Les faits à portée de main : détection de gaz

1 avril 2017 | Par Scott Jenkins

La détection des gaz est une tâche critique dans de nombreuses installations de l'industrie des procédés chimiques (CPI) pour éviter les risques pour le personnel et l'environnement. Les gaz peuvent présenter des risques d'explosion, d'inflammabilité, de toxicité, de pollution de l'environnement et de déplacement d'air respirable. Cette référence d'une page fournit des informations sur les classes courantes de détecteurs de gaz et sur les gaz couramment surveillés dans l'industrie.

Les technologies de détection de gaz peuvent être classées en fonction des caractéristiques des gaz qu'elles détectent : soit des gaz toxiques, soit des gaz combustibles, et la plupart des technologies de détection de gaz entrent dans l'une des quatre grandes catégories en fonction de leur mode de fonctionnement : les capteurs électrochimiques et les capteurs à semi-conducteur à oxyde métallique sont généralement utilisés pour détecter les gaz toxiques ; et des capteurs infrarouges et catalytiques sont utilisés pour détecter les gaz combustibles et explosifs.

Électrochimique. Les capteurs électrochimiques sont basés sur une cellule électrochimique dont le courant augmente lorsque la molécule d'intérêt entre en contact avec l'électrode de détection. Le gaz cible peut être oxydé ou réduit au niveau de l'électrode de travail, et un flux d'électrons faible mais détectable est produit à partir de la réaction à cet endroit. Une électrode de mesure et une contre-électrode sont également connectées à la cellule.

Métal-oxyde semi-conducteur (MOS). Les semi-conducteurs à oxyde métallique sont basés sur le principe selon lequel l'adsorption de gaz sur la surface d'un oxyde métallique et sa désorption à partir de celle-ci modifient la conductivité du matériau. Lorsque les molécules cibles entrent en contact avec un film mince de matériau de capteur à surface élevée, la concentration de porteurs de charge (électrons ou trous) change et la conductivité ou la résistivité est modifiée de manière mesurable.

Catalytique. La plupart des capteurs de ce type fonctionnent par oxydation catalytique, où le gaz combustible d'intérêt entre en contact avec une surface catalytique (souvent une bobine de fil traité au platine) et est oxydé. Cela libère de la chaleur de réaction et la résistance du câblage est modifiée par l'augmentation de la température. En règle générale, un circuit en pont est utilisé pour indiquer le changement de résistance. La résistance accrue - par rapport à la résistance dans l'air pur - est utilisée pour indiquer la concentration de gaz.

Infrarouge. Les capteurs infrarouges fonctionnent via un système d'émetteurs et de récepteurs de lumière. Lorsque des gaz combustibles d'intérêt entrent dans le champ de vision du récepteur, une partie du rayonnement est absorbée, modifiant la puissance de la lumière entre l'émetteur et le récepteur.

Le tableau [1] contient des informations sur les cibles de détection de gaz possibles.

1. National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH), NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards, CDC, www.cdc.gov/niosh/npg/default, consulté en mars 2017.

2. Fine, GF et autres, Sensors, 10, pp. 5,469–5,502, 2010.

3. Figaro Engineering Inc., Gas sensor technology, consulté en mars 2017, www.figaro.co.jp