La mesure d'oxygène moins contraignante grâce à la diode laser

Le 16/07/2007 à 0:00  

Vaisala, spécialiste en mesure d'humidité, a développé un capteur pour la mesure d'oxygène. Pour se positionner sur ce nouveau marché, il arrive avec une technologie nouvelle : la diode laser.
Jusqu'à présent, trois grandes techniques se partagent la mesure d'oxygène dans les gaz ou à l'air ambiant : le principe paramagnétique, la cellule zirconium et la cellule électrochimique. La société finlandaise Vaisala, un des spécialistes en mesure d'humidité, se place sur le marché avec une nouvelle technologie : l'absorption optique par diode laser.
Les analyseurs par diode laser se développent depuis quelques années plus particulièrement dans le domaine du contrôle des gaz à l'émission, la nature du gaz dépendant de la longueur d'onde de la diode. Ce sont des équipements relativement imposants, à plusieurs dizaines de milliers d'euros, équipés d'un émetteur et d'un récepteur installés de part et d'autre de la cheminée. Avec une sonde de 16 cm de long, un prix entre 4 et 5 000 euros, l'équipement proposé par Vaisala se singularise et s'adresse à une seule grandeur : la mesure d'oxygène.
Les applications touchent toutes les activités : le médical, les process biologiques (cultures d'enzyme), le contrôle d'inertage, les procédés industriels…
Un miroir renvoie le faisceau sur le récepteur installé dans le même boîtier que l'émetteur. « Un seul piquage suffit pour installer l'appareil », souligne David Reignier, responsable commercial chez Vaisala.
Par rapport à un système optique classique, la diode travaille sur des bandes d'absorption très étroites et se caractérise ainsi par sa sélectivité et l'absence d'interférents. La diode laser TDL (Tunable Diode Laser) utilisée par Vaisala scrute l'oxygène dans le proche infrarouge*, à 763,8 nm exactement. Un contrôle et une compensation thermique permettent de s'affranchir de l'influence de la température
Le domaine de température de la sonde in situ s'étend de  20 à 80 °C (la diode est maintenue à 23 °C par un élément thermoélectrique Peltier). « La sonde in situ n'est pas sensible aux agressions acides, contrairement aux sondes zirconium, précise M. Reignier. Elle intéressera donc par exemple le suivi en oxygène de cellules rejetant de l'H2S ». En pression, elle résiste jusqu'à 10 bar. Au-delà, un système par prélèvement est préférable. Vaisala propose également une mesure par diffusion pour l'air ambiant.
La version Atex est prévue pour les prochains mois. « Pour l'industrie, elle représentera entre 60 à 70 % du marché », estime M. Reignier.

Caractéristiques
· Domaine de mesure : 0 à 100 d'O2
· Incertitude (bruit, linéarité, répétabilité) : ± 0,2  %
· Stabilité: ± 1% de la lecture/an
· Temps de réponse: 3 secondes

* Classiquement, l'absorption en infrarouge est liée à une rotation transitionnelle des molécules. Dans le cas des molécules diatomiques telle que l'O2, il s'agit d'une transition électrique (entre l'électron et le noyau) qui induit une absorption optique à la limite de l'infrarouge et du proche infrarouge. La spectre d'absorption de l'oxygène se situe entre 759 et 767 nm.

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