Capteur de dioxyde de carbone

Les capteurs infrarouge non dispersifs sont des capteurs spectroscopiques permettant de détecter le CO₂ dans un environnement gazeux par sa caractéristique d'absorption. Les composants clés sont une source infrarouge, un tube lumineux, un filtre d'interférence (longueur d'onde) et un détecteur infrarouge. Le gaz est pompé ou diffuse dans le tube lumineux, et l'électronique mesure l'absorption de la longueur d'onde caractéristique de la lumière. Ces capteurs sont le plus souvent utilisés pour mesurer le dioxyde de carbone[3]. Les meilleurs d'entre eux ont des sensibilités de 20 à 50 ppm[3].

Les capteurs de CO₂ sont également utilisés pour le CO₂ dissous pour des applications telles que la carbonatation des boissons, la fermentation pharmaceutique et les applications de séquestration du dioxyde de carbone. Dans ce cas, ils sont couplés à une optique ATR (réflexion totale atténuée) et mesurent le gaz in situ. Les nouveaux développements incluent l'utilisation de sources infrarouges ou fluorescentes de systèmes microélectromécaniques pour réduire les coûts de ce capteur et pour créer des dispositifs plus petits (par exemple pour une utilisation dans des applications de climatisation)[4].

Le CO₂ peut être mesuré par spectroscopie photoacoustique. La concentration en CO₂ peut être déterminée en soumettant un échantillon à des impulsions d'énergie électromagnétique (comme celle d'un laser à rétroaction répartie) qui est spécifiquement accordée à la longueur d'onde d'absorption du CO₂. Chaque impulsion d'énergie est absorbée par les molécules de CO₂ de l'échantillon qui génèrent des ondes de pression par effet photoacoustique. Ces ondes de pression sont ensuite détectées avec un détecteur acoustique et converties en un signal utilisable par un ordinateur ou un microprocesseur[5].

Les capteurs chimiques de CO₂ à couches sensibles à base de polymère ou d'hétéro polysiloxane présentent l'avantage principal de nécessiter une très faible consommation d'énergie, et d'être de taille suffisamment réduite pour s'intégrer dans des systèmes de microélectronique. En revanche, les effets de dérive à court et à long terme, ainsi qu'une durée de vie globale plutôt faible, sont des obstacles majeurs par rapport au principe de mesure NDIR[6]. La plupart des capteurs de CO₂ sont entièrement calibrés avant l'expédition par l'usine. Au fil du temps, le point zéro du capteur doit être recalibré pour utiliser à long terme ce capteur[7].

Des capteurs pour ces substances peuvent être fabriqués à l'aide de la technologie MEMS semi-conducteur à oxyde métallique (CMOS) bon marché (environ vingt dollars). La mesure du CO₂ qu'ils fournissent est appelée « CO₂ estimé (eCO₂) »[8], ou « équivalent CO₂ (CO₂ eq) »[9]. Bien que les mesures obtenues par ces capteurs soient assez satisfaisantes sur le long terme, l'introduction de sources de COV ou de CO₂ ne provenant pas de la respiration, telles que l'épluchage de fruits ou l'utilisation de parfum, les rendent non fiables en court terme.

• Exemples :
  • Qualité de l'air intérieur
  • Détection de passager clandestin
  • Navires marins
  • Serres
  • Gaz d'enfouissement
  • Espaces confinés
  • Aérospatial
  • Soins de santé
  • Horticulture
  • Transport
  • Cryogénie
  • Gestion de l'aération
  • Exploitation minière
  • Recycleurs (SCUBA)
  • Décaféination
• Pour le comptage de l'occupation humaine en intérieur[10] - [11].
• Pour les applications HVAC, les capteurs de CO₂ peuvent être utilisés pour surveiller la qualité de l'air et le besoin personnalisé d'air frais. La mesure des niveaux de CO₂ détermine indirectement le nombre de personnes présentes dans une pièce et la ventilation peut être ajustée en conséquence.
• En cas de traitement médical, le fonctionnement des poumons est vu sous la forme d'un dispositif capnographe.

• Détecteur de gaz (en)
• Analyseur de gaz d'échappement (en)
• Détecteur-avertisseur autonome de monoxyde de carbone
• Sonde lambda
• Capnographie colorimétrique
• Détecteur à photoionisation (chimie analytique de l'air respirable)

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Carbon dioxide sensor » (voir la liste des auteurs).