Principes de détection : comment fonctionnent les détecteurs de gaz ?

Détection de gaz est indispensable pour la sécurité sur de nombreux lieux de travail : des usines industrielles aux parking souterrains en passant par les chaufferies. Les détecteurs de gaz modernes utilisent différentes techniques pour détecter les gaz (dangereux) dans l'air. Pensez aux gaz inflammables ou toxiques. Pour chaque type de gaz, différents principes et technologies de capteurs sont utilisés. Nous expliquons ici les plus importants !

La mesure des gaz inflammables

Les gaz inflammables sont des gaz qui, en se mélangeant avec de l'oxygène et une source d'inflammation (comme une étincelle ou une température élevée), peuvent provoquer une combustion. Pensez à des substances telles que le méthane, le propane, l'hydrogène et l'ammoniac. Il existe divers capteurs pouvant mesurer les niveaux de gaz de ces substances, tels que :

• Capteurs catalytiques

Les capteurs catalytiques, également appelés capteurs générateurs de chaleur, exploitent la propriété des matériaux inflammables de libérer de l'énergie lors de la combustion. Par exemple, lorsque le méthane brûle, il réagit avec l'oxygène et produit du dioxyde de carbone, de l'eau et de l'énergie (=chaleur).

Un capteur catalytique se compose de deux billes en céramique, également appelées pellistors, chacune équipée d'une spirale en platine et chauffée à environ 400 °C. L'une des billes est recouverte d'un revêtement catalytique, permettant l'oxydation du méthane à la surface et libérant de l'énergie qui chauffe davantage la spirale et augmente la résistance électrique. L'autre bille est non revêtue et sert de référence. En mesurant ces variations de résistance via un pont de Wheatstone, le capteur peut déterminer très précisément la quantité de méthane présente dans l'air et évaluer ainsi le risque d'explosion.

• Capteurs infrarouges

Les capteurs infrarouges exploitent la capacité des gaz à absorber la lumière dans un spectre donné. Pour les hydrocarbures, c'est généralement autour de 3,4 μm.

Un faisceau lumineux est envoyé à travers une cuvette et un détecteur mesure combien de lumière est absorbée par les molécules de gaz présentes. Un second faisceau lumineux à une autre longueur d'onde aide à compenser les facteurs environnementaux tels que l'humidité et la température. Les capteurs infrarouges n'ont pas besoin d'oxygène, ne peuvent pas être empoisonnés et peuvent atteindre des sensibilités très élevées en utilisant une longue cuvette. Cependant, ils sont limités à la détection de substances spécifiques et sont souvent plus chers que les capteurs catalytiques.

• Capteurs de température de flamme

Les capteurs de température de flamme mesurent l'augmentation de température dans une flamme causée par la présence de gaz inflammables. Les capteurs de température de flamme sont complètement résistants aux toxines et détectent tous les gaz inflammables. En revanche, ils nécessitent du combustible et de l'oxygène, et la mesure est complexe et à un niveau de prix plus élevé. 

La mesure des ZZS et autres substances toxiques.

Les ZZS et autres substances toxiques sont nocives pour la santé de vos employés et l'environnement, même à faibles concentrations. Vous trouvez ces substances notamment dans l'industrie et les laboratoires. Pensez à des substances comme le monoxyde de carbone, le benzène, le sulfure d'hydrogène, le dioxyde d'azote, etc. Il existe différents capteurs qui peuvent mesurer les niveaux de gaz de ces substances, tels que :

• Capteurs électrochimiques

Les capteurs électrochimiques fonctionnent comme une pile qui réagit à des gaz spécifiques. Lorsqu'un gaz atteint l'électrode de travail, une réaction chimique se produit, produisant ou consommant des électrons. Ces électrons circulent à travers un dispositif de mesure vers l'électrode opposée, créant ainsi un courant électrique proportionnel à la concentration de gaz. Les capteurs électrochimiques sont extrêmement sensibles et peuvent même détecter de faibles concentrations. Ils sont également très spécifiques et n'ont besoin d'aucune énergie auxiliaire. En revanche, ils ne mesurent que les gaz réactifs et le signal du capteur est directement proportionnel à la concentration.

• Capteurs PID (détection par photo-ionisation)

Les capteurs PID utilisent une lumière UV hautement énergétique pour ioniser les molécules de gaz. Ces particules chargées sont ensuite traversées par une cuvette électriquement chargée, où elles perdent leur charge et créent un courant de décharge mesurable. Le courant est égal à la concentration de gaz.

Les capteurs PID sont extrêmement sensibles et peuvent détecter de nombreuses substances différentes, y compris des gaz relativement inertes. En revanche, ils mesurent de manière non spécifique et donnent un signal de somme lors de la mesure de mélanges.

Quel capteur devez-vous utiliser ?

Il est important de comprendre les différentes technologies de capteurs et leurs applications. Que ce soit pour détecter des gaz inflammables ou toxiques, le choix du bon capteur fait la différence pour la sécurité des employés et de l'environnement. Faites-vous donc toujours bien conseiller par un expert !