I.2 Définition d'un capteur de gaz
Un capteur de gaz est défini comme un composant dont au
moins une de ses propriétés physiques change quand il est soumis
à un changement d'environnement gazeux. D'une manière
générale, un capteur est composé de deux
éléments principaux : l'élément sensible et le
transducteur :
- L'élément sensible est le coeur du capteur,
sur lequel se passe la réaction avec l'espèce gazeuse.
- Le dispositif permettant la conversion du résultat de
la réaction entre le gaz et l'élément sensible en un
signal facilement mesurable (signal électrique, optique ou
acoustique) L1].
I.3 Principales familles de capteurs
Tous les capteurs de gaz peuvent être classés en
fonction de leur principe de détection, basé sur un
phénomène physique ou chimique, ils peuvent êtres aussi
classés par la méthode de mesure effectuée. Pour cela Nous
allons séparer les capteurs de gaz (chimiques) en deux grands groupes
:
- les capteurs de gaz à mesure direct (simple) : ou la
réaction chimique affecte directement une mesurable
caractérisée électriquement par une résistance, un
potentiel, un courant ou bien une capacité (figure I.1).
- les capteurs de gaz à mesure indirecte (complexe) :
ou la réaction chimique n'affecte pas une caractéristique
électrique mesurable directement et on aura besoin de faire appelle
à un transducteur (rôle d'interface) pour convertir le
phénomène détecté en un signal électrique
mesurable (figure I.2) L2].
Capteur
Phénomène
Signal électrique
Figure I.1. Dispositif Direct
[2].
Signal électrique
Phénomène
Capteur
Transducteur
indicateur
Figure I.2. Dispositif complexe
[2].
Basé sur cette classification, le tableau I.1
présente les principaux types de capteurs. Et suit après un
aperçu du principe de détection de quelques types de capteurs.
Tableau I.1. Classification des capteurs de gaz
selon leur principe de détection [1].
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PRINCIPE
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GRANDEUR MESUREE
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EXEMPLE DE CAPTEUR
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Potentiométrique
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Tension
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Cellule électrochimique
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Ampérométrique
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Courant
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Cellule électrochimique
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capacitif
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Capacité / charge
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Capteur d'humidité
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Calorimétrique
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Température
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pellistor
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Gravimétrique
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Masse
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Capteur à microbalance
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Résonance
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Fréquence
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Capteur à onde de surface
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optique
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Pic d'absorption
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Détecteur infrarouge
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Résistif
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résistance
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Capteur MOX
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Fluorescence
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Intensité lumineuse
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Fibre optique
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I.3.1 Capteur Direct
I.3.1.1 Capteur à transistors à effet de
champs (GASFET ou ChemFET)
Les capteurs de gaz de ce type ont la structure classique d'un
transistor MOS à effet de champs sauf que la grille est remplacée
par un oxyde métallique sensible au gaz. L'interaction de l'oxyde
métallique avec le gaz à détecter se traduit par une
variation de la tension de seuil du transistor [1]. La figure
I.3 présente une structure typique de ce capteur. En gardant les
polarisations drain-source VDS et grille-source VGS
constantes, la nature et la quantité du gaz adsorbé
conduisent à une variation du courant drain-source IDS
facilement mesurable. Ce type de capteur est principalement utilisé
pour la détection de l'hydrogène.
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Figure I.3. Schéma d'un
capteur de
gaz de type
GASFET [1].
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