Brevet FR2481803A1 — publié le 19811106

La présente invention concerne les détecteurs de gaz d'absorption. Selon la présente invention il est prévu un détec- teur de gaz d'absorption comprenant une chambre de détection de gaz formée en partie par un réflecteur partiellement sphérique, un assemblage de miroirs annulaire disposé dans la chambre et défini par une pluralité de paires de miroirs, et une source de lumière et un détecteur de lumière placés dans la chambre, le détecteur étant agencé et disposé de manière que la lumière provenant de la source soit d'abord dirigée vers le sommet du réflecteur et réfléchie par celui-ci jusqu'à un miroir récepteur d'une première desdites paires de miroirs, puis vers un miroir réflecteur de la première paire d'o elle est renvoyée au sommet du réflecteur, puis vers un miroir récepteur d'une deuxième des paires de miroirs et ainsi de suite jusqu'à ce que toutes les paires de miroirs soient atteintes et que la lumière soit finalement détectée par le détecteur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - Figure 1 est une vue de côté schématique simplifiée de l'intérieur d'un détecteur de gaz d'absorption selon la présente invention qui ne comprend pas le dispositif élec- tronique prévu dans le détecteur; - Figure 2 est une vue de dessus partielle de deux paires de sections de miroirs et d'un chemin de réflexion; - Figure 3 est une vue de dessus plus complète des sections de miroirs et du chemin de réflexion complet de la source de lumière au détecteur, - Figure 4 est une vue en coupe d'une paire de miroirs et de la déviation de faisceau lumineux aux facettes de miroirs; et - Figure 5 est un schéma synoptique d'un dispositif électronique du détecteur de la Figure 1. Sur la figure 1, le détecteur selon l'invention 2 248 1803 comprend une enceinte 110 qui inclut un réflecteur ou portion de miroir 111 ayant la forme d'une partie de sphère. La portion à partie sphérique peut être éventuellement un hémisphère, auquel cas la portion 111 de l'enceinte est en contact direct avec une plaque de montage plate 112, ou la portion 111 peut avoir une surface inférieure à un hémisphère, comme représenté sur la Figure 1, auquel cas elle est en contact avec une paroi appropriée 113. Un assemblage de miroirs 14 est monté sur la plaque 112 (d'une façon mieux représentée sur la vue de dessus de la Figure 3) et centré sur une ligne L tombant perpendiculairement du sommet du réflecteur à partie sphérique 111. L'assemblage de miroirs 14 est de forme annulaire et comprend au moins huit paires de miroirs. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Figure 3, l'assemblage comprend 26 parties égalesincluant douze groupes de paires de miroirs également réparties autour de la ligne centrale L. L'assemblage comprend également une partie incluant deux sources de lumière S1 et S2 et une partie incluant deux détecteurs de lumière D1 et D2. Un faisceau dirigé des sources S et S au sommet du réflecteur 111 fait un angle a avec la ligne perpendiculaire L. Les éléments de miroirs A et B, ou E et F, respectivement des paires de miroirs 1 et 2 sont élevés ou inclinés suivant deux axes. La Figure 1 montre que la surface de montage 15 est inclinée ou élevée dans son ensemble suivant un angle a de telle sorte que le bord extérieur 16 des éléments de miroirs A et F est plus haut que le bord intérieur 17. En outre, les faces des éléments de miroirs (c'est-à-dire, les éléments A et B) de chaque paire de miroirs forment un angle de 900 - a' (presque perpendiculaire) entre elles comme le montre la Figure 4, o a'= tangente B2/ L2, L2 étant la distance du sommet du miroir sphérique au moint d'interception d'axe de faisceau lumineux sur l'élément de miroir A et B2 étant la mi-distance entre les points d'interception sur les éléments de miroirs A et B. L'élément de miroir A fait en outre un angle de 450 avec l'axe du faisceau lumineux 200. Ainsi, dans chaque paire de miroirs, les éléments de miroirs forment un angle de 900 - a: de sorte que l'axe d'un faisceau lumineux du sommet du réflecteur sphérique jusqu'à l'élément A est réfléchi en direction de l'élément B et renvoyé au sommet du réflecteur sphérique. Au lieu d'avoir l'élément A faisant un angle de 450 avec l'axe du faisceau lumineux ', on peut avoir le bibsecter de l'angle de 900 - c' tformé par la paire de miroirs dirigé vers le sommet du réflecteur sphérique. Les sources S1 et S2 sont placées sous le plan de miroirs de manière à envoyer un faisceau lumineux 20 en direction du réflecteur sphérique 111. Les sources S1 et S2 peuvent être des diodes émettrices de lumière infrarouge de composition accordée "IRLED" ou une source laser de longueur d'onde appropriée. L'utilisation du mot lumière dans la description et les revendications est faite pour inclure le spectre infrarouge. Comme les Figures 2 et 3 l'indiquent, la lumière infrarouge provenant de la ou des sources est réflé- chie par le miroir sphérique qui la fait converger sur l'élément de miroir A de la paire de miroirs 1, puis elle est réfléchie de l'élément A à l'élément B, de l'élément B au réflecteur sphérique, puis jusqu'à l'élément E de la paire de miroirs 2 et à l'élément F, et de la paire 2 à la paire 3, etc.. ile chemin de réflexion incluant à chaque fois le réflecteur sphérique, jusqu'à ce que le faisceau lumineux atteigne la paire de miroirs 12 et finalement le détecteur D l Un miroir à partie sphérique R, suspendu à partir d'un montage 21, intercepte une petite quantité de lumière provenant des sources et la dirige vers un détecteur D2 pour fournir une valeur de référence de manière que des modifications d'inten- sité de source soient produites de façon égale. La fonction des paires de miroirs est de déplacer l'emplacement effectif de la source de façon radiale de manière que le faisceau lumineux soit réfléchi par le centre du réflecteur à partie sphérique. Dans l'exemple de réalisation de l'invention décrit, une multiplication de 24r est obtenue, o r est le rayon du réflecteur à partie sphérique 111, un 4 248 1803 iroir de rayon de 8 crr donnant erviro- une longueur de chemin de 2 mètres. Les soirces à diodes émettrices de lumière ont'une longueur d onde respectivement de A 1 et >2 qui sont coïncidentes et proches, mais non coïncidentes avec la bande d'absorption du gaz à détecter. Elles doivent être reliées à la même embase ou intégrées aussi près que possible l'une de l'autre, de manière à ce que la lumière provenant de ces deux sources atteigne un détecteur d'une dimension raison- nable. Un schéma synoptique d'un dispositif électronique du détecteur selon l'invention est représenté sur la Figure 5. Les diodes "IRLED" émettent respectivement à des longueurs d'onde nominales XI etX2 et sont alternativement alimentées par un circuit de commande par onde carrée 30. Quand il n'y a pas de gaz d'absorption à la longueur d'onde Xl dans la cellule, la réponse des détecteurs D1 et D pour 1 2 les longueurs d'onde Xl etX2 est égalisée et il n'y a pas de signal alternatif à la sortie de l'amplificateur 32 de la Figure 5. Les longueurs d'onde X1 etX2 sont choisies suffisam- ment proches l'une de l'autre pour que des modifications dues à de la poussière et à de l'humidité les affectent de façon presque égale. La présence de gaz d'absorption à la longueur d'onde 21 atténue la lumière quand la source de longueur d'onde Xl est commandée et n'atténue pas la lumière à la longueur d'onde)i2. Ainsi, un signal alternatif apparait à la sortie de l'amplificateur 32 d'amplitude proportionnelle à la concentration du gaz d'absorption et est visualisé sur un indicateur 34. Dans la construction de l'enceinte 110, les sources S1 et S2) de même que les détecteurs D1 et D2 peuvent être protégés par des fenêtres laissant passer la lumière infra- rouge,si l'on souhaite protéger ces éléments des gaz se trouvant dans l'enceinte. On peut prévoir des orifices d'admission et d'1vacuation de gaz (non représentés) pour l'enceinte ou l'enceinte peut permettre une libre circulation selon les besoins d'application. REVENDICATIONS 1.Détecteur de gaz d'absorption caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de détection de gaz (110),formée en partie par un réflecteur à partie sphérique (111),un assem- blage de miroirs annulaire (14)disposé dans la chambre (11O)et défini par une pluralité de paires de miroirs,e.t une source émettrice de lumière (S1' S2)et un détecteur (D1, D2)placés dans la chambre (11O),le détecteur (D1,D2) étant agencé et disposé de manière que la lumière provenant de la source (S1,S2) soit d'abord dirigée vers le sommet du réflecteur (111)et réfléchie par celui-ci jusqu'à un miroir récepteur d'une première des paires de miroirs,puis vers un miroir réflecteur de la première paire d'o elle est renvoyée au sommet du réflecteur (111),puis vers un miroir récepteur d'une deuxième des paires de miroirs et ainsi de suite jusqu'à ce que toutes les paires de miroirs soient atteintes et que la lumière soit finalement détectée par le détecteur (D1, D2). 2oDétecteur selon la revendication l,caractérisé en ce que les miroirs de chaque paire forment un angle de 90 -0 ' entre eux,o d ' =TANGENTE 1 B2, B2 étant la mi-distance L 2 entre les points d'interception de faisceau lumineux sur la paire de miroirs et L2 étant la distance du sommet du réflec- teur à partie sphérique (111)au point d'interception de faisceau lumineux des miroirs. 3. Détecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la chambre (11O)comprend une section de base(112) sur laquelle est monté l'assemblage de miroirs (14). 4. Détecteur selon la revendication 3,caractérisé en ce que le réflecteur (111)est hémisphérique et supporté directe- ment par la section de base (112). 5. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que l'assemblage de miroirs (14)com- prend au moins huit paires de miroirs. 6.Détecteur selon la revendication 5,caractérisé en ce que l'assemblage de miroirs(14)comprend douze paires de miroirs.