Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
En explosimétrie et toxicométrie, les détecteurs de gaz sont utilisés en surveillance de l’atmosphère et non en contrôle continu. En effet, ils sont conçus pour, suite à une mesure, déclencher une alarme lorsque l’atmosphère devient explosive ou toxique. Cet article commence par définir les notions associées à ces appareils, notamment les seuils de danger. Il présente ensuite le principe de détection des explosimètres et toxicomètres, leurs caractéristiques et grandeurs d’influence, ainsi que leur critères de choix.
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Antoinette ACCORSI : Ingénieur de l’École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris - Expert Capteurs Gaz auprès des Organismes de Normalisation (UTE, CENELEC, CEI) - Ingénieur à l’INERIS (Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques)
INTRODUCTION
Le présent article traite de l’utilisation des détecteurs de gaz pour l’explosimétrie et la toxicométrie. Dans ces domaines, le détecteur de gaz est un appareil fait pour donner une alarme lorsque l’atmosphère devient explosible (présence d’un gaz combustible) ou toxique (présence d’un gaz dangereux pour la santé, ou absence d’oxygène). Le détecteur de gaz combustible, combustible gas detector en anglais, est aussi appelé « explosimètre » en français.
Pour définir un seuil de danger avec précision, l’appareil doit réaliser une mesure : il mesure la concentration du gaz présent, ou la plupart du temps sa pression partielle. Ce type d’appareil est donc utilisé en surveillance de l’atmosphère, et non en contrôle de processus, ce qui le différencie des analyseurs qui sont plus précis et donc plus coûteux. Son usage est le plus souvent de nature industrielle ; des tentatives existent cependant pour le faire entrer dans les usages domestiques (détecteur de fuites de méthane).
L’utilisation des microprocesseurs permet d’élargir son domaine à l’hygiène industrielle et même au contrôle de pollution ; il devient possible de mémoriser les mesures, de calculer des moyennes dans le temps... Cependant ces mesures, bien souvent réglementaires, exigent des précisions ou des règles spécifiques de mesurage qui ne peuvent pas toujours être obtenues ou utilisées avec ce type d’appareil. Méthodes et spécifications sont en cours d’élaboration au niveau des Communautés européenne et internationale (travaux du CEN – Comité européen de normalisation – et de l’ISO – Organisation internationale de normalisation).
Il convient donc d’être prudent dans le choix de tels appareils pour des mesures autres que de simples indications de présence ou d’absence de gaz.
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Constitution des différents appareils2. Principes de détection
Pour mesurer la concentration d’un gaz, on s’intéresse à ses propriétés, physiques ou chimiques, et l’on choisit l’une d’elles particulièrement sensible à la présence et à la variation de concentration de ce gaz, ou spécifique de ce gaz. Citons comme exemple le paramagnétisme pour l’oxygène, ou la couleur orange du dioxyde d’azote.
Les principales propriétés utilisées dans les appareils commercialisés sont :
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des propriétés physiques :
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conductivité thermique,
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absorption du rayonnement lumineux,
-
variation de l’indice de réfraction optique,
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adsorption sur un matériau ;
-
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des réactions chimiques conduisant à la variation d’une grandeur physique :
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réaction d’oxydo-réduction en phase liquide induisant un passage de courant électrique,
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réaction chimique induisant un changement de couleur,
-
réaction d’oxydation catalytique engendrant une variation de température.
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Dans certains cas, une combinaison de propriétés est utilisée : adsorption et combustion pour les matériaux semi-conducteurs.
Toutes ces variations sont ensuite traduites en grandeur électrique pour actionner une alarme, lumineuse ou auditive, ou un afficheur. Dans quelques cas particuliers, s’il s’agit seulement de changement de couleur, l’utilisateur interprétera lui‐même les indications de l’appareil.
Nous présentons les différents principes en fonction des gammes de mesure auxquelles ils sont actuellement adaptés, en commençant par les principes n’engendrant pas de grandeur électrique, et en terminant par les principes en voie de développement. Nous abordons ainsi :
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Principes de détection
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOUTONNAT (M.) - La détection des atmosphères explosibles. - Protection Civile et Sécurité Industrielle, nov. 1973.
-
(2) - ACCORSI (A.) - Les capteurs de gaz, domaines d’application, axes de recherche. - Spectra 2000, vol. 15, no 121, p. 34-42, mai 1987.
-
(3) - ACCORSI (A.) - L’explosimètre depuis 15 ans. - Face au Risque, no 234, p. 31-34, juin-juil. 1987.
-
(4) - ROSE (G.), ACCORSI (A.) - Improving catalytic sensors performances by electronic techniques. - EUROSENSORS 5, San Sebastian 1992. Sensors and Actuators B, vol. 15-16 (1993).
-
(5) - JANATA (J.) - Principles of Chemical Sensors. - Plenum Press, Plenum Publishing Corporation, New York.
-
(6) - GOPEL (W.), HESSE (J.), ZEMEL (J.N.) - * - Sensors, A Comprehensive Survey, volume 1 : Fundamentals...
Normes françaises (NF), européennes (EN), anglaises (BS) et internationales (CEI)
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