Détecter les gaz polluants ou toxiques
Microsources IR pour la mesure de gaz. Application à l’automobile

Une voie pour quantifier la concentration de gaz consiste à mesurer l’atténuation d’un faisceau lumineux dans des régions spectrales où les gaz possèdent des raies d’absorption. Ces raies sont dues aux vibrations des molécules. Les bandes fondamentales, de forte intensité, sont observées dans l’infrarouge (IR) moyen pour des longueurs d’onde comprises entre 2 et 5 µm (figure 2).

La région spectrale 2 à 5 µm apparaît, pour plusieurs raisons, comme nettement plus intéressante que les autres bandes :

• les raies d’absorption des gaz y sont plus intenses que dans le domaine des courtes longueurs d’onde ;

• l’absorption parasite par la vapeur d’eau est très localisée ;

• les raies d’absorption de chaque gaz ne se recouvrent pas ou peu, de sorte qu’il est aisé de les différencier les uns des autres.

Dans les Techniques de l’Ingénieur :

Méthodes de quantification des émissions dans l’air [G 1 520] par J.-P. Fontenelle

Spectroscopie dans l’infrarouge [P 2 845] par M. Dalibart et L. Servant

• Principe de la mesure optique

  Dans les Techniques de l’Ingénieur :

  Capteurs à fibres optiques à réseaux de Bragg [R 6 735] par P. Ferdinand

  De même que la présence d’un nuage dans le ciel nous masque la vue du soleil, le principe de la mesure optique consiste à quantifier la lumière absorbée par le gaz à doser (figure 3). Pour cela, on mesure, à l’aide d’un détecteur, la diminution du signal émis par la source de lumière à la traversée du gaz. On peut alors remonter à sa concentration par la loi de Beer-Lambert :

  I_tr = I₀ exp (– αd)

  avec :

  I_tr

   : 

  l'intensité de lumière transmise
  

  I₀

   : 

  l'intensité de lumière initiale
  

  α

   : 

  le coefficient d’absorption du gaz, directement proportionnel au nombre de molécules, donc à la concentration
  

  d

   : 

  l’épaisseur...