Capteurs de gaz à fibres optiques - Prévention industrielle, détection précoce de fuites

Notre société est de plus en plus demandeuse d’instruments de mesure et de contrôle de tous types, que ce soit pour la sécurité, le confort ou le contrôle de la qualité de produits.

Les risques liés à la production, au stockage et au transport de gaz constituent une problématique très répandue qui présente un impact direct non seulement sur l’environnement mais également sur la santé. Ainsi, convient-il de protéger les sites gaziers par des capteurs de gaz dans le but de prévenir tout risque d’explosion ou d’exposition à des effluents nocifs qui pourrait survenir lors d’une fuite accidentelle. Pour ce faire, les systèmes de mesures rencontrés dans la pratique, comme les capteurs électrochimiques, les pellistors, ou encore les capteurs optiques par absorption infrarouge ou ultraviolette, sont le plus souvent encombrants, complexes ou énergivores, car ils requièrent un câblage électrique souvent difficile à mettre en place. Ils sont donc mal adaptés pour les mesures dans de grands espaces clos (vastes sites industriels, tunnels routiers, parking souterrains…) ou le long des gazoducs qui sont, eux, dépourvus de protection à l’heure actuelle. Pour ces applications, les capteurs à fibres optiques présentent un potentiel sans équivalent pour les autres technologies.

Ces capteurs possèdent les avantages inhérents à l’emploi des fibres optiques. Parmi ceux-ci, les plus décisifs pour la détection de gaz sont leur immunité aux interférences électromagnétiques, leur résistance aux hautes températures et à la corrosion chimique ainsi que leur possibilité d’adresser simultanément de nombreux points de mesure. Cependant, une fibre optique n’est pas intrinsèquement sensible et sélective à un gaz. Dans la pratique, il convient donc d’associer à la fibre optique une couche sensible sur laquelle la gaz va s’adsorber et provoquer un changement physique (modification de température, changement de pression, génération d’une contrainte mécanique, variation de densité) mesurable par la fibre optique. Bien sûr, cette couche sensible doit remplir un certain nombre de conditions pour conférer au capteur global (fibre optique + couche sensible) un fonctionnement correct. C’est principalement dans cette association entre un matériau sensible adéquat et la fibre optique que réside toute la finesse des capteurs de gaz à fibres optiques.

Ce dossier a pour objectif de présenter les principes physiques des principales configurations de capteurs de gaz à fibres optiques et de s’étendre ensuite sur des applications concrètes comme la détection d’hydrogène, d’oxygène, de méthane ou encore de dioxyde de carbone.