Brevet FR2797497A1 — publié le 20010216

i L'invention concerne un procédé d'amélioration de la sécurité de fonctionnement de détecteurs de gaz optiques. Les détecteurs de gaz optiques comprennent, en général, une ou plusieurs sources de rayonnement qui émettent un rayonnement adapté sur une plage de mesure, les rayons de mesure qui en résultent traversant une ou plusieurs fois la plage de mesure contenant le gaz à mesurer, et l'intensité des rayons de mesure qui sont atténués par l'absorption optique du gaz à mesurer étant mesurée par un ou plusieurs détecteurs de rayonnement. L'intensité résiduelle de rayonnement qui est mesurée pour des longueurs d'ondes spécifiques du gaz constitue une mesure de la concentration du gaz mesuré. Un dispositif de mesure de ce type est décrit, par exemple, dans le document DE 197 13 928 Cl. Pour mesurer la concentration de nombreux gaz, tels que les hydrocarbures (par exemple le méthane), I'absorption d'infrarouges est caractéristique, et est donc utilisée de préférence pour la mesure. Un problème rencontré avec les détecteurs de gaz optiques connus jusqu'à présent résulte du fait que la plage de mesure optique destinée au gaz à mesurer doit être aussi accessible que possible, afin qu'un signal de mesure représentatif de la concentration gazeuse réelle, à l'emplacement de la mesure, puisse être déterminé, dans des délais aussi courts que possible. Etant donné que la plage de mesure est en général délimitée par des éléments optiques tels que des fenêtres, des miroirs ou des lentilles, ou est équipée avec des éléments de ce type, ceux-ci, outre les gaz à mesurer, sont exposés de la même façon, à l'emplacement de la mesure, aux intempéries comme, par exemple, à la pluie, à la neige, à la poussière, aux aérosols, ou à l'encrassement. Ces influences de l'environnement entraînent des perturbations ou un affaiblissement du rayon de mesure et du signal de mesure émis ensuite par les détecteurs de rayonnement. Lorsque le rayon de mesure est affaibli au-delà d'une certaine limite, la concentration du gaz à mesurer ne peut plus être mesurée, et l'unité de mesure équipée des détecteurs de rayonnement émet, dans ce cas, de façon plus ou moins abrupte, un signal de dérangement, en particulier un signal électrique sous la forme d'une intensité de courant constante. L'invention a pour but de fournir un procédé, destiné aux détecteurs de gaz optiques, qui augmente la sécurité de fonctionnement en cas d'augmentation des perturbations du rayon de mesure, en raison de l'influence de l'environnement. Ce but est atteint grâce à un procédé d'amélioration de la sécurité de fonctionnement de détecteurs de gaz optiques comprenant au moins une source de rayonnement et au moins un détecteur de rayonnement, qui comprend les étapes suivantes: 1. les signaux de mesure émis par le détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, sont tout d'abord comparés à une première valeur de référence stockée en mémoire, pour que 1.1. lorsque les signaux de mesure émis par le détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, ne dépassent pas la première valeur de référence stockée en mémoire, des valeurs de mesure correspondantes sont données par le détecteur de gaz et i1.2. lorsque les signaux de mesure émis par le détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, dépassent la première valeur de référence stockée en mémoire, ces signaux de mesure sont comparés à une deuxième valeur de référence stockée en mémoire, pour que 2.1. lorsque les signaux de mesure émis par le détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, ne dépassent pas la deuxième valeur de référence stockée en mémoire, ces signaux de mesure sont comparés à une troisième valeur de référence stockée en mémoire et 2.1.1. lorsque les signaux de mesure émis par le détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, dépassent la troisième valeur de référence stockée en mémoire, des valeurs de mesure correspondantes sont données par le détecteur de gaz, et 2.1.2. lorsque les signaux de mesure émis par le détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, ne dépassent pas la troisième valeur de référence stockée en mémoire, des premiers signaux d'avertissement sont émis par le détecteur de gaz et, enfin, 2.2. lorsque les signaux de mesure émis par le détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, dépassent la deuxième valeur de référence stockée en mémoire, des deuxièmes signaux d'avertissement sont émis par le détecteur de gaz. Avantageusement, les signaux de mesure émis par le détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, sont comparés, à intervalles prédéterminés, susceptibles d'être réglés, avec la ou les valeurs de référence stockée(s) en mémoire. De préférence, les signaux d'avertissement sont émis sous forme de courant constant, de signal numérique, d'affichage optique et/ou au moyen d'un dispositif avertisseur acoustique. De façon avantageuse, la troisième valeur de référence stockée en mémoire correspond à une concentration caractéristique, critique pour le gaz à mesurer, en particulier à la concentration maximale de gaz autorisée à un poste de travail ou à la concentration de gaz, dans un mélange gazeux, qui est critique pour une limite explosive. De façon préférée, lorsque les signaux de mesure émis par le détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, ne dépassent pas la deuxième valeur de référence stockée en mémoire et, simultanément, dépassent la troisième valeur de référence stockée en mémoire, des troisièmes signaux d'avertissement sont émis par le détecteur de gaz. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les premiers et deuxièmes signaux d'avertissement et/ou les troisièmes signaux d'avertissement sont émis sous la forme d'un courant constant dans le détecteur de gaz. De préférence, les premiers et deuxièmes signaux d'avertissement et/ou les valeurs de mesure sont interrompus à intervalles prédéterminés, susceptibles d'être réglés. Un avantage essentiel apporté par le procédé selon l'invention réside, en particulier dans le cas de gaz toxiques ou explosifs à mesurer, dans le fait que le détecteur de gaz est plus prêt à effectuer des mesures, ce qui peut présenter un intérêt vital, et dans le fait que les utilisateurs sont avertis à temps que l'état de fonctionnement est perturbé, tandis que le ou les utilisateur(s) du détecteur de gaz sont protégés des effets toxiques, et que les machines et installations présentes autour sont protégées des explosions, les concentrations gazeuses critiques continuant à être mesurées et affichées. Pour interpréter le procédé selon l'invention, il convient de préciser que celui-ci est présenté de telle sorte que les signaux de mesure augmentent au fur et à mesure que s'élève le degré d'encrassement, de sorte que, lorsque le degré d'encrassement augmente, certaines valeurs de référence stockées en mémoire, pour le degré d'encrassement, sont quasiment atteintes par en-dessous et, le cas échéant, sont dépassées. Naturellement, dans la pratique, les signaux de mesure optiques qui sont reçus du détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, se réduisent au fur et à mesure qu'augmente le degré d'encrassement, de sorte que, dans ce cas, le procédé selon l'invention doit être considéré comme complémentaire et équivalent d'autres possibilités décrites dans le présent document. Cela signifie, par exemple, que, dans cette formulation, lorsque la première valeur de référence stockée en mémoire n'est pas dépassée, les signaux de mesure sont comparés à une deuxième valeur de référence stockée en mémoire de sorte que, lorsque les signaux de mesure émis par le détecteur de rayonnement, au nombre minimum d'un, ne dépassent pas non plus la deuxième valeur de référence stockée en mémoire, des signaux d'avertissement sont émis par le détecteur de gaz. Cependant, si seule la première valeur de référence stockée en mémoire n'est pas dépassée et que la deuxième valeur de référence stockée en mémoire n'est pas dépassée, on établit une comparaison avec une troisième valeur de référence stockée en mémoire, qui constitue, en général, une mesure d'une concentration gazeuse critique. Selon si cette mesure d'une concentration gazeuse critique est dépassée ou non, des valeurs de mesure sont établies (en cas de dépassement de la mesure correspondant à une concentration gazeuse critique), ou des premiers signaux d'avertissement sont émis (lorsque la mesure d'une concentration gazeuse critique n'est pas dépassée). L'invention va maintenant être expliquée, à titre d'exemple, à l'aide des figures. Les figures 1 à 3 représentent schématiquement la structure d'un détecteur de gaz et la figure 4 représente la structure de décision de l'unité d'évaluation 6 du détecteur de gaz selon les figures 1 à 3. La figure 1 représente schématiquement la structure d'un détecteur de gaz optique fonctionnant, de préférence, dans le domaine spectral infrarouge. Des détecteurs de gaz de ce type servent à mesurer la concentration de gaz, I'absorption du rayon de mesure 8, en présence d'au moins une longueur d'onde caractéristique du gaz à mesurer, étant évaluée. Les rayons de mesure 8 qui sortent de la source de rayonnement 1 traversent une fenêtre optique 2, une plage de mesure 5 qui contient le gaz à mesurer, qui est délimitée par une deuxième fenêtre 3 (à droite dans les figures 1 à 3). Enfin, les rayons de mesure 8 aboutissent à au moins un détecteur de rayonnement 4. Les signaux de mesure du détecteur de rayonnement 4 sont traités dans l'unité d'évaluation 6 et sont donnés sous forme de valeurs de mesure 7, en particulier de valeurs de courant. Si l'on assiste, comme à la figure 2, à la présence d'encrassement 10 dans la plage de mesure 5 ou sur les fenêtres optiques 2, 3, une partie 9, représentée en pointillés, des rayons de mesure 8 qui sont émis par la source de rayonnement 1 est atténuée. A la figure 3 est représenté le cas dans lequel l'encrassement 10 envahit la totalité de la plage de mesure 5 ou des fenêtres optiques 2, 3, de sorte que le détecteur de rayonnement 4 ne reçoit plus de rayon de la source de rayonnement 1, car la partie 9 représentée en pointillés occupe la totalité de la section transversale de rayonnement, derrière l'encrassement 10. Si l'on compare les figures 1 et 2, il apparaît clairement qu'en fonction du degré d'encrassement, l'affaiblissement du signal est graduel, différent et dépend en général du temps. Afin d'illustrer le procédé selon l'invention, la figure 4 représente la structure de décision de l'unité d'évaluation 6 qui est, en particulier, électronique. Si la plage de mesure 5 ne présente aucune forme d'encrassement 10, ou seulement un léger encrassement, on attribue aux signaux de mesure D ou 18 des premières valeurs de mesure 11 correspondantes. A l'aide d'un premier comparateur 12, les signaux de mesure D du détecteur de rayonnement 4 sont prélevés à intervalles périodiques, afin de déterminer le taux d'encrassement instantané du détecteur de gaz, par comparaison avec une première valeur de référence D, stockée en mémoire. Si le taux d'encrassement est supérieur à D1, un deuxième comparateur 13 évalue si le taux d'encrassement instantané est également supérieur à une deuxième valeur de référence D2, pour les signaux de mesure D, qui est stockée en mémoire. Si les signaux de mesure D correspondants dépassent la valeur D2, il n'est plus justifié d'effectuer une mesure de la concentration gazeuse, de sorte que des deuxièmes signaux d'avertissement 17 sont émis, en particulier sous la forme d'un courant électrique constant. Si le deuxième comparateur 13, en comparant les signaux de mesure D avec la deuxième valeur de référence D2 stockée en mémoire, constate que celleci n'est pas dépassée, les signaux de mesure D sont évalués par un troisième comparateur 14, supplémentaire, et sont comparés avec une troisième valeur de référence K stockée en mémoire. Si la troisième valeur de référence K, stockée en mémoire, est dépassée par les signaux de mesure D, I'encrassement 10 de la plage de mesure 5 est ignoré et des deuxièmes valeurs de mesure 15 sont données, afin de protéger l'utilisateur, par exemple, parce qu'un gaz toxique a atteint la concentration maximale tolérée sur le lieu de travail; ou parce que la concentration du gaz à mesurer qui est critique pour une limite explosive dans un mélange gazeux est atteinte. Lorsque la troisième valeur de référence K stockée en mémoire n'est pas dépassée, c'est-à-dire lorsque la concentration gazeuse n'est pas dangereuse, des premiers signaux d'avertissement 16 sont donnés par le détecteur de gaz, car un taux d'encrassement critique de la plage de mesure est atteint. En alternative, dans la gamme d'encrassement qui correspond à la gamme de valeurs entre les valeurs de référence D, à D2, le troisième comparateur 14 pourrait être supprimé et n'être commuté qu'à intervalles prédéterminés, susceptibles d'être réglés, entre la sortie de valeurs de mesure 15 et l'émission des premiers signaux d'avertissement 16. Les signaux d'avertissement 17 signalent à l'utilisateur que, du fait que le taux d'encrassement est atteint, la sécurité de fonctionnement du détecteur de gaz n'est plus assurée, ce qui rend un nettoyage nécessaire, et que, pour ne pas interrompre la mesure du gaz, un deuxième détecteur de gaz soit être mis en service à titre de remplacement. Simultanément, il est cependant possible, avec le procédé selon I'invention, qu'en présence de concentrations gazeuses toxiques ou critiques, en raison du risque d'explosion, dans un mélange gazeux, des deuxièmes valeurs de référence 15, correspondant à la plage entre les valeurs de référence D, et D2, soient données pour protéger l'utilisateur, lorsque la troisième valeur de référence K est dépassée. Lors d'essais pratiques, la première valeur de référence D, = D2, qui, jusqu'ici, était la seule qui comptait, c'est-à-dire la valeur à partir de laquelle il n'y avait 7 brutalement plus de mesure et plus d'indications des valeurs de mesure, correspondait à un taux d'encrassement d'approximativement 50 à 70 %. La deuxième valeur de référence D2 (supérieure à D,), qui est utilisée en supplément dans le procédé selon l'invention, correspondait à un taux5 d'encrassement d'approximativement 80 à 90 %, ce qui montre qu'une nette amélioration a été obtenue, en comparaison avec le procédé employé jusqu'alors, qui ne permettait une mesure que jusqu'à ce que la valeur de référence D, soit atteinte. REVENDICATIONS 1. Procédé d'amélioration de la sécurité de fonctionnement de détecteurs de gaz optiques comprenant au moins une source de rayonnement et au moins un détecteur de rayonnement, qui comprend les étapes suivantes: 1. les signaux de mesure (18) (D) émis par le détecteur de rayonnement (4), au nombre minimum d'un, sont tout d'abord comparés à une première valeur de référence (D,) stockée en mémoire, pour que 1.1. lorsque les signaux de mesure (18) (D) émis par le détecteur de rayonnement (4), au nombre minimum d'un, ne dépassent pas la première valeur de référence (D1) stockée en mémoire, des valeurs de mesure correspondantes (7, 1 1) sont données par le détecteur de gaz et 1.2. lorsque les signaux de mesure (18) (D) émis par le détecteur de rayonnement (4), au nombre minimum d'un, dépassent la première valeur de référence (D,) stockée en mémoire, ces signaux de mesure (18) (D) sont comparés à une deuxième valeur de référence (D2) stockée en mémoire, pour que 2.1. lorsque les signaux de mesure (18) (D) émis par le détecteur de rayonnement (4), au nombre minimum d'un, ne dépassent pas la deuxième valeur de référence (D2) stockée en mémoire, ces signaux de mesure sont comparés à une troisième valeur de référence (K) stockée en mémoire et 2.1.1. lorsque les signaux de mesure (18) (D) émis par le détecteur de rayonnement (4), au nombre minimum d'un, dépassent la troisième valeur de référence (K) stockée en mémoire, des valeurs de mesure (7, 15) correspondantes sont données par le détecteur de gaz, et 2.1.2. lorsque les signaux de mesure (18) (D) émis par le détecteur de rayonnement (4), au nombre minimum d'un, ne dépassent pas la troisième valeur de référence (K) stockée en mémoire, des premiers signaux d'avertissement (16) sont émis par le détecteur de gaz et, enfin, 2.2. lorsque les signaux de mesure (18) (D) émis par le détecteur de rayonnement (4), au nombre minimum d'un, dépassent la deuxième valeur de référence (D2) stockée en mémoire, des deuxièmes signaux d'avertissement (17) sont émis par le détecteur de gaz. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux de mesure (18) (D) émis par le détecteur de rayonnement (4), au nombre minimum d'un, sont comparés, à intervalles prédéterminés, susceptibles d'être réglés, avec la ou les valeurs de référence (D1, D2, K) stockée(s) en mémoire. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les signaux d'avertissement (16, 17) sont émis sous forme de courant constant, de signal numérique, d'affichage optique et/ou au moyen d'un dispositif avertisseur acoustique. 4. Procédé selon au moins l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la troisième valeur de référence (K) stockée en mémoire correspond à une concentration caractéristique, critique pour le gaz à mesurer, en particulier à la concentration maximale de gaz autorisée à un poste de travail ou à la concentration de gaz, dans un mélange gazeux, qui est critique pour une limite explosive. 5. Procédé selon au moins l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lorsque les signaux de mesure (18) (D) émis par le détecteur de rayonnement (4), au nombre minimum d'un, ne dépassent pas la deuxième valeur de référence (D2) stockée en mémoire et, simultanément, dépassent la troisième valeur de référence (K) stockée en mémoire, des troisièmes signaux d'avertissement sont émis par le détecteur de gaz. 6. Procédé selon au moins l'une des revendications 1, 2, 4 ou , caractérisé en ce que les premiers et deuxièmes signaux d'avertissement (16, 17) et/ou les troisièmes signaux d'avertissement sont émis sous la forme d'un courant constant dans le détecteur de gaz. 7. Procédé selon au moins l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et deuxièmes signaux d'avertissement (16, 17) et/ou les valeurs de mesure (11, 15) sont interrompus à intervalles prédéterminés, susceptibles d'être réglés.