Un nouveau projet européen porte sur la détection de gaz

Rédigé par  mardi, 02 octobre 2018 17:22

Huit instituts de recherche et entreprises viennent de créer le consortium REDFINCH pour le développement d’une nouvelle génération de capteurs optiques miniaturisés et portables.

Le Leti, un institut de recherche du CEA Tech, vient d’annoncer le lancement du consortium européen REDFINCH, dont l’objectif est le développement d’une nouvelle génération de capteurs optiques miniaturisés et portables pour l’analyse de gaz en process dans les raffineries, la détection de fuites de gaz dans les sites pétrochimiques et les pipelines, ainsi que l’analyse de protéines dans l’industrie laitière.

Le consortium de huit instituts de recherche et entreprises européens (le Leti, donc, avec l'irlandais Cork Institute of Technology, l’Université de Montpellier, l’autrichien Technische Universität Wien, le français mirSense, le tchèque Argotech, l’allemand Fraunhofer IPM et le suisse Endress+Hauser) se concentrera sur le développement de capteurs chimiques innovants, performants et rentables, basés sur des circuits intégrés photoniques (PIC) à infrarouge moyen (MIR).

Ces PIC, intégrant des circuits optiques sur des puces de silicium de la taille du millimétrique, permettent de créer des systèmes miniatures extrêmement robustes, dans lesquels les composants discrets sont remplacés par des équivalents sur puce. Cela les rend plus faciles à utiliser et réduit considérablement leur coût, d'un facteur attendu d’au moins 10.

Le défi majeur à relever est la mise en œuvre de ces capacités dans la région MIR (longueurs d'onde de 2 à 20 μm), où de nombreuses espèces chimiques et biologiques présentent de fortes absorptions. Cela permet à la fois la détection et la mesure de la concentration d'un large éventail de gaz, de liquides et de biomolécules.

« Malgré l’importance de la région MIR pour un large éventail d’applications, les systèmes de détection actuels ont tendance à être volumineux et délicats. Cela limite considérablement leur diffusion dans des applications réelles. En exploitant la puissance des circuits intégrés photoniques, en utilisant l'intégration hybride et monolithique de diodes III-V et de matériaux en cascade et en cascade quantique inter-bandes avec le silicium, le consortium créera des capteurs pour de nombreuses industries », avance Jean-Guillaume Coutard, ingénieur en instrumentation au Leti, qui coordonne le projet.

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Régulateur PID

La régulation a pour objectif de maintenir à un niveau prédéterminé un paramètre de process (une température, une pression, un niveau, un débit, une position, une vitesse, etc.). Pour ce faire, le régulateur agit sur une valeur réglante (pour par exemple commander une résistance chauffante, une vanne, un robinet, un moteur, etc.).

Le régulateur PID est de loin le régulateur le plus répandu et le plus facile à mettre en œuvre. Ce type de régulation (voir aussi la définition de ce terme) consiste à associer trois actions :

  • action proportionnelle (P) : la grandeur de sortie du régulateur est directement proportionnelle à l’écart entre la grandeur mesurée et la valeur de consigne. Avec ce type de régulation, la valeur mesurée n’atteint jamais la valeur de la consigne : le rôle du régulateur est de minimiser cet écart.
  • action intégrale (I) : l’action intégrale permet d’annuler l’écart entre la mesure et la consigne et donc d’améliorer la précision de la régulation. Elle consiste à réaliser une intégration (au sens mathématique du terme) de l’écart. L’action intégrale est pratiquement toujours associée à une action proportionnelle.
  • action dérivée : celle-ci consiste à dériver (au sens mathématique du terme) l’écart entre la mesure et la consigne. L’action dérivée permet de raccourcir le temps de réponse de la régulation et de stabiliser la régulation (lorsque les variations de la grandeur contrôlée sont rapides). L’action dérivée est complémentaire de l’action proportionnelle.