Brevet FR2591340A1 — publié le 19870612

Procédé pour la mesure de zones de décoloration superficielles d'un support d'indicateur, et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé La présente invention concerne un procédé pour la mesure de zones de décoloration superficielles d'un support d'indicateur, selon lequel le support d'indicateur mobile est transporté à une position de mesure o il est soumis à l'action d'un fluide de mesure gazeux, la zone de décoloration de la partie d'indicateur soumise à l'action du gaz étant mesurée par un système optique et électrique, et une valeur de mesure étant déterminée par une unité électronique d'évaluation au cours d'un cycle de mesure. Un procédé de ce type est indiqué dans la demande de brevet allemand 28 40 841. On s'y propose de déterminer la concentration moyenne d'un gaz ou d'un composant gazeux de mélanges gazeux à l'aide de la décoloration d'une bande de papier réactif, par une mesure optique et électrique. A cet effet, on détermine la décoloration du champ soumis à l'action du gaz jusqu'à l'atteinte d'une valeur de seuil prédéterminée, puis on déplace la bande de papier réactif d'un champ, et ainsi de suite. La concentration moyenne du gaz peut être déterminée d'après le nombre de champs décoloré pendant le temps total d'action du gaz. Selon un autre procédé, connu par la demande de brevet allemand 24 07 224, la durée de la décoloration jusqu'à atteinte d'une valeur de seuil prédéterminée est comparée à un temps de décoloration établi. Une fois cette durée écoulée, la bande de papier réactif est transportée plus loin. On peut ainsi, pour chaque durée, déterminer la concentration moyenne du gaz analysé pendant cette durée. Un état comparable de la technique est en outre décrit dans la revue "DEZ Drâgerheft" n 313, janvier à avril 1979, dans l'article de W. Diehi, D. Gellendin, L. Grambow, K.H. Huneke et H. Zwintzscher intitulé "Das Toxiwarn - ein tragbares Mess- und Warngerât fur toxische Gase" (Le "Toxiwarn", un appareil de mesure et d'avertissement portable pour gaz toxiques). Cet appareil est conçu de telle sorte qu'une bande indicatrice déroulée d'un rouleau d'alimentation est pressée contre un évidement d'une chambre de mesure à travers laquelle s'écoule le gaz à analyser. La réflexion diffuse d'une partie de la bande non soumise à l'action du gaz et d'une partie de la bande soumise à l'action du gaz est détectée par un système constitué d'une source lumineuse et d'une cellule photoélectrique. La concentration du gaz à analyser peut être déterminée à partir des valeurs de mesure ainsi obtenues. Afin de déterminer la concentration moyernne du gaz sur une période qui peut être librement choisie, les valeurs de mesure incidentes sont totalisées et mises en mémoire. La concentration moyenne pendant la période de mesure s'obtient alors par intégration des valeurs de mesure et intégration du temps. Les procédés connus jusqu'alors ne remplissent pas encore toutes les exigences en matière de dynamique et de précision de mesure. L'invention a donc pour but d'améliorer un procédé du type décrit en introduction de manière à permettre d'atteindre un meilleur pouvoir de résolution et une sensiblité de décèlement supérieur. La spécificité de l'invention est à voir en ceci qu'on produit un flux de fluide de mesure le long de la surface de la partie du support d'indicateur qui est maintenue fixement à la position de mesure, et qu'il est prévu plusieurs zones de surveillance optique décalées dans le sens longitudinal du flux de mesure, qui sont reliées à l'unité électronique d'évaluation pour obtenir les valeurs de mesure de telle sorte que la valeur actuelle de mesure est formée à partir de la mesure de la décoloration du support d'indicateur le long des zones de surveillance. Par le guidage prévu par l'invention du fluide de mesure le long de la couche sensible du support d'indicateur, on augmente nettement la dynamique de mesure, c'est-à-dire la différence entre la plus grande et la plus petite valeur de mesure détectable. A cet effet, on peut dans un premier temps mesurer la longueur de la zone de décoloration. Il peut être éventuellement plus opportun d'effectuer une mesure intégrale sur la longueur de la zone de décoloration, selon laquelle on tient compte tant de la longueur de la zone de décoloration que du degré de décoloration, et ce principalement dans les cas o la transition d'une zone décolorée à une zone non décolorée est graduelle. C'est notamment le cas lorsque l'interaction et par suite le temps de réaction entre les composants à déceler et le système réactif n'entraîne pas, pour une concentration donnée, une transformation quantitative complète du matériau indicateur disponible. La formation des zones de surveillance optique peut être réalisée de différences manières, et en utilisant des éléments opto-électriques connus, d'après le principe de la réflextion ou d'après le principe de la transmission. Le support d'indicateur mobile, qui peut se présenter non seulement en forme de bande, mais aussi en une autre forme géométrique comme par exemple en forme de disque circulaire, est divisé par les zones de surveillance optique en domaines d'essai. Chaque domaine d'essai est évalué optiquement, et l'unité 2 5 9 1340 électronique d'évaluation en soi connue forme la somme des produits du niveau de signal linéarisé proportionnel à la réaction de chaque zone de surveillance optique par la surface partielle de la zone de bande soumise à l'action du gaz qui est détectée par la zone de surveillance correspondante. La somme de ces produits constitue une mesure de la concentration de gaz à établir. Dans de nombreux cas, un problème rencontré avec de tels procédés de mesure est celui de la dépendance au vieillissement ou au stockage du support d'indicateur, ainsi que de la sensibilité parasite envers d'autres gaz tels par exemple que la vapeur d'eau. Une élimination par le calcul de telles influences perturbatrices au moyen de l'unité électronique d'évaluation peut être avantageusement obtenue en effectuant la mesure de la réflexion ou selon le cas de la transmission à au moins deux longueurs d'ondes différentes. A cet effet, on peut employer dans chaque zone de surveillance optique tant des émetteurs de différentes longueurs d'ondes avec des récepteurs à large bande, que des émetteurs à large bande avec plusieurs récepteurs sélectivement sensibles. Dans tous les agencements décrits, il apparaît opportun d'enregister des valeurs de référence optiques du support d'indicateur mobile à l'état d'origine, avant l'action du gaz, et de les mémoriser en vue de l'étalonnage ultérieur des valeurs de mesure. Un dispositif avantageux pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention peut être conçu de telle sorte que la chambre de mesure est configurée en forme de canal, que le support d'indicateur se trouve le long d'une des longues faces de parois latérales de la chambre de mesure, et que des éléments de détection optiques sont disposés les uns à la suite des autres dans le sens longitudinal entre une entrée de gaz et une sortie de gaz de la chambre de mesure, éléments dont les sorties sont reliées à l'unité électronique d'évaluation. La configuration des éléments de détection optiques est déterminée par la méthode de mesure employée, àsavoir mesure de la transmission ou mesure de la réflexion. En cas de mesure de la réflexion, on dispose opportunément le long de la chambre de mesure en forme de canal une rangée d'armoires réflectrices constituées chacune d'une unite eémettrice et d'une unité réceptrice. Le volume total de la chambre de mesure doit être le plus faible possible; on peut considérer comme favorable une configuration plate avec une hauteur d'environ 0,2 cm, une largeur d'environ 0,5 cm et une longueur d'environ 3 cm. 2 5 9 1340 Afin d'éliminer par le calcul les influences perturbatrices, il peut être en outre avantageux d'appliquer sur le support d'indicateur en forme de bande plusieurs systèmes réactifs différents, réagissant distinctement à des composants différents du fluide de mesure, et de leur associer par leur position des chambres de mesure respectives. Les différents systèmes réactifs peuvent être par exemple avantageusement disposés les uns à côté des autres dans le sens longitudinal sur un support d'indicateur en forme de bande. Une autre possibilité également opportune consiste en ceci que le suppport indicateur en forme de bande est enduit sur le dessus et sur le dessous de différents systèmes réactifs. Dans le premier cas, les chambres de mesure du type initialement décrit doivent être disposées les unes à côté des autres, et dans le second cas en vis-à-vis sur le dessus et le dessous du support, et éventuellement, pour des raisons constructives, décalées dans le sens de transport du support d'indicateur. Si on le souhaite, les deux chambres de mesure peuvent être exploitées à des longueurs d'ondes différentes. Une autre forme de réalisation peut prévoir que chaque chambre de mesure soit individuellement exploitée à des longueurs d'ondes différentes. Ce faisant, on peut choisir des guidages de flux avantageux en fonction de l'application considérée, selon lesquels le gaz de mesure traverse les deux chambres de mesure en montage en série ou en montage en parallèle. En cas de montage en série, une réaction préalable dans la première chambre de mesure est éventuellement possible, laquelle influence la réaction dans la deuxième chambre de mesure. Au lieu de la disposition parallèle continue des systèmes réactifs sur le support d'indicateur mobile en forme de bande, il peut être éventuellement avantageux d'employer des zones réactives alternées, qui peuvent être éventuellement détectées successivement par une seule chambre de mesure. Au lieu d'un support d'indicateur en forme de bande, on peut dans certaines circonstances également employer avantageusement un disque indicateur monté rotatif, sur le dessus et/ou le dessous duquel sont radialement disposées une ou plusieurs chambres de mesure. On peut alors employer des systèmes réactifs différents comme décrit pour le support d'indicateur en forme de bande. Une autre forme de réalisation éventuellement avantageuse de l'invention peut prévoir que soit présent sur la longue face de paroi latérale de la chambre de mesure un élément de fixation pour recevoir des microplaquettes indicatrices individuelles en forme de bandes. Grâce aux caractéristiques selon l'invention, la mesure de zones de décoloration superficielle d'un support d'indicateur est nettement améliorée tant du point de vue de la dynamique de mesure que de la structure constructive globale. Le dessin annexé représente schématiquement des exemples de réalisation de dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans le dessin: Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une chambre de mesure pour la mesure de la réflexion; Figure 2 est une vue de dessus d'une chambre de mesure selon la figure 1; Figure 3 est une vue en coupe de la chambre de mesure représentée à la figure 2, selon la ligne 3-3 Figure 4 est une vue de dessus d'une chambre de mesure cunéiforme, en vue en coupe parallèlement au support d'indicateur; et Figure 5 est une représentation partielle isométrique d'une chambre de mesure avec un disque indicateur rotatif. Les figures 1 à 3 représentent une chambre de mesure I qui, configurée en forme de canal, présente lorsqu'elle réalisée en pratique une hauteur de construction la plus faible possible, inférieure à I cm. Le long d'unedes longues faces de parois latérales de la chambre de mesure I se trouve un support d'indicateur 2 en forme de bande, dont les bords sont hermétiquement pressés par un plateau de pression 3 sur l'évidement de la chambre de mesure 1. Il est prévu sur la chambre de mesure I une entrée de gaz 4 et une sortie de gaz 5, par lesquelles le fluide de mesure gazeux s'écoule parallèlement à la surface du support d'indicateur 2 en forme de bande, dans le sens de la flèche. Les quatres zones de surveillance optique décalées dans le sens longitudinal sont respectivement formées par des armoires réflectrices 6, 7 8,9; 10,11; 12,13, respectivement constituées d'une unité émettrice 6, 8, 10, 12 et d'une unité réceptrice 7, 9, 11, 13. La réflexion de la surface du support d'indicateur 2 en forme de bande est représentée à la figure 3. La figure 4 représente un autre mode de disposition -possible des armoires réflectrices 6,7; 8,9; 10,11; 12,13, qui fournit une sensibilité allant en décroissant vers les valeurs de mesure élevées. On peut ainsi obtenir un élargissement de la plage de mesure, sans que la sensibilité élevée à des faibles concentrations en soit notablement réduite. Cela s'obtient par la configuration cunéiforme de la chambre de mesure, dont la section de passage diverge parallèlement à la surface du support d'indicateur dans le sens d'écoulement. Ce faisant, la distance mutuelle entre les différentes unités émettrices et réceptrices disposées en rangées dans le sens d'écoulement reste toujours constante. La conséquence en est que le fluide de mesure gazeux balaye, par unité de longueur du support d'indicateur, une surface de réaction allant également en augmentant dans le sens d'écoulement, c'est-à-dire une surface de réaction qui est elle-aussi cunéiforme. Au lieu de la forme de coin, on peut aussi éventuellement former une autre forme de profil divergente. La figure 5 représente un support d'indicateur 14 en forme de disque circulaire, qui présente des systèmes réactifs 15 en forme de segments. Ces derniers sont transportés pas à pas sous la chambre de mesure 1, et de la sorte soumis à l'action du gaz et évalués opto-électriquement. REVENDICATIO NS 1. Procédé pour la mesure de zones de décoloration superficielles d'un support indicateur, selon lequel le support indicateur mobile est trans- porté à une position de mesure ou il est soumis à l'action d'un fluide de mesure gazeux, la zone de décoloration de la partie d'indicateur soumise à l'action du gaz étant mesurée par un système optique et électrique, et une valeur de mesure étant déterminée par une unité électronique d'évaluation au cours d'un cycle de mesure, caractérisé en ce qu'on produit un flux du fluide de mesure de long de la surface de la partie du support indicateur qui est maintenue fixement à la position de mesure, et en ce qu'il est prévu plusieurs zones de surveillance optique décalées dans le sens longitudinal du flux de mesure, qui sont reliées à l'unité électronique d'évaluation pour obtenir les valeurs de mesure, de telle sorte que la valeur actuelle de mesure est formée à partir de la mesure de la décolora- tion du support indicateur le long des zones de surveillance. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mesure la longueur-de la zone de décoloration. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on effectue une mesure intégrale sur la longueur de la zone de décoloration. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure s'effectue à au moins deux longueurs d'ondes différentes. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, selon la revendica- tion 1, selon lequel une unité d'entraînement amène par parties un support indicateur dans la région soumise à l'action d'un gaz d'une chambre de mesure, caractérisé en ce que la chambre de mesure (1) est configurée en forme de canal, de telle sorte que le support indicateur (2, 14) se trouve le long d'une des longues faces de parois latérales de lawchambre de mesure (1), et en ce que des éléments de capteur optique (6, 7; 8,9; 10,11; 12,13) sont disposés les uns à la suite des autres dans le sens longitudinal entre une entree de gaz (4) et une sortie de gaz (5) de la chambre de mesure (1), éléments dont les sorties sont reliées à l'unité électronique d'évaluation. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments de capteur (6 à 13) sont conçus pour la mesure de la réflexion. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments de capteur sont conçus pour la mesure de la transmission. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le sup- port indicateur (2) est configuré en forme de bande, et présente plusieurs 2 5 9 1 3 4 0 systèmes réactifs différents, auxquels sont associés des chambres de mesure (1) séparées les unes des autres par leur position. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les systèmes réactifs se présentent sous la forme de bandes de mesure dispo- sées les unes à côté des autres dans le sens longitudinal sur le support indicateur (2) en forme de bande. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les systèmes réactifs sont disposés sur le dessus et sur le dessous du support indicateur (2) en forme de bande. 11. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les systèmes réactifs sont disposés en groupes récurrents sur le support indica- teur (2) en forme de bande. 12. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support indicateur mobile se présente sous la forme d'un disque indicateur (14) rotatif, et en ce que la chambre de mesure (1) se trouve dans le sens radial par rapport au disque indicateur (14). 13. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments de capteur pour la mesure de la réflexion se présentent sous la forme d'unités émettrices et réceptrices disposées par rangées dans le sens du flux, et en ce que chaque unité émettrice se trouve à mêeme distance de l'unité réceptrice opposée. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la chambre de mesure (1) présente une section divergeant dans le sens du flux, de telle sorte qu'une zone d'action similairement divergente est formée sur la surface du support indicateur (2).