Brevet FR2432169A1 — publié le 19800222

La présente invention concerne les analyseurs de gaz à absorption de rayonnement notamment de rayonnement à infrarouge pour des analyses de gaz comme du CO ou du C02. I1 est déjà connu des analyseurs de gaz à absorption de rayonnement. Un tel analyseur est notamment décrit dans la demande de brevet français déposée le 21 juin 1977 sous le numéro d'enregistrement 77-18 904. Cette demande de brevet a plus particulièrement trait à un analyseur comportant essentiellement au moins une source de rayonnement sur deux voies de comparaison, un détecteur sensible au rayonnement, une cellule d'étalonnage renfermant une concentration donnée du gaz à analyser, la cellule étant avantageusement mise en communication avec une enceinte à paroi souple permettant d'équilibrer la pression et la température du gaz renfermé avec la pression et la température de l'atmosphère d'ambiance extérieure. Bien entendu, les éléments de l'analyseur qui viennent d'etre décrits sont enfermés dans une enceinte ou tout au moins dans une enveloppe de protection. Cette enveloppe de protection a essentiellement pour but de protéger les éléments constitutifs de l'analyseur contre des chocs et des poussières ou tout autre corps parasitaire environnant. Cette enveloppe a aussi un autre but très important, c'est d'empêcheur au maximum que les faisceaux lumineux qui sont émis par la ou les sources lumineuses traversent des zones d'ambiance pouvant comporter des gaz de meme nature que ceux qui sont analysés et cela dans des concentrations variables. Cette éventualité peut se produire par exemple dans le cas des analyseurs de gaz carbonique C02, notamment des gaz d'échappement de voitures automobiles.En effet, de nombreuses personnes peuvent se trouver ad voisinage de ces analyseurs et le C02 résultat de leur respiration peut venir dans les espaces qui sont parcourus par les faisceaux lumineux. Ces espaces sont ceux compris par exemple entre la fenetre de sortie de la source lumineuse et les fenêtres d'entrée par exemple des cellules de mesure ou d'étalonnage. Le C02 qui est ainsi envoyé dans ces espaces pourrait cependant nitre pas genant s'il était parfaitement réparti sur les deux voies de mesure et s'il était dans une concentration constante. C'est ce qui pourrait se passer en réalité du fait de l'existence de l'enveloppe de protection si celle-ci était parfaitement étanche. Cependant, une telle enveloppe, pour etre parfaitement étanche devrait etre très étudiée et particulièrement les passages étanches pour les différentes traversées des différents fluides, connexions électriques et axes mécaniques en mouvement, etc Si une telle technologie était arrêtée, le prix de revient de ces enveloppes serait extrêmement prohibitif ce qui serait incontestablement un frein à la commercialisation des analyseurs, d'autant plus que ces analyseurs sont de plus en plus nécessaires dans la vie courante pour la protection de l'environnement et de l'individu. C'est pourquoi la plupart des analyseurs du type à absorption de rayonnement comportent une enveloppe de protection mais dans laquelle les passages étanches et les joints d'étanchéité ne permettent pas d'en faire une enceinte parfaitement étanche. I1 peut donc exister des fuites d'atmosphère de l'intérieur vers l'extérieur et vice versa. Les enveloppes jusqu'à présent étaient suffisantes pour la protection des éléments essentiels des analyseurs surtout pour des analyseurs qui restaient à demeure dans des locaux relativement protégés. Cependant ces appareils sont de plus en plus utilisés et en tout lieu, et peuvent même etre déplacés d'un point à un autre très rapidement. Dans ces conditions, comme l'enveloppe n'est quand même pas étanche, quand les analyseurs sont déplacés par exemple d'un endroit à une certaine pression à un autre endroit où règne une pression différente, l'étalonnage effectué en un premier endroit n'est généralement plus valable au second. Ceci est essentiellement du au fait que du gaz identique à celui à analyser ait pu s'introduire dans les espaces tels que définis ci-dessus. Ce phénomène peut se produire dans le cas des analyses de gaz carbonique. Ces inconvénients peuvent aussi se produire à un même endroit comme par exemple dans des chambres ot la pression peut subir des variations. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et plus particlièrement de réaliser un analyseur pouvant s'affranchir des variations de pression moyennant un perfectionnement simple et peu onéreux n'entraînant aucune modification majeure dans la structure des analyseurs courants, actuellement sur le marché. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un analyseur de gaz du type à absorption sélective d'un rayonnement comportant au moins une source, émettant par une fenêtre de sortie, au moins un faisceau dudit rayonnement, au moins une cellule pouvant contenir ledit gaz à analyser coopérant avec ladite source de rayonnement de façon que ledit faisceau après avoir parcouru un certain espace pénètre dans ladite cellule par une fenêtre d'entrée, une enveloppe entourant ledit espace pour constituer avec les deux dites fenêtres respectivement de sortie de ladite source et d'entrée de ladite cellule une enceinte relativement étanche pouvant commu niquer avec l'extérieur par des impédances pneumatiques relativement élevées, caractérisé par le fait que ladite enceinte comporte des moyens pour équilibrer la pression à l'intérieur de ladite enceinte avec la pression de l'atmosphère ambiante dans laquelle se trouve ladite enceinte. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront au cours de la présente description donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif mais nullement limitatif dans lequel la figure unique représente un mode de réalisation particulier d'un analyseur de CO et C02 selon l'invention dans une vue en perspective partillement écorchée. La figure unique représente un mode de réalisation d'un analyseur conforme à l'invention. L'analyseur montré sur la figure comporte deux voies I et II de comparaison, à savoir une voie de mesure I et une voie de référence II. La voie I comporte une source de rayonnement infrarouge 10 et successivement sur le trajet du rayonnement une chambre de mesure C02, 11, munie de tubulures d'entrée 12 et de sortie 13 pour les gaz à analyser, un détecteur de C02, 14, une seconde chambre de mesure de CO, 15, également munie de tubulures d'entrée 13 et de sortie 16 et un détecteur de CO, 17. Symétriquement la voie de référence II comporte des éléments analogues : une source de rayonnement 20, une chambre de référence 21, un détecteur de C02, 24, une seconde chambre de référence 25 et un détecteur de CO, 27. Les chambres de référence 21 et 25 de meme épaisseur que les chambres 11 et 15 sont remplies de gaz neutre au rayonnement tel que de l'azote.Les détecteurs de C02, 14 et 24, sont deux chambres remplies de C02 et communiquent respectivement avec les deux moitiés d'une enceinte 31 constituant un dispositif sensible aux variations de pressions différentielles bien connu en lui-meme, ces deux moitiés étant séparées par une membrane souple formant l'une des armatures d'un condensateur variable, la seconde armature étant fixe. Ce dispositif est destiné à convertir les différences de pression apparaissant sur la membrane, en un signal électrique correspondant. De meme, les détecteurs de CO, 17 et 27 sont deux chambres remplies de CO et communiquent avec les deux moitiés d'une autre enceinte 32 analogue à l'enceinte 31 dans sa structure et dans sa fonction. L'analyseur comporte aussi un modulateur optique comportant un disque 33 percé de deux ouvertures 34, 35 à l'aplomb respectivement des sources 10 et 20 et par une palette 36 en forme de double éventail , entraîné en rotation par un moteur électrique (non représenté) autour d'un axe 37 par exemple à une vitesse de l'ordre de 1500 t/mn. Ce modulateur est intercalé entre les sources 10, 20 et les chambres 11, 21, et il permet au rayonnement respectif des deux sources d'être interrompu périodiquement sur les voies I et II à la fréquence de 50 Hz. Les électrodes des condensateurs des enceintes 31 et 32 sont respectivement reliées aux entrées de deux channes électroniques 38, 39 de traitement pour amplifier, démoduler et filtrer les signaux de mesure et afficher les résultats sur les indicateurs 40 et 41 respectivement de C02 et CO, ces chaînes électroniques et les indicateurs sont bien connus en eux-memes et ne seront pas décrits plus amplement ici. Dans ce mode de réalisation illustré il est en outre prévu des moyens permettant d'étalonner l'analyseur, ces moyens comportant une cellule d'étalonnage 42, remplie de gaz à doser en proportions connues ; cette cellule est constituée par une chambre circulaire fermée à ses extrémités par deux fenêtres de matériau transparent au rayonnement par exemple en fluorine, montée parallèlement dans des plans perpendiculaires à la direction du rayonnement. Cette cellule 42 est en communication (47)avec une enceinte à paroi souple 43 telle que par exemple un soufflet, par laquelle le gaz étalon renfermé dans la cellule peut se dilater librement en fonction de la température et de la pression ambiante dans lequel est disposé l'analyseur.Dans l'exemple représenté, la cellule 42 est montée sur une palette 44 qui supporte aussi un disque en fluorine 45, d'épaisseur équivalente à celle des deux fenêtres fermant la cellule 42. Cette palette 44 peut tourner autour d'un axe 46 sous commande manuelle ou électrique et prendre ainsi deux positions : l'une d'étalonnage dans laquelle la cellule 42 est interposée sur le trajet optique de l'une des deux voies de préférence la voie de mesure I et l'autre de mesure dans laquelle le disque 45 est substitué à la place de la cellule 42 sur ce mEme trajet optique pour rétablir l'atténuation apportée par les fenêtres en fluorine de la cellule 42. L'enceinte 43 est par exemple montée sur l'axe 46 de la palette 44.Pour que les deux voies optiques soient équilibrées, une épaisseur équivalente de fluorine est aussi interposée dans l'orifice 35 sur la voie de référence II. Le fonctionnement d'un tel mode de réalisation ne sera pas décrit plus amplement ici entant connu en lui-meme et plus particulièrement dans la demande de brevet référencée ci-avant. Le mode de réalisation illustré sur la figure comporte en plus une enveloppe 50 de protection renfermant essentiellement les espaces compris entre les deux sources de rayonnement 10 et 20 et les deux chambres respectivement de.mesure 11 et de référence 21. Cette chambre de protection 50 renferme donc les éléments essentiels de l'analyseur comme le disque 33 et la palette en forme de double éventail 36, les cellules d'étlonnage 42 et le disque de compensation 45 montés tous les deux sur le bras 44. En fait, l'enveloppe de protection 50 constitue, avec les fenetres de sortie 51 et 52, respectivement des sources de rayonnement 10 et 20 et les fenêtre d'entrée 53 et 54 respectivement des chambres de mesure 11 et 21, une enceinte 80 relativement étanche comportant des passages tels que 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, etc. permettant aux différents éléments de traverser cette enveloppe avec un minimum de fuites. Ces différents passages peuvent laisser passer par exemple des conduits de fluide comme le passage 66 ou des pièces statiques telles que le passage 63 ou des pièces mécaniques en mouvement telles que par exemple les arbres 37 et 46.Ces passages peuvent aussi éventuellement si nécessaire laisser passer des connexions électriques qui ne sont pas représentées sur le mode de réalisation illustre sur la figure unique. I1 est à noter que la technologie de ces passages n'est pas très poussée, c'est pourquoi ils ne sont pas parfaitement étanches et peuvent laisser fuir dans un sens ou dans l'autre, certaines quantités de gaz ou d'atmosphère qui peuvent venir perturber les mesures connues notamment dans les cas mentionnés ci-avant quand les analyseurs sont déplacés d'un endroit à un autre ou peut régner des pressions différentes ou bien lorsqu'il peut y avoir pendant les différentes mesures effectuées des apports complémentaires de gaz comme dans les exemples cités ci-avant du gaz carbonique C02 donné par la respiration des personnes qui manipulent les analyseurs , ou des appareils à combustion. Aussi, llenveloppe de protection 50 comporte des moyens pour rééquilibrer la pression au niveau des espaces protégés comme défini ci-avant avec la pression d'ambiance dans laquelle est disposé l'analyseur. Ces moyens sont essentiellement constitués dans le mode de réalisation illustré sur la figure unique, par une conduite 70 reliant l'intérieur de l'enveloppe 50 à une poche 71 réalisée en un matériau souple pouvant se déformer en fonction des différentes pressions différentielles qui lui sont appliquées. Cette poche 71 peut être réalisée par exemple par un produit élastique très souple comme une membrane 72 de caoutchouc peu résilient. L'analyseur tel que représenté sur la figure unique fonctionne de la façon suivante : lorsque l'analyseur est prêt à être utilisé, l'enveloppe de protection 50 comporte une certaine atmosphère avec une certaine concentration de gaz. L'étalonnage de cet appareil est alors effectué comme décrit dans la demande de brevet français mentionnée ci-avant. Ensuite l'analyseur peut fonctionner sans nécessiter un nouvel étalonnage à chaque instant précédent une mesure. Quand à l'extérieur de l'analyseur l'atmosphère comporte un afflux de gaz parasitaire avec par exemple une augmentation de la pression, la pression ambiante agissant sur la poche 71 porte la pression à l'intérieur de llenveloppe de protection à la meme valeur que celle agissant sur la poche 71 .Ainsi, comme les deux pressions à l'intérieur de l'enveloppe 50 et à l'extérieur sont égales, les possibilités qu'il y ait un échange d'atmosphère contenue dans l'enveloppe de protection 50 avec l'atmosphère dans laquelle est disposée cette enveloppe sont très faibles.Les fuites sont ainsi réduites considérablement au niveau des passages et même théoriquement annulées. L'analyseur peut donc fonctionner pendant un temps relativement long sans nécessiter à chaque instant un nouvel étalonnage. Le fonctionnement décrit ci-dessus peut se résumer de la façon suivante : quand la pression extérieure varie, une circulation de l'atmosphère comprise dans l'enceinte s'effectue entre l'intérieur de la poche et celui de l'enveloppe, de façon équivalente à une respiration au rythme de la variation de la pression extérieure. Dans ce cas, le conduit 70 est parcouru par cette atmosphère dans les deux sens. Pour pouvoir en plus purifier cette atmosphère comprise dans l'enceinte, le conduit peut comporter avantageusement des moyens comme un piège ou un filtre pour arreter les éventuels poussières, gaz ou vapeurs parasitaires. Avantageusement, ces moyens peuvent etre constitués par une poudre 73, constituée par exemple par un mélange de perchlorate de magnésium et d'ascarite, cette poudre remplissant tout ou partie du conduit 70. REVENDICATIONS 1/. Analyseur de gaz du type à absorption sélective d'un rayonnement comprenant au moins une source éméttant par une fenêtre de sortie, au moins un faisceau dudit rayonnement, au moins une cellule ouvant contenir ledit gaz à analyser coopérant avec ladite source de rayonnement de façon que ledit faisceau après avoir parcouru un certain espace pénètre dans ladite cellule par une fenêtre d'entrée, une enveloppe entourant ledit espace pour constituer avec les deux dites fenêtres, respectivement de sortie de ladite source et de l'entrée de ladite cellule une enceinte relativement étanche pouvant communiquer avec l'extérieur par des impédances pneumati quesrelativement élevées, caractérisé par le fait que ladite enceinte comporte des moyens pour équilibrer la pression à l'intérieur de ladite enceinte avec la pression de l'atmosphère ambiante dans laquelle se trouve ladite enceinte. 2/. Analyseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour équilibrer la pression sont constitués par au moins une partie de la paroi de ladite enceinte en un matériau étanche et souple peu résilient. 3/. Analyseur selon la revendication 2, caractérisé par lé fait que ladite portion de paroi en un matériau peu résilient est constituée par une poche reliée à la paroi de ladite enveloppe par un conduit. 4,. Analyseur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit matériau est du caoutchouc. 5/. Analyseur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit conduit comporte des moyens pour filtrer ou pièger l'atmosphère contenue dans ladite enceinte. 6/. Analyseur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour filtrer ou pièger, sont constitués par un mélange poudreux de perchlorate de magnésium et d'ascarite. 7/. Analyseur de gaz, notamment de gaz carbonique, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une source émettant par une fenêtre de sortie au moins un faisceau de rayonnement, au moins une cellule pouvant contenir ledit gaz à analyser coopérant avec ladite source de rayonnement de façon que ledit faisceau, après avoir parcouru un certain espace, pénètre dans ladite cellule par une fenêtre d'entrée, une enveloppe entourant ledit espace pour constituer avec les deux dites fenêtres, respectivement de sortie de ladite source et de l'entrée de ladite cellule une cellule relativement étanche pouvant communiquer avec l'extérieur par des impédances pneumatiques relativement élevées, ladite enceinte comporte des moyens pour équilibrer la pression à l'intérieur de ladite enceinte avec la pression de l'atmosphère ambiante dans laquelle se trouve ladite enceinte.