La technologie de détection infrarouge (IR) est utilisée dans toute une série d'applications pour détecter des gaz spécifiques qui absorbent la lumière IR à des longueurs d'onde caractéristiques.
Un faisceau de lumière infrarouge passe à travers un nuage de gaz et sur des optiques de collecte où il est divisé et envoyé à travers des filtres sur des capteurs infrarouges.
Le faisceau "de mesure", d'une fréquence d'environ 3,3μm, est absorbé par les molécules d'hydrocarbures gazeux, et l'intensité du faisceau est réduite. Le faisceau " de référence " (environ 3,0μm) n'est pas absorbé par le gaz, il arrive donc à pleine puissance sur le récepteur. Le %LEL de gaz présent est déterminé par la différence d'intensité entre les faisceaux mesurés par le photorécepteur.
Les capteurs IR sont utilisés sur de nombreux marchés, de l'agriculture à la gestion des déchets, et sont souvent utilisés dans des environnements où les capteurs à pellistors ne fonctionnent pas correctement ou, dans certains cas, tombent en panne. Les capteurs IR accordés à 3,3 microns peuvent détecter de nombreux types de gaz contenant des liaisons atomiques entre l'hydrogène et le carbone (C-H), tandis que les capteurs IR accordés à 4,25 microns peuvent détecter les types de gaz contenant du dioxyde de carbone (O=C=O).
Danger
Les émissions de dioxyde de carbone dans l'agriculture sont un sujet de préoccupation à la fois pour notre atmosphère et pour les travailleurs du secteur. De la fabrication des engrais aux processus de stockage et d'emballage des aliments, le dioxyde de carbone est régulièrement généré, stocké, transporté et utilisé, et présente donc des risques permanents liés aux gaz. Les systèmes commerciaux de contrôle des serres peuvent être utilisés pour mesurer et contrôler la température et les concentrations de dioxyde de carbone. Le CO2 doit également être surveillé dans les élevages de porcs et de volailles pendant les processus d'étourdissement au gaz. La digestion anaérobie et la production de biogaz nécessitent également une détection précoce des gaz par le biais de capteurs de dioxyde de carbone et de méthane afin de garantir la sécurité du processus. Les émissions de méthane doivent être surveillées dans l'agriculture et l'élevage laitier.
Lorsque les déchets sont déposés dans une décharge, un certain nombre de gaz nocifs sont générés, notamment des COV, du méthane et du dioxyde de carbone. Ces gaz sont créés par l'action des micro-organismes, ce qui implique l'évaporation des composés organiques volatils, des réactions chimiques entre les composants des déchets et l'action microbienne. Il est désormais obligatoire d'éliminer les gaz de décharge de ces sites pour éviter le risque d'explosion. Des dispositifs de détection des gaz peuvent être intégrés aux systèmes de traitement des gaz de décharge afin de surveiller facilement ces gaz et, à partir de là, de prendre des décisions éclairées quant à leur élimination.
Un manque de circulation de l'air intérieur peut permettre l'épuisement de l'oxygène et l'accumulation de dioxyde de carbone à des niveaux dangereux. Pour s'assurer que l'air peut être respiré sans danger, on peut utiliser des détecteurs de gaz dans un espace, afin de mesurer la teneur en oxygène et en dioxyde de carbone de la pièce.
Les capteurs à pellistors, également connus sous le nom de capteurs à perles catalytiques, présentent des inconvénients pour quatre raisons : ils ne fonctionnent pas en l'absence d'oxygène, ils brûlent en présence de fortes concentrations de carburant, ils empoisonnent leurs catalyseurs et ils vieillissent. Les capteurs infrarouges ont donc été développés pour remédier à ces inconvénients et peuvent améliorer considérablement la sécurité dans des conditions où les pellistors ne signaleraient pas la présence de gaz. Les capteurs infrarouges sont généralement utilisés pour détecter le dioxyde de carbone et les gaz inflammables et le font de manière fiable dans de nombreux environnements. Certains analyseurs de gaz sensibles haut de gamme utilisent l'IR pour détecter le monoxyde de carbone, les réfrigérants, l'ammoniac et même le dioxyde de soufre.
Dans certains cas, les pellistors sont susceptibles d'être empoisonnés (perte irréversible de sensibilité) ou inhibés (perte réversible de sensibilité) par une série de produits chimiques. Lorsqu'il est empoisonné, un pellistor ne produit aucune sortie lorsqu'il est exposé à un gaz inflammable, et ne se met donc pas en alarme lorsque l'environnement devient dangereux. Les composés contenant du silicium, du plomb, du soufre et des phosphates à quelques parties par million (ppm) seulement peuvent nuire aux performances des pellistors. La suie, lorsque les pellistors sont exposés à des combustibles fortement chargés en carbone, entraîne des dépôts de carbone sur la perle active du pellistor, ce qui peut inhiber ou même bloquer le passage du gaz vers la perle. En cas d'exposition à des niveaux élevés de gaz inflammables, les pellistors peuvent être exposés à la "suie", mais cette méthode n'est pas recommandée comme remède car elle entraîne un autre problème : les différences de température localisées dans la perle de pellistor la font craquer. Par la suite, il est dangereux d'utiliser cette perle de pellistor.
Les capteurs IR ne sont pas affectés par d'autres gaz et conviennent à la fois aux concentrations élevées de gaz et à l'utilisation dans des milieux inertes (sans oxygène) où les capteurs catalytiques à pellistors seraient peu performants. Remarque : la plage de concentration souhaitée pour l'utilisation doit être vérifiée par rapport à la fiche technique du capteur pour éviter les problèmes de saturation.
Les capteurs IR ne sont pas sensibles à l'empoisonnement, ce qui les rend idéaux pour la détection des gaz combustibles dans les environnements à faible teneur en oxygène, comme les réservoirs de stockage de carburant pendant le rinçage avec un gaz inerte avant la maintenance, ou qui contiennent encore des niveaux élevés de vapeurs de carburant.
De nombreux types de capteurs IR nécessitent également moins d'énergie que les pellistors pour fonctionner, alors que les pellistors ont toujours besoin d'une grande quantité d'énergie pour fonctionner.
Les pellistances ont une durée de vie limitée et peuvent fournir des relevés inexacts si elles sont étalonnées pour un seul type de gaz cible alors qu'un autre est présent.
Le caractère infaillible des capteurs IR, qui vous alertent automatiquement en cas de défaillance, constitue un niveau de sécurité supplémentaire.
