du fer ou du cuivre.According to one aspect of the invention, the porous structure of the filtering member 40, 41, 42 comprises a polymer such as polyethylene abbreviated "PE", polytetrafluoroethylene abbreviated "PTFE" or polyvinyl chloride d. abbreviation "PVC". In another aspect, the porous structure of the filter member 40, 41, 42 comprises ceramic such as alumina or silica. In another aspect, the porous structure of the filter member 40, 41, 42 comprises a metal such as aluminum, titanium, nickel, iron or copper.
On définit dorénavant une première voie d’acheminement 30 comprenant un premier organe de filtrage 40, une deuxième voie d’acheminement 31 comprenant un deuxième organe de filtrage 41 et une troisième voie d’acheminement 32 comprenant un troisième organe de filtrage 42, pour pouvoir décrire l’agent actif de chaque organe de filtrage 40, 41, 42. On définit également un premier composé chimique 6, un deuxième composé chimique 7 et un troisième composé chimique 8 du mélange gazeux 5. A titre d’exemple, le mélange gazeux 5 pourrait être de l’air chargé en trois composés chimiques parmi la liste suivante : de l’oxyde d’azote, du dioxyde de souffre, de l’ozone, du monoxyde de carbone, ou encore un composé chimique de l’ensemble des hydrocarbures, des composés organiques volatils, des vapeurs de métaux lourds, des pesticides ou des gaz à effet de serre.We now define a first routing path 30 comprising a first filtering member 40, a second routing path 31 comprising a second filtering member 41 and a third routing path 32 comprising a third filtering member 42, in order to be able to describe the active agent of each filtering member 40, 41, 42. A first chemical compound 6, a second chemical compound 7 and a third chemical compound 8 of the gas mixture 5 are also defined. By way of example, the gas mixture 5 could be air loaded with three chemical compounds from the following list: nitrogen oxide, sulfur dioxide, ozone, carbon monoxide, or even a chemical compound of all hydrocarbons, volatile organic compounds, heavy metal vapors, pesticides or greenhouse gases.
Dans l’exemple de la , le premier organe de filtrage 40 est un filtre chimique dont l’agent actif se présente sous la forme d’un agent oxydant configuré pour entrer en réaction d’oxydation avec le premier composé chimique 6 mais pas avec le deuxième composé chimique 7 et le troisième composé chimique 8 du mélange gazeux 5. A titre d’exemple, l’agent oxydant peut être du dithionate de sodium et/ou du permanganate de potassium et/ou du dioxyde de manganèse pour entrer en réaction d’oxydation avec les alcools, les acétones et les cétones du mélange gazeux 5. Dans cet exemple, le paramètre d’identification P se présente sous la forme d’un vecteur de dimension 3 mais celle-ci pourrait être différente.In the example of , the first filtering member 40 is a chemical filter whose active agent is in the form of an oxidizing agent configured to enter into an oxidation reaction with the first chemical compound 6 but not with the second chemical compound 7 and the third chemical compound 8 of the gas mixture 5. By way of example, the oxidizing agent can be sodium dithionate and / or potassium permanganate and / or manganese dioxide to enter into an oxidation reaction with alcohols, the acetones and the ketones of the gas mixture 5. In this example, the identification parameter P is in the form of a vector of dimension 3, but this could be different.
Toujours dans l’exemple de la , le deuxième organe de filtrage 41 est un filtre chimique dont l’agent actif se présente sous la forme d’un agent réducteur configuré pour entrer en réaction de réduction avec le deuxième composé chimique 7 mais pas avec le premier composé chimique 6 et le troisième composé chimique 8 du mélange gazeux 5. A titre d’exemple, l’agent réducteur peut être du sulfite de sodium et/ou de l’oxyde de fer et/ou de l’oxyde de cuivre et/ou de l’acide citrique pour entrer en réaction de réduction avec le dioxyde d’azote, l’ozone, le dioxyde de soufre et le dichlore du mélange gazeux 5. Still in the example of , the second filtering member 41 is a chemical filter whose active agent is in the form of a reducing agent configured to enter into a reduction reaction with the second chemical compound 7 but not with the first chemical compound 6 and the third chemical compound 8 of the gas mixture 5. By way of example, the reducing agent can be sodium sulphite and / or iron oxide and / or copper oxide and / or citric acid to enter into a reduction reaction with nitrogen dioxide, ozone, sulfur dioxide and chlorine in the gas mixture 5.
Il va de soi que d’autres types de filtres chimiques peuvent être utilisés, à condition qu’ils n’entrent en interaction qu’avec certains composés chimique 6, 7, 8 du mélange gazeux 5. Il va notamment de soi que le filtre chimique peut également comprendre un catalyseur pour faciliter la réaction d’oxydoréduction. Les filtres chimiques étant connus en soi de l’homme du métier, ils ne seront pas décrits davantage.It goes without saying that other types of chemical filters can be used, provided that they only interact with certain chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5. It goes without saying that the filter chemical can also include a catalyst to facilitate the redox reaction. Since chemical filters are known per se to those skilled in the art, they will not be described further.
Toujours dans l’exemple de la , le troisième organe de filtrage 42 est un filtre physique dont l’agent actif se présente sous la forme d’un adsorbant configuré pour retenir le troisième composé chimique 8 mais pas le premier composé chimique 6 et le deuxième composé chimique 7 du mélange gazeux 5. A titre d’exemple, l’adsorbant peut être de la silice et/ou de l’alumine et/ou du carbone pour adsorber les composés organiques volatils du mélange gazeux 5. Still in the example of , the third filtering member 42 is a physical filter whose active agent is in the form of an adsorbent configured to retain the third chemical compound 8 but not the first chemical compound 6 and the second chemical compound 7 from the gas mixture 5 By way of example, the adsorbent can be silica and / or alumina and / or carbon to adsorb the volatile organic compounds from the gas mixture 5.
Il va de soi que d’autres types de filtres physiques, peuvent être utilisés, à condition qu’ils n’entrent en interaction qu’avec certains composés chimique 6, 7, 8 du mélange gazeux 5. L’agent actif peut notamment se présenter sous la forme d’une résine échangeuse d’ions configuré pour adsorber certains composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5. A titre d’exemple, la résine échangeuse d’ions peut être du nafion et/ou du polystyrène sulfonate de sodium pour capturer du dioxyde d’azote, de l’acide chlorhydrique, du trioxyde de soufre ou de l’ammoniac du mélange gazeux 5. Les filtres physiques étant connus en soi de l’homme du métier, ils ne seront pas décrits davantage.It goes without saying that other types of physical filters can be used, provided that they only interact with certain chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5. The active agent can in particular be present in the form of an ion exchange resin configured to adsorb certain chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5. By way of example, the ion exchange resin can be nafion and / or polystyrene sulfonate of sodium to capture nitrogen dioxide, hydrochloric acid, sulfur trioxide or ammonia from the gas mixture 5. The physical filters being known per se to those skilled in the art, they will not be described further. .
A noter que, dans l’exemple de la , les voies d’acheminement 30, 31, 32 comprennent deux filtres chimiques et un filtre physique, ce qui permet de filtrer différents types de composés chimiques 6, 7, 8. Il va cependant de soi que les organes de filtrage 40, 41, 42 peuvent comprendre des filtres chimiques uniquement, des filtres physiques uniquement ou un arrangement quelconque de filtres physiques et chimiques. Note that, in the example of , the conveyance routes 30, 31, 32 comprise two chemical filters and a physical filter, which makes it possible to filter different types of chemical compounds 6, 7, 8. However, it goes without saying that the filtering members 40, 41, 42 may include chemical filters only, physical filters only, or any arrangement of physical and chemical filters.
On décrit par la suite plus précisément le système de captation 2 dans l’exemple de la . The capture system 2 will be described in more detail below in the example of .
Selon la première forme de réalisation de l’invention, le dispositif 1 comprend trois capteurs non sélectifs 20, un capteur non sélectif 20 étant relié à chaque voie d’acheminement 30, 31, 32. Les capteurs non sélectifs 20 sont de même type, de préférence identiques. De manière avantageuse, avec un seul type de capteur non sélectif 20, le système de captation 20 permet d’obtenir trois mesures différentes. En outre, le dispositif 1 permet l’identification d’un mélange gazeux 5 quelconque grâce aux capteurs non sélectifs 20. De préférence, les organes de filtrage 40, 41, 42 sont amovibles de sorte à pouvoir être changés entre l’identification de deux mélanges gazeux 5 différents. According to the first embodiment of the invention, the device 1 comprises three non-selective sensors 20, a non-selective sensor 20 being connected to each routing path 30, 31, 32. The non-selective sensors 20 are of the same type, preferably identical. Advantageously, with a single type of non-selective sensor 20, the capture system 20 makes it possible to obtain three different measurements. In addition, the device 1 allows the identification of any gas mixture 5 thanks to the non-selective sensors 20. Preferably, the filtering members 40, 41, 42 are removable so that they can be changed between the identification of two. 5 different gas mixtures.
Dans l’exemple de la , les capteurs non sélectifs 20 se présentent sous la forme de capteurs semi-conducteurs. Autrement dit, le système de captation 2 est un système de captation semi-conducteur, uniquement constitué de capteurs semi-conducteurs. Un tel capteur semi-conducteur comprend une couche d’oxyde métallique surfacique adsorbant les composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5 ainsi qu’un moyen de mesure, tel qu’un multimètre, configuré pour mesurer la variation de conductivité électrique de la couche d’oxyde métallique, induite par l’adsorption des composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5. In the example of , the non-selective sensors 20 are in the form of semiconductor sensors. In other words, the capture system 2 is a semiconductor capture system, consisting solely of semiconductor sensors. Such a semiconductor sensor comprises a surface metal oxide layer adsorbing the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5 as well as a measuring means, such as a multimeter, configured to measure the variation in electrical conductivity of the metal oxide layer, induced by the adsorption of the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5.
En référence à la , le capteur non sélectif 20 relié à la première voie d’acheminement 30 est ainsi configuré pour mesurer une première variation de conductivité électrique ΔU1 de la couche d’oxyde métallique ayant adsorbé le deuxième composé chimique 7 et le troisième composé chimique 8 du mélange gazeux 5. De la même façon, le capteur non sélectif 20 relié à la deuxième voie d’acheminement 31 est configuré pour mesurer une deuxième variation de conductivité électrique ΔU2 de la couche d’oxyde métallique ayant adsorbé le premier composé chimique 6 et le troisième composé chimique 8 et celui relié à la troisième voie d’acheminement 32 est configuré pour mesurer une troisième variation de conductivité électrique ΔU3 de la couche d’oxyde métallique ayant adsorbé le premier composé chimique 6 et le deuxième composé chimique 7. De manière avantageuse, les variations de conductivité électrique 6, 7, 8 sont fonction de la présence et de l’absence des composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5 mais également de leur concentration dans le mélange gazeux 5. L’ensemble des trois variations de conductivité électrique ΔU1, ΔU2, ΔU3 forme le paramètre d’identification P du mélange gazeux 5. With reference to the , the non-selective sensor 20 connected to the first routing path 30 is thus configured to measure a first variation in electrical conductivity ΔU1 of the metal oxide layer having adsorbed the second chemical compound 7 and the third chemical compound 8 of the gas mixture 5. Likewise, the non-selective sensor 20 connected to the second routing path 31 is configured to measure a second variation in electrical conductivity ΔU2 of the metal oxide layer having adsorbed the first chemical compound 6 and the third compound. chemical 8 and that connected to the third routing path 32 is configured to measure a third variation in electrical conductivity ΔU3 of the metal oxide layer having adsorbed the first chemical compound 6 and the second chemical compound 7. Advantageously, the variations in electrical conductivity 6, 7, 8 are a function of the presence and absence of chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5 but also nt of their concentration in the gas mixture 5. The set of three variations in electrical conductivity ΔU1, ΔU2, ΔU3 forms the identification parameter P of the gas mixture 5.
On décrit par la suite la base de données 11 et l’organe de calcul 10. The database 11 and the calculator 10 are described below.
Comme illustré sur la , la base de données 11 se présente sous la forme d’un tableau comprenant une pluralité d’entrées comprenant chacune un paramètre d’identification prédéterminé P1-Pn et l’identifiant du mélange gazeux Id1-Idn associé, où n est le nombre d’entrées du tableau, n pouvant être un nombre quelconque. Les paramètres d’identification P1-Pn ont été déterminés de manière préalable avec des mélanges gazeux connus, pour une précision et une fiabilité optimale.As shown on the , the database 11 is in the form of a table comprising a plurality of entries each comprising a predetermined identification parameter P1-Pn and the identifier of the associated gas mixture Id1-Idn, where n is the number d 'array entries, where n can be any number. The identification parameters P1-Pn have been determined beforehand with known gas mixtures, for optimum precision and reliability.
Toujours en référence à la , l’organe de calcul 10 est relié d’une part au système de captation 2 pour recevoir le paramètre d’identification P du mélange gazeux 5 et d’autre part à la base de données 11. De préférence, l’organe de calcul 10 et la base de données 11 forment une unique entité, tel qu’un ordinateur. Still with reference to the , the calculation unit 10 is connected on the one hand to the capture system 2 to receive the identification parameter P of the gas mixture 5 and on the other hand to the database 11. Preferably, the calculation unit 10 and database 11 form a single entity, such as a computer.
L’organe de calcul 10 ainsi relié est configuré pour comparer le paramètre d’indentification P à chacun des paramètres d’identification prédéterminés P1-Pn afin de déterminer le paramètre d’identification prédéterminé solution Pi, i étant un nombre compris entre 1 et n, le plus proche du paramètre d’identification P du mélange gazeux 5, et donc l’identifiant de mélange gazeux solution Idi associé qui correspond à l’identifiant Id du mélange gazeux 5. Plus précisément, l’organe de calcul 10 est configuré pour calculer la distance entre le paramètre d’identification P et chaque paramètre d’indentification prédéterminé P1-Pn, la distance la plus faible correspondant au paramètre d’identification prédéterminé solution Pi. A noter que le terme « distance » est utilisé sous son sens mathématique de norme de la différence entre deux valeurs. The calculation unit 10 thus connected is configured to compare the identification parameter P with each of the predetermined identification parameters P1-Pn in order to determine the predetermined identification parameter solution Pi, i being a number between 1 and n , the closest to the identification parameter P of the gas mixture 5, and therefore the associated solution gas mixture identifier Idi which corresponds to the identifier Id of the gas mixture 5. More precisely, the calculation unit 10 is configured to calculate the distance between the identification parameter P and each predetermined identification parameter P1-Pn, the smallest distance corresponding to the predetermined identification parameter solution Pi. Note that the term “distance” is used in its mathematical sense norm of the difference between two values.
De manière avantageuse, l’organe de calcul 10 et la base de données 11 permettent conjointement d’identifier un mélange gazeux 5 par une comparaison simple et fiable à des entrées de la base de données 11. A noter que la précision des résultats est fonction de la précision de la base de données 11. Advantageously, the calculator 10 and the database 11 jointly make it possible to identify a gas mixture 5 by a simple and reliable comparison with entries in the database 11. Note that the accuracy of the results is a function of the accuracy of the database 11.
On décrit par la suite une deuxième forme de réalisation de l’invention, en référence à la . A second embodiment of the invention is described below with reference to .
Selon une deuxième forme de réalisation de l’invention, le système de captation 2 comprend un unique capteur non sélectif 20, relié à chacune des voies d’acheminement 30, 31, 32. Un tel dispositif 1 est avantageusement simple et peu onéreux. According to a second embodiment of the invention, the capture system 2 comprises a single non-selective sensor 20, connected to each of the delivery paths 30, 31, 32. Such a device 1 is advantageously simple and inexpensive.
En référence à la , chaque voie d’acheminement 30, 31, 32 comprend un organe de fermeture 33 configuré pour bloquer l’acheminement du mélange gazeux 5 vers le système de captation 2. De préférence, un tel organe de fermeture 33 est étanche et s’étend sur toute la section d’une voie d’acheminement 30, 31, 32 pour être efficace. De préférence, un tel organe de fermeture 33 se présente sous la forme d’une vanne, en particulier, commandable.With reference to the , each routing path 30, 31, 32 comprises a closure member 33 configured to block the routing of the gas mixture 5 to the capture system 2. Preferably, such a closure member 33 is sealed and extends over the entire section of a routing 30, 31, 32 to be effective. Preferably, such a closure member 33 is in the form of a valve, in particular controllable.
Toujours en référence à la , un organe de fermeture 33 est monté mobile entre une position ouverte, dans laquelle le mélange gazeux 5 est acheminé vers le système de captation 2 et une position fermée, représentée sur la , dans laquelle le mélange gazeux 5 n’est pas acheminé vers le système de captation 2. De manière avantageuse, les organes de fermeture 33 permettent au système de captation 2 de réaliser une mesure séquentielle des variations de conductivité électrique ΔU1, ΔU2, ΔU3 dans un ordre temporel quelconque. Ainsi, le mélange gazeux 5 d’une voie d’acheminement 30, 31, 32 n’est pas mélangé avec celui d’une autre voie d’acheminement 30, 31, 32, pour éviter tout source d’erreur dans les mesures des variations de conductivité électrique ΔU1, ΔU2, ΔU3. Still with reference to the , a closure member 33 is movably mounted between an open position, in which the gas mixture 5 is conveyed to the capture system 2 and a closed position, shown in the figure. , in which the gas mixture 5 is not routed to the capture system 2. Advantageously, the closure members 33 allow the capture system 2 to perform a sequential measurement of the variations in electrical conductivity ΔU1, ΔU2, ΔU3 in any temporal order. Thus, the gas mixture 5 of a conveyance route 30, 31, 32 is not mixed with that of another conveyance route 30, 31, 32, to avoid any source of error in the measurements of the variations in electrical conductivity ΔU1, ΔU2, ΔU3.
Il va de soi que certaines voies d’acheminement 30, 31, 32 pourraient ne pas être équipées d’organes de fermeture 33, notamment dans un cas combinant la première et la deuxième forme de réalisation où certains capteurs non sélectifs 20 sont reliés à une unique voie d’acheminement 30, 31, 32 et d’autres capteurs non sélectifs 20 sont reliés à plusieurs voies d’acheminement 30, 31, 32. It goes without saying that certain routing routes 30, 31, 32 could not be equipped with closure members 33, in particular in a case combining the first and the second embodiment where certain non-selective sensors 20 are connected to a single routing path 30, 31, 32 and other non-selective sensors 20 are connected to several routing paths 30, 31, 32.
De manière alternative, le capteur non sélectif 20 pourrait se présenter sous la forme d’un capteur semi-conducteur avec modulation en température, ce qui en combinaison avec les organes de filtrage 40, 41, 42 rendrait l’identification du mélange gazeux 5 plus précise. Pour rappel, la modulation en température consiste à faire varier la température de la couche d’oxyde métallique du capteur de manière à ce que seuls certains polluants sont en effet adsorbés par la couche d’oxyde métallique. Un tel capteur est connu de l’homme du métier et ne sera pas décrit davantage.Alternatively, the non-selective sensor 20 could be in the form of a semiconductor sensor with temperature modulation, which in combination with the filter members 40, 41, 42 would make the identification of the gas mixture 5 more precise. As a reminder, temperature modulation consists in varying the temperature of the metal oxide layer of the sensor so that only certain pollutants are in fact adsorbed by the metal oxide layer. Such a sensor is known to those skilled in the art and will not be described further.
On décrit par la suite une troisième forme de réalisation de l’invention, en référence à la . A third embodiment of the invention is described below, with reference to .
Selon une troisième forme de réalisation de l’invention, le système de captation 2 comprend une pluralité de jeux de capteurs, également connu de l’homme du métier sous le terme de « barrettes de capteurs », reliés chacun à une voie d’acheminement 30, 31, 32. Un jeu de capteurs comprend plusieurs capteurs non sélectifs 20, 21, 22 différents parmi les capteurs semi-conducteurs, les capteurs électrochimiques, les capteurs optique infrarouge ou proche infrarouge et les capteurs à photoionisation. Dans l’exemple de la , chaque jeu de capteurs comprend ainsi un premier capteur non sélectif 20, un deuxième capteur non sélectif 21 et un troisième capteur non sélectif 22. De préférence, les jeux de capteurs sont identiques. According to a third embodiment of the invention, the capture system 2 comprises a plurality of sets of sensors, also known to those skilled in the art under the term of “sensor arrays”, each connected to a routing path. 30, 31, 32. A set of sensors includes several non-selective sensors 20, 21, 22 different from semiconductor sensors, electrochemical sensors, infrared or near infrared optical sensors and photoionization sensors. In the example of , each set of sensors thus comprises a first non-selective sensor 20, a second non-selective sensor 21 and a third non-selective sensor 22. Preferably, the sets of sensors are identical.
Dans l’exemple de la , le premier capteur non sélectif 20 est un capteur semi-conducteur tel que décrit dans la première forme de réalisation de l’invention. Le deuxième capteur non sélectif 21 est quant à lui un capteur électrochimique comprenant au moins une électrode conductrice du courant électrique et configuré pour mesurer la variation de courant électrique ΔU4, ΔU5, ΔU6 produite par la réaction chimique de l’électrode avec les composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5. Un tel capteur électrochimique est connu en soi de l’homme du métier et ne sera pas décrit davantage. De même que pour un capteur semi-conducteur, la variation de courant électrique ΔU4, ΔU5, ΔU6 est fonction de la présence ou l’absence des composés chimiques 6, 7, 8 et de leur concentration dans le mélange gazeux 5. In the example of , the first non-selective sensor 20 is a semiconductor sensor as described in the first embodiment of the invention. The second non-selective sensor 21 is for its part an electrochemical sensor comprising at least one electric current conducting electrode and configured to measure the variation in electric current ΔU4, ΔU5, ΔU6 produced by the chemical reaction of the electrode with the chemical compounds 6 , 7, 8 of the gas mixture 5. Such an electrochemical sensor is known per se to those skilled in the art and will not be described further. As for a semiconductor sensor, the variation in electric current ΔU4, ΔU5, ΔU6 is a function of the presence or absence of chemical compounds 6, 7, 8 and their concentration in the gas mixture 5.
Toujours en référence à la , le troisième capteur non sélectif 22 est quant à lui un capteur optique infrarouge comprenant une lampe configurée pour émettre des photons et un organe de mesure configuré pour mesurer la variation d’intensité des photons ΔU7, ΔU8, ΔU9 au contact des composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5. Un tel capteur optique infrarouge est connu en soi de l’homme du métier et ne sera pas décrit davantage. De même que pour un capteur semi-conducteur, la variation de l’intensité lumineuse ΔU7, ΔU8, ΔU9 est fonction de la présence ou l’absence des composés chimiques 6, 7, 8 et de leur concentration dans le mélange gazeux 5. Il va de soi que le troisième capteur non sélectif 22 peut également être un capteur optique proche infrarouge ou un capteur à photoionisation suivant le mélange gazeux 5 à identifier. De tels capteurs sont connus en soi de l’homme du métier et ne seront pas décrits davantage.Still with reference to the , the third non-selective sensor 22 is for its part an infrared optical sensor comprising a lamp configured to emit photons and a measuring device configured to measure the variation in intensity of the photons ΔU7, ΔU8, ΔU9 in contact with the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5. Such an infrared optical sensor is known per se to those skilled in the art and will not be described further. As for a semiconductor sensor, the variation in light intensity ΔU7, ΔU8, ΔU9 is a function of the presence or absence of chemical compounds 6, 7, 8 and their concentration in the gas mixture 5. It It goes without saying that the third non-selective sensor 22 can also be a near infrared optical sensor or a photoionization sensor depending on the gas mixture 5 to be identified. Such sensors are known per se to those skilled in the art and will not be described further.
De manière avantageuse, un tel jeu de capteurs permet de réaliser différents types de mesures et d’identifier un mélange gazeux 5 quelconque. Il va de soi qu’un jeu de capteurs peut comprendre une combinaison quelconque de capteurs semi-conducteurs, de capteurs électrochimiques, de capteurs optiques infrarouge et proche infrarouge et de capteurs à photoionisation, suivant le mélange gazeux 5 à analyser.Advantageously, such a set of sensors makes it possible to carry out different types of measurements and to identify any gas mixture 5. It goes without saying that a set of sensors can include any combination of semiconductor sensors, electrochemical sensors, infrared and near infrared optical sensors and photoionization sensors, depending on the gas mixture to be analyzed.
En outre, un tel système de captation 2 permet de réaliser un plus grand nombre de mesures sans augmenter le nombre de voies d’acheminement 30, 31, 32 ni le nombre d’organes de filtrage 40, 41, 42. Dans l’exemple de la , le système de captation 2 est ainsi configuré pour mesurer trois variations de signal électrique ΔU1, ΔU4, ΔU7 à partir du mélange gazeux 5 de la première voie d’acheminement 30, trois variations de signal électrique ΔU2, ΔU5, ΔU8 à partir du mélange gazeux 5 de la deuxième voie d’acheminement 31 et trois variations de signal électrique ΔU3, ΔU6, ΔU9 à partir du mélange gazeux 5 de la troisième voie d’acheminement 32, soit un nombre de mesures triplé par rapport à celui de la première et de la deuxième forme de réalisation de l’invention. L’identification d’un mélange gazeux 5 est ainsi déterminée par le dispositif 1 avec davantage de précision et de fiabilité. Le coût supplémentaire d’un tel système de captation 2 par rapport à celui de la première forme de réalisation de l’invention est de plus faible. Dans cet exemple, le paramètre d’identification P se présente sous la forme d’un vecteur de dimension 9.In addition, such a capture system 2 makes it possible to carry out a greater number of measurements without increasing the number of routing paths 30, 31, 32 or the number of filtering members 40, 41, 42. In the example of the , the sensing system 2 is thus configured to measure three variations of the electrical signal ΔU1, ΔU4, ΔU7 from the gas mixture 5 of the first routing path 30, three variations of the electrical signal ΔU2, ΔU5, ΔU8 from the mixture gas 5 of the second routing path 31 and three variations of electrical signal ΔU3, ΔU6, ΔU9 from the gas mixture 5 of the third routing path 32, i.e. a number of measurements tripled with respect to that of the first and of the second embodiment of the invention. The identification of a gas mixture 5 is thus determined by the device 1 with greater precision and reliability. The additional cost of such a capture system 2 compared to that of the first embodiment of the invention is also lower. In this example, the identification parameter P is in the form of a vector of dimension 9.
De manière alternative, un ou plusieurs des capteurs non sélectifs 20, 21, 22 pourraient se présenter sous la forme d’un capteur semi-conducteur avec modulation en température, ce qui en combinaison avec les organes de filtrage 40, 41, 42 rendrait l’identification du mélange gazeux 5 d’autant plus précise. Alternatively, one or more of the non-selective sensors 20, 21, 22 could be in the form of a semiconductor sensor with temperature modulation, which in combination with the filter members 40, 41, 42 would make the identification of the gas mixture 5 all the more precise.
On décrit par la suite une quatrième forme de réalisation de l’invention, en référence à la .A fourth embodiment of the invention is described below with reference to .
Selon une quatrième forme de réalisation de l’invention, une voie d’acheminement 30, 31, 32 comprend plusieurs organes de filtrage 40, 41, 42, 43, afin de réaliser un filtrage plus complet du mélange gazeux 5. According to a fourth embodiment of the invention, a delivery path 30, 31, 32 comprises several filtering members 40, 41, 42, 43, in order to achieve a more complete filtering of the gas mixture 5.
Dans l’exemple de la , chaque voie d’acheminement 30, 31, 32 comprend deux organes de filtrage 40, 41, 42, 43. Autrement dit, en comparaison avec la première forme de réalisation de la , chaque voie d’acheminement 30, 31, 32 comprend un quatrième organe de filtrage 43 subsidiaire, configuré pour filtrer un quatrième composé chimique 9 du mélange gazeux 5. In the example of , each routing path 30, 31, 32 comprises two filtering members 40, 41, 42, 43. In other words, in comparison with the first embodiment of the , each route 30, 31, 32 comprises a fourth subsidiary filtering member 43, configured to filter a fourth chemical compound 9 from the gas mixture 5.
On suppose le quatrième composé chimique 9 dominant dans le mélange gazeux 5, à savoir très odorant ou en concentration élevée dans le mélange gazeux 5, dans l’exemple de la . De manière avantageuse, le quatrième organe de filtrage 43 permet au système de captation 2 de réaliser des mesures sans la présence du bruit généré par le quatrième composé chimique 9, autrement dit de faire ressortir le premier composé chimique 6, le deuxième composé chimique 7 et le troisième composé chimique 8 du mélange gazeux 5. Un tel dispositif 1 permet ainsi une identification plus fiable et plus précise d’un mélange gazeux 5.It is assumed that the fourth chemical compound 9 is dominant in the gas mixture 5, namely very odorous or in high concentration in the gas mixture 5, in the example of . Advantageously, the fourth filtering member 43 allows the capture system 2 to carry out measurements without the presence of the noise generated by the fourth chemical compound 9, in other words to bring out the first chemical compound 6, the second chemical compound 7 and the third chemical compound 8 of the gas mixture 5. Such a device 1 thus allows a more reliable and more precise identification of a gas mixture 5.
Il va de soi que chaque voie d’acheminement 30, 31, 32 peut comprendre un nombre quelconque d’organes de filtrage 40, 41, 42 suivant le mélange gazeux 5 à identifier. En particulier, une voie d’acheminement 30, 31, 32 peut ne comprendre aucun organe de filtrage 40, 41, 42 tel que dans l’exemple de la .It goes without saying that each routing path 30, 31, 32 can comprise any number of filtering members 40, 41, 42 depending on the gas mixture 5 to be identified. In particular, a routing path 30, 31, 32 may not include any filtering member 40, 41, 42 such as in the example of .
On décrit par la suite d’autres formes de réalisation de l’invention, dans lesquelles le système de captation 2 est de type à photoionisation, plus connu sous son abréviation « PID ». Ainsi, le système de captation 2 se présente sous la forme d’un unique capteur à photoionisation 20, en se référant à la , ou de plusieurs capteurs à photoionisation 20, en se référant à la . De préférence, dans ce dernier cas, les capteurs à photoionisation 20 sont identiques, à savoir comportent une lampe à ionisation d’énergie identique, pour que leurs mesures soient aisément comparables. Other embodiments of the invention are described below, in which the capture system 2 is of the photoionization type, better known by its abbreviation “PID”. Thus, the capture system 2 is in the form of a single photoionization sensor 20, with reference to the , or several photoionization sensors 20, with reference to the . Preferably, in the latter case, the photoionization sensors 20 are identical, ie comprise an ionization lamp with identical energy, so that their measurements are easily comparable.
En reprenant l’exemple de la , le capteur à photoionisation 2 est à titre d’exemple associé à :
  • un filtre 40 à alumine active et imprégné de permanganate de potassium pour filtrer le sulfure d’hydrogène et le dioxyde de soufre,
  • un filtre 41 à charbon actif et imprégné d’hydroxyde de sodium et d’hydroxyde de calcium pour filtrer des gaz acides, et
  • un filtre 42 à alumine active pour filtrer des composés organiques cycliques, tels que le benzène, le styrène et le toluène.
Taking the example of , the photoionization sensor 2 is for example associated with:
  • a filter 40 with active alumina and impregnated with potassium permanganate to filter the hydrogen sulphide and sulfur dioxide,
  • an activated carbon filter 41 impregnated with sodium hydroxide and calcium hydroxide to filter acid gases, and
  • an active alumina filter 42 for filtering cyclic organic compounds, such as benzene, styrene and toluene.
En reprenant l’exemple de la , les organes de filtrage 40, 41 peuvent également se présenter sous la forme :
  • d’un filtre 40 à charbon actif pour filtrer des composés organiques volatils, tels que l’acétone, l’éthanol ou le propanol, et
  • d’un filtre 41 à alumine active pour filtrer des composés organiques cycliques, tels que le benzène, le styrène et le toluène.
Taking the example of , the filtering members 40, 41 can also be in the form:
  • an activated carbon filter 40 for filtering volatile organic compounds, such as acetone, ethanol or propanol, and
  • an active alumina filter 41 for filtering cyclic organic compounds, such as benzene, styrene and toluene.
Alternativement, en référence à la , le système de captation 2 comprend plusieurs capteurs non sélectifs différents, dont au moins un capteur à photoionisation. Un système de captation 2, au moins partiellement à photoionisation, présente l’avantage d’être précis et de pouvoir mesurer des composés chimiques en très faible concentration, pour une identification plus fine et précise. Alternatively, with reference to the , the capture system 2 comprises several different non-selective sensors, including at least one photoionization sensor. A capture system 2, at least partially with photoionization, has the advantage of being precise and of being able to measure chemical compounds in very low concentration, for a finer and more precise identification.
On décrit par la suite un procédé d’identification d’un mélange gazeux au moyen du dispositif 1 précédemment décrit.A method for identifying a gas mixture is described below by means of the device 1 described above.
En référence aux figures 1 et 5, au cours d’une première étape de filtrage E1, le mélange gazeux 5 dont on souhaite déterminer l’identifiant Id est acheminé dans chacune des voies d’acheminement 30, 31, 32 et filtré au moyen des organes de filtrage 40, 41, 42. A la fin de l’étape de filtrage E1, le mélange gazeux 5 de chaque voie d’acheminement 30, 31, 32 a une composition chimique différente et est au contact du système de captation 2. With reference to FIGS. 1 and 5, during a first filtering step E1, the gas mixture 5 for which the identifier Id is to be determined is conveyed into each of the routing paths 30, 31, 32 and filtered by means of the filtering members 40, 41, 42. At the end of the filtering step E1, the gas mixture 5 of each delivery path 30, 31, 32 has a different chemical composition and is in contact with the capture system 2.
Toujours en référence à la , au cours d’une étape de mesure E2, le système de captation 2 réagit avec les composés chimiques 6, 7, 8 du mélange gazeux 5 dans chaque voie d’acheminement 30, 31, 32 et mesure des variations de signal électrique ΔU1, ΔU2, ΔU3 induites par la présence des composés chimiques 6, 7, 8 pour chaque voie d’acheminement 30, 31, 32. Le temps de réaction du système de captation avec les composés chimiques 6, 7, 8 est de préférence inférieur à 30s, dépendant du capteur non sélectif 20, 21, 22. Le temps de réaction est préférentiellement inférieur à 1s pour un capteur semi-conducteur, inférieur à 30s pour un capteur électrochimique, inférieur à 20s pour un capteur optique infrarouge et inférieur à 10s pour un capteur à photoionisation. La fréquence de mesure des variations de signal électrique ΔU1, ΔU2, ΔU3 est quant à elle de préférence comprise entre 1Hz et 100Hz. A la fin de l’étape de mesure E2, le système de captation 2 détermine le paramètre d’identification P du mélange gazeux 5, correspondant à l’ensemble des variations de signal électriques ΔU1, ΔU2, ΔU3 mesurées.Still with reference to the , during a measurement step E2, the capture system 2 reacts with the chemical compounds 6, 7, 8 of the gas mixture 5 in each routing path 30, 31, 32 and measures variations in the electrical signal ΔU1, ΔU2, ΔU3 induced by the presence of chemical compounds 6, 7, 8 for each route 30, 31, 32. The reaction time of the capture system with chemical compounds 6, 7, 8 is preferably less than 30s , depending on the non-selective sensor 20, 21, 22. The reaction time is preferably less than 1 s for a semiconductor sensor, less than 30 s for an electrochemical sensor, less than 20 s for an infrared optical sensor and less than 10 s for a photoionization sensor. The frequency of measurement of the variations in the electrical signal ΔU1, ΔU2, ΔU3 is for its part preferably between 1Hz and 100Hz. At the end of the measurement step E2, the capture system 2 determines the identification parameter P of the gas mixture 5, corresponding to all of the electrical signal variations ΔU1, ΔU2, ΔU3 measured.
Toujours en référence à la , au cours d’une étape de comparaison E3, l’organe de calcul 10 reçoit le paramètre d’identification P calculé par le système de captation 2 et le compare à chacun des paramètres d’identification prédéterminés P1-Pn de la base de données 11. Plus précisément, l’organe de calcul 10 détermine la distance séparant le paramètre d’identification P de chacun des paramètres d’identification prédéterminés P1-Pn. L’organe de calcul détermine ensuite le paramètre d’identification prédéterminé solution Pi pour lequel la distance est la plus faible. L’organe de calcul 10 détermine enfin l’identifiant de mélange gazeux solution Idi parmi les identifiants de mélanges gazeux Id1-Idn, correspondant à l’identifiant Id du mélange gazeux 5.Still with reference to the , during a comparison step E3, the calculation unit 10 receives the identification parameter P calculated by the capture system 2 and compares it with each of the predetermined identification parameters P1-Pn of the database 11. More precisely, the calculation unit 10 determines the distance separating the identification parameter P from each of the predetermined identification parameters P1-Pn. The calculator then determines the predetermined identification parameter solution Pi for which the distance is the smallest. The calculation unit 10 finally determines the identifier of the gas mixture solution Idi from among the identifiers of the gas mixtures Id1-Idn, corresponding to the identifier Id of the gas mixture 5.
Le procédé a été présenté en relation avec la première forme de réalisation de la mais il va de soi qu’il s’applique aux autres formes de réalisation. The method has been presented in connection with the first embodiment of the but it goes without saying that it applies to the other embodiments.
Le dispositif et le procédé d’identification d’un mélange gazeux précédemment décrits permettent avantageusement d’identifier de manière simple un mélange gazeux, en utilisant des capteurs non sélectifs peu onéreux et génériques en coopération avec une pluralité de filtres différents. En outre, le dispositif et le procédé selon l’invention permettent une identification fiable et précise grâce à la comparaison directe de la mesure de variation de signal électrique avec une base de données. Les sources d’erreur provenant des capteurs pour la mesure d’une faible concentration d’un composé chimique dans un mélange gazeux sont notamment évitées. The device and method for identifying a gas mixture described above advantageously make it possible to identify a gas mixture in a simple manner, using inexpensive and generic non-selective sensors in cooperation with a plurality of different filters. In addition, the device and method according to the invention allow reliable and precise identification by directly comparing the measurement of electrical signal variation with a database. In particular, sources of error from sensors for measuring a low concentration of a chemical compound in a gas mixture are avoided.

Claims (11)

  1. Dispositif (1) d’identification d’un mélange gazeux (5) comprenant une pluralité de composés chimiques (6, 7, 8, 9), ledit dispositif comprenant :
    • un système de captation (2), non sélectif pour les composés chimiques (6, 7, 8, 9) du mélange gazeux (5) et comprenant au moins un capteur à photoionisation,
    • au moins une première voie d’acheminement (30), au moins une deuxième voie d’acheminement (31) et au moins une troisième voie d’acheminement (32) du mélange gazeux (5) vers le système de captation (2),
    • la première voie d’acheminement (30) et la deuxième voie d’acheminement (31) comprenant respectivement au moins un premier organe de filtrage (40) et au moins un deuxième organe de filtrage (41) configurés pour filtrer respectivement au moins un premier composé chimique (6) et au moins un deuxième composé chimique (7) différent du premier composé chimique (6) du mélange gazeux (5),
    • ledit système de captation (2) étant configuré pour mesurer au moins une première variation de signal électrique (ΔU1), au moins une deuxième variation de signal électrique (ΔU2) et au moins une troisième variation de signal électrique (ΔU3) obtenues par interaction des composés chimiques (6, 7, 8, 9) du mélange gazeux (5) respectivement de la première voie d’acheminement (30), de la deuxième voie d’acheminement (31) et de la troisième voie d’acheminement (32) avec le système de captation (2), les variations de signal électrique (ΔU1, ΔU2, ΔU3) formant un paramètre d’identification (P) du mélange gazeux (5),
    • au moins une base de données (11) comprenant une pluralité de paramètres d’identification prédéterminés (P1-Pn), chaque paramètre d’identification (P1-Pn) étant associé à un identifiant de mélange gazeux (Id1-Idn), et
    • au moins un organe de calcul (10) configuré pour comparer le paramètre d’identification (P) du mélange gazeux (5) obtenu par le système de captation (2) aux paramètres d’identification prédéterminés (P1-Pn) de la base de données (11) de manière à déterminer l’identifiant (Id) du mélange gazeux (5).
    Device (1) for identifying a gas mixture (5) comprising a plurality of chemical compounds (6, 7, 8, 9), said device comprising:
    • a capture system (2), non-selective for the chemical compounds (6, 7, 8, 9) of the gas mixture (5) and comprising at least one photoionization sensor,
    • at least a first route (30), at least a second route (31) and at least a third route (32) of the gas mixture (5) to the capture system (2),
    • the first routing path (30) and the second routing path (31) respectively comprising at least a first filter member (40) and at least one second filter member (41) configured to respectively filter at least a first chemical compound (6) and at least one second chemical compound (7) different from the first chemical compound (6) of the gas mixture (5),
    • said sensing system (2) being configured to measure at least one first variation in electrical signal (ΔU1), at least one second variation in electrical signal (ΔU2) and at least one third variation in electrical signal (ΔU3) obtained by interaction of the chemical compounds (6, 7, 8, 9) of the gas mixture (5) respectively of the first route (30), of the second route (31) and of the third route (32) with the capture system (2), the variations in the electrical signal (ΔU1, ΔU2, ΔU3) forming an identification parameter (P) of the gas mixture (5),
    • at least one database (11) comprising a plurality of predetermined identification parameters (P1-Pn), each identification parameter (P1-Pn) being associated with a gas mixture identifier (Id1-Idn), and
    • at least one calculation unit (10) configured to compare the identification parameter (P) of the gas mixture (5) obtained by the capture system (2) with the predetermined identification parameters (P1-Pn) of the base of data (11) so as to determine the identifier (Id) of the gas mixture (5).
  2. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel la troisième voie d’acheminement (32) comprend au moins un troisième organe de filtrage (42) configuré pour filtrer au moins un troisième composé chimique (8) du mélange gazeux (5) différent du premier composé chimique (6) et du deuxième composé chimique (7).Device (1) according to claim 1, wherein the third conveyance path (32) comprises at least one third filter member (42) configured to filter at least a third chemical compound (8) from the different gas mixture (5). the first chemical compound (6) and the second chemical compound (7).
  3. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel au moins une voie d’acheminement (30, 31, 32) comprend au moins deux organes de filtrage (40, 41, 42, 43) configurés pour filtrer chacun au moins un composé chimique (6, 7, 8, 9) du mélange gazeux (5) différent l’un de l’autre. Device (1) according to one of claims 1 and 2, wherein at least one routing path (30, 31, 32) comprises at least two filter members (40, 41, 42, 43) configured to filter each at least one chemical compound (6, 7, 8, 9) of the gas mixture (5) different from each other.
  4. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le système de captation (2) comprend au moins un capteur semi-conducteur.Device (1) according to one of claims 1 to 3, wherein the sensing system (2) comprises at least one semiconductor sensor.
  5. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le système de captation (2) comprend au moins un capteur électrochimique.Device (1) according to one of claims 1 to 4, wherein the capture system (2) comprises at least one electrochemical sensor.
  6. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le système de captation (2) comprend au moins un capteur optique infrarouge ou un capteur optique proche infrarouge.Device (1) according to one of claims 1 to 5, wherein the sensing system (2) comprises at least one infrared optical sensor or one near infrared optical sensor.
  7. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le système de captation (2) est un système de captation semi-conducteur.Device (1) according to one of claims 1 to 4, wherein the pickup system (2) is a semiconductor pickup system.
  8. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel au moins une voie d’acheminement (30, 31, 32) comprend au moins un élément de fermeture (33) configuré pour bloquer l’acheminement du mélange gazeux (5) vers le système de captation (2). Device (1) according to one of claims 1 to 7, in which at least one conveyance path (30, 31, 32) comprises at least one closure element (33) configured to block the conveyance of the gas mixture ( 5) to the capture system (2).
  9. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le système de captation (2) comprend une pluralité de capteurs non sélectifs (20), chaque voie d’acheminement (30, 31, 32) étant reliée à au moins un capteur non sélectif (20).Device (1) according to one of claims 1 to 8, in which the sensing system (2) comprises a plurality of non-selective sensors (20), each routing path (30, 31, 32) being connected to the minus one non-selective sensor (20).
  10. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel au moins un organe de filtrage (40, 41, 42, 43) comprend une structure poreuse enrichie avec un agent actif avec lesdits composés chimiques (6, 7, 8, 9). Device (1) according to one of claims 1 to 9, wherein at least one filter member (40, 41, 42, 43) comprises a porous structure enriched with an active agent with said chemical compounds (6, 7, 8 , 9).
  11. Procédé d’identification d’un mélange gazeux (5) comprenant une pluralité de composés chimiques (6, 7, 8, 9) au moyen du dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 10, ledit procédé comprenant :
    • au moins une étape de filtrage (E1) du mélange gazeux (5) dans la première voie d’acheminement (30) au moyen du premier organe de filtrage (40) et dans la deuxième voie d’acheminement (31) au moyen du deuxième organe de filtrage (41),
    • au moins une étape de mesure (E2) de la première variation de signal électrique (ΔU1), de la deuxième variation de signal électrique (ΔU2) et de la troisième variation de signal électrique (ΔU3) obtenues par interaction des composés chimiques (6, 7, 8, 9) du mélange gazeux (5) respectivement de la première voie d’acheminement (30), de la deuxième voie d’acheminement (31) et de la troisième voie d’acheminement (32) avec le système de captation (2), et
    • au moins une étape de comparaison (E3) du paramètre d’identification (P) du mélange gazeux (5), formé par les variations de signal électrique (ΔU1, ΔU2, ΔU3) obtenues par le système de captation (2) aux paramètres d’identification prédéterminés (P1-Pn) associés aux identifiants de mélanges gazeux (Id1-Idn), de manière à déterminer l’identifiant (Id) du mélange gazeux (5).
    Method for identifying a gas mixture (5) comprising a plurality of chemical compounds (6, 7, 8, 9) by means of the device (1) according to one of claims 1 to 10, said method comprising:
    • at least one step of filtering (E1) the gas mixture (5) in the first delivery path (30) by means of the first filtering member (40) and in the second delivery path (31) by means of the second filter unit (41),
    • at least one step of measuring (E2) the first variation in electrical signal (ΔU1), the second variation in electrical signal (ΔU2) and the third variation in electrical signal (ΔU3) obtained by interaction of chemical compounds (6, 7, 8, 9) of the gas mixture (5) respectively of the first routing path (30), of the second routing path (31) and of the third routing path (32) with the capture system (2), and
    • at least one step of comparison (E3) of the identification parameter (P) of the gas mixture (5), formed by the variations in electrical signal (ΔU1, ΔU2, ΔU3) obtained by the capture system (2) with the parameters d 'predetermined identification (P1-Pn) associated with the identifiers of gas mixtures (Id1-Idn), so as to determine the identifier (Id) of the gas mixture (5).
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