Brevet FR2010644A1 — publié le 19700220

La présente invention concerne un perfectionnement aux appareils destinés & doser dans un gaz, une substance capable d'absorber une région bien définie du spectre émis par une source lumineuse appropriée ; elle concerne un moyen d'effectuer le réétalonnage de tels appareils. Le principe de tels appareils est bien connu il repose sur la loi de Beer-Lámbert selon laquelle pour une chambre d'absorption et une substance absorbante données, la concentration de cette substance dans le gaz est uniquement fonction du rapport Io/I des intensités lumineuses quittant ladite chambre lorsque celle-ci est parcourue respectivement paun échantillon du gaz exempt de substance absorbante et par un autre en contenant. De tels appareils, utilisés notamment pour le dosage du mercure dans 11 air, comportent au moins une chambre d'absorption où circule un échantillon du gaz analyser ; à cette chambre est associée une source de lumière ultraviolette et une cellule photoélectrique dont l'intensité électriquepli la parcourt constitue une mesure directe de l'intensité lumineuse quelle reçoit. Pratiquement, pour les faibles concentrations qu'il s'agit habituellement de détecter, celles-ci sont proportionnelles au rapport des intensités électriques parcourant la cellule photoélectriquelorsque la chambre est traversée par un gaz exempt ou non de la substance & doser. Les appareils connus utilisent eA-général une chambre d'-absorption dans laquelle on a disposé deux cellules photoélectriques de part et d'autre de la source lumineuse et celles-ci sont reliées extérieurement à un pont de mesure de façon à comparer les intensités électriques qui les traversent. Lorsqu'on utilise deux cellules photoélectriques identiques et qu'on prévoit deux chambres d'absorption distinctes de part et d'autre de la- source lumineuse, on peut alimenter l-'une des deux par le gaz à analyser et l'autre par le mesme gaz débarrassé de la substance par passage préalable au travers d'un filtre approprié ; dans le cas d'un doseur de vapeurs de mercure un tel filtre peut titre constitué de chlorure de palladium. D'autres dispositifs utilisent deux cellules photoélectriques de caractéristiques différentes et ne nécessitent pas deux chambres d'absorption distinctes. L'unique chambre d'absorption est en effet parcourue par le gaz dont on veut détecter la teneur en substance absorbante et l'une des cellules photoélectriques est sensible A un,domaine du spectre lumineux de la source qui correspond au moins à la région que la substance absorbe tandis que l'autre est insensible à ce domaine. -Un tel dispositif nécessite d'étalonner A zéro 11 indication du pont de mesure en alimentant au préalable la chambre d'absorption par un échantillon de gaz exempt de la substance à doser ; les déséquilibres constatés ensuite sur le pont en alimentant la chambre par le gaz à analyser constituent une-mesure de la quantité de substance d détecter. Ces deux types d'appareils exigent de régler la sensibilité de l'indicatio-n du pont de mesure au moment de leur construction ; on y parvent, en alimentant la chambre par un gaz contenant une quantité connue de la- substance å détecter et en réglant-en consé--. quence la sensibilité de. l'appareil indiquant le déséquilibre du pont de façon que la graduation-lue sur l'ampèremètre corresponde à la concentration connue ; par exemple, dans le cas d'un appareil destiné à détecter des teneurs de O à 200 jig de mercure/m3 d'air, on alimente la chambre parde l'air contenant 150 g de mercure/m3 et on règle la sensibilité de manière à lire une graduation correspondant aux trois-quarts de l'échelle. On doit pourtant, périodiquement, procéder à un réetalonnage, notamment pour compenser le vieillissement de la source lumineuse et des cellules photoélectriques. Pour les détecteurs de mercure, par exemple, on réajuste le zéro en alimentant la chambre par un gaz exempt de, vapeur de mercure et on vérifie la sensibilité en intercalant entre la source lumineuse et la cellule photoélectrique de mesure, un filtre dont la capacité d'absorption équivaut à une quantité connue de mercure, donc correspond à une graduation bien précise de l'ampèremètre sur laquelle on ramène au besoin l'aiguille par un nouveau réglage de la sensibilité. Comme filtre, on peut utiliser des plaques de pyrex ou dès grilles métailiques. Cette façon de faire évite certes l'emploi d'un nouvel écharitillon'de gaz contenant une quantité connue de mercure, mais il exige pou eAtre' fidèle que le filtre n'ait subi aùcune -altération ; en outre, dans le cas de filtre-grille il faut que celui-ci reprenne chaque s' - la même position relative par rapport à la'source lumineuse et à la cellule photoélectrique.De plus, lorsqu'il s'agit d'étalonner aux sensibilités plus élevées, de l'ordre de O à 20 jig. Hgzm3 d'air par exemple, le filtre doit se réduire à la dimension d'un cheveu et l'étalonnage n1 est plus reproductible en soi. La Demanderesse a découvert, à présent, un moyen simple qui permet de réétalonner ces types d'appareils au cours'de leur usage prolongé sans rencontrer tous ces inconvénients. La présente invention concerne un perfectionnement aux appareils pour la détermination continue dans un gaz de faibles quantités d'une substance capable d'absorber une région bien définie du spectre émis par une source lumineuse appropriée et comprenant au moins une chambre d'absorption parcourue par le gaz à analyser et deux cellules photoélectriques intégrées dans un pont de mesure dont l'appareil de mesure a une consommation négligeable vis-à-vis du courant de la cellule photoélectrique, ledit pont de mesure étant réglé de façon que l'appareil de mesure indique zéro lorsque la chambre est alimente tée par un échantillons de gaz exempt de la substance å doser et dont on ajuste initialement la sensibilité en alimentant la chambre au moyen d'un échantillon de gaz contenant une quantité connue de la substance à doser, ledit perfectionnement étant caractérisé en ce que, périodiquement, on alimente la chambre uniquement par un échantillon de gaz exempt de substance à doser et que l'on - règle éventuellement le zéro de l'appareil de mesure - réajuste la sensibilité en simulant une variation d'éclairement de la cellule photoélectrique de mesure, par déplacement du point de raccordement de l'appareil de mesure à la résistance en série avec ladite cellule de façon à appliquer à l'entrée dudit appareil de mesure une tension de référence directement proportionnelle à l'intensité du courant traversant la cellule de mesure, ce qui provoque un déséquilibre du pont accusé par l'appareil de mesure dont on règle la sensibilité de façon qu'il indique une gradua tion qui corresponde à la variation d'éclairement simulée. Ce mode de réétalonnage est particulièrement bien adapté aux détecteurs de vapeurs de mercure dans l'air ; il suffit, en effet, que la- graduation 'Pond d'échelle" soit déterminée une fois pour toutes à la construction ; les réétalonnages ultérieurs ne mettent en Jeu que des grandeurs électriques dont la stabilité est excellente, si bien que les altérations des filtres habituels utilisés antérieurement ne sont plus à craindre. Le réétalonnage selon l'invention reste valable lorsque le coefficient de proportionnalité entre les intensités lumineuses et électriques respectivement reçues et transmises par la cellule photoélectrique varie, notamment lorsque celle-ci vieillit ; il en est de mtme si l'intensité lumineuse transmise par la source diminue; en effet, la variation relative d'intensité électrique simulée lors de l'étalonnage reste constante au cours du temps. I1 peut se produire qu'au cours du temps, le procédé de réétalonnage soit affecté par une modification de la sensibilité spectrale de la cellule photoélectrique ; on remédie aisément à cet inconvénient en choisissant une source lumineuse appropriée munie éventuellement de filtres appropriés de façon que tout le spectre du flux lumineux reçu par la cellule photoélectrique soit uniformément affecté par le gaz a analyser. Un tel type de réétalonnage peut très bien titre associé 9 un dispositif électrique permettant de changer la sensibilité en cours de fonctionnement ; il suffit de prévoir un dispositif d'amplification type "amplificateur opérationnel" couplé à une ou plusieurs résistances d'entrée dont les rapports correspondent aux rapports des tensions de sortie désirées. De la sorte, le passage à la sensibilité la plus fine peut se faire directement par simple commutation sur la résistance appropriée dès que le réglage de l'une quelconque des sensibilités plus grossières a été établi. Afin de mieux faire comprendre l'invention on peut se référer utilement a l'unique figure annexée qui décrit d'une manière non limitative, une façon de réaliser l'invention. L'appareil pour la détection des vapeurs de mercure dans ltair, comprend : une source lumineuse (2) équipée de filtres appropriés qui éclaire deux cellules photoélectriques, l'une (3) directement, l'autre (4) par l'intermédiaire d'une chambre d'absorption (1). Le courant d'alimentation de cette source est maintenu constant par un stabilisateur (5). Le gaz à analyser entre en (6) et sort en (7), aspiré par un ventilateur (8). Les cellules (3) et (4) sont raccordées à un pont de mesure dont l'ampèremètre (9) mesure le déséquilibre et fournit la mesure de la teneur & détecter. Les commutateurs (10) et (11) étant en position a, on règle la résistance variable R5 de façon que l'ampèremètre (9) indique zéro lorsque la chambre d'absorption est parcourue par de l'air exempt de mercure ; puis, sans changer l'alimentation de la chambre, on place le commutateur 10 en position b de façon à appliquer a l'entrée de l'appareil de mesure une tension Rli (i étant le courant électrique parcourant la cellule 4) : on règle alors le gain de l'aplicateur 12 en agissant sur la résistance variable R4 de façon à ramener l'air guille de l'ampèremètre 9 sur la graduation convenable. ee réétalonnage avec ll en position a correspond à la gamme de sensibilité la plus large soit O à 200 g HgXm3 d'air. En commutant ll vers b, on modifie le gain du circuit amplificateur qui passe de R4 à R4 et si R2 = 10 la nouvelle sensibilité sera de O à 20 g Hg/ R2 R3 R3 m d'air. Un tel doseur des vapeurs de mercure dans l'air-s'est révélé particulièrement simple et fidèle au cours d'un emploi prolongé I1 est bien entendu cependant, que le mode de réetalonnage selon l'invention, peut s'appliquer; d'autres doseurs par absorption lumineuse, notamment aux détecteurs de chlore dans l'air. REVEND i CA T 10 NS 1 - Perfectionnement aux appareils pour la détermination continue dans un gaz de faibles quantités d'une substance capable d'absorber une région bien définie du spectre émis par une source lumineuse appropriée et comprenant au moins une chambre d'absorption parcourue par le gaz & analyser et deux cellules photoélectriques intégrées dans un pont de mesure dont l'appareil de mesure a une consommation négligeable vis-A-vis du courant de cellule photoélectrique, ledit pont de mesure étant réglé de façon qu'il indique zéro lorsque la chambre est- alimentée par un échantillon de gaz exempt de la substance à doser -et dont on ajuste initialement la sensibilité en alimentant la chambre au moyen d'un échantillon de gaz contenant une quantité connue de la substance A doser, ledit perfectionnement, étant caractérisé en ce que, périodiquement, on alimente la chambre d'absorption uniquement par un échantillon de gaz exempt de substance à doser et que-I1on -. règle éventuellement le zéro de l'appareil de mesure - réajuste la sensibilité en simulant une variation d'éclairement de la cellule photoélectrique de mesure, par déplacement du point de raccor dement de l'appareil- de mesure à la résistance en - série avec ladite cellule, de façon à appliquer à- l'entrée dudit appareil de mésure une tension de référence directement proportionnelle à l'intensité du courant traversant la cellule de mesure, ce qui provoque un déséqui- libre du pont accusé par l'appareil de mesure dont on règle la sen sibilité de façon qu'il 'indique une graduation qui corresponde à la variation d'éclairement simulée. 2 - Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une source lumineuse éventuellement munie de filtres appropriés de façon que le spectre lumineux qu'elle transmet soit uniformément absorbé par la substance à doser. 3 - Application du perfectionnement selon les revendications 1 et 2 à la détection des vapeurs de mercure ou de chlore dans l'air.