Brevet FR3089008A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : Détecteur à cellules modulaires de mesure opto-acoustique exaltée par résonateur à quartz DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR [0001] L'invention concerne un détecteur pour la mesure de la concentration d'espèces gazeuses. [0002] En particulier, l'invention vise à être utilisée dans le secteur automobile pour détecter dans un mélange gazeux plusieurs espèces gazeuses, comme par exemple le méthane CH4, le monoxyde de carbone CO, le dioxyde de carbone CO2, l'ammoniac NH3, le sulfure d'hydrogène H2S et le dioxyde d'azote NO2. [0003] L'invention vise également à être utilisée dans le secteur de l'environnement par exemple pour la mesure de la qualité de l'air, dans le secteur médical par exemple pour l'analyse d'haleine, dans le secteur industriel par exemple pour le contrôle de procédés, dans le secteur agroalimentaire par exemple pour le contrôle qualité. 100041 L'invention concerne un détecteur dont le fonctionnement est fondé sur la technique de mesure opto-acoustique exaltée par résonateur à quartz. 100051 Certaines espèces gazeuses présentent des pics d'absorption ou bandes d'absorption dans le spectre infrarouge. 100061 Le signal lumineux d'une source infrarouge qui éclaire une espèce gazeuse avec une largeur spectrale recouvrant au moins partiellement un de ces pics d'absorption ou bandes d'absorption est absorbé par l'espèce gazeuse. 100071 L'absorption produit un échauffement local de l'espèce gazeuse. 100081 En modulant l'intensité du signal lumineux, l'échauffement local produit peut être modulé de sorte qu'une onde sonore elle-même modulée est générée. 100091 L'onde sonore peut être détectée par un diapason en quartz, ce qui permet d'établir que le mélange gazeux éclairé contient une espèce gazeuse présentant un pic d'absorption ou une bande d'absorption recouvrant au moins en partie la largeur spectrale du signal lumineux de la source infrarouge. 100101 En comparant ce résultat aux bases de données des spectres d'absorption, il est possible d'identifier la présence d'une ou plusieurs espèces gazeuses dans le mélange, et de préciser la composition du mélange gazeux. 100111 Les capteurs de mesure opto-acoustique exaltée par résonateur à quartz nécessitent l'utilisation d'un diapason à quartz qui présente deux avantages principaux. 100121 D'une part, un diapason à quartz est une pièce de très bas tout, environ 400 fois moins cher qu'un détecteur optique classique utilisé sur des dispositifs de mesure d'absorption, tcl qu'une photodiode infrarouge. 2 [0013] D'autre part, un même diapason à quartz peut être utilisé quelle que soit l'espèce gazeuse recherchée, la longueur d'onde d'absorption utilisée ou la source infrarouge utilisée. [0014] Plus généralement, les capteurs opto-acoustiques actuels présentent plusieurs problèmes qui concernent notamment leur sélectivité, leur coût, leur capacité à détecter plusieurs espèces gazeuses, leur compacité et leur résistance. [0015] La sélectivité d'un détecteur correspond à sa capacité à identifier la présence d'une espèce gazeuse sans ambiguïté avec d'autres espèces. [0016] Une façon d'améliorer la sélectivité d'un capteur de mesure opto-acoustiquc exaltée par résonateur à quartz est de produire un signal lumineux infrarouge qui présente une largeur spectrale suffisamment fine par rapport au pic d'absorption d'une espèce gazeuse pour que cc signal lumineux infrarouge ne soit absorbé que par cette seule espèce gazeuse. [0017] La source infrarouge peut être un laser DFB dont la largeur spectrale est au moins cent fois plus faible que les largeurs des pics d'absorption des espèces chimiques à identifier. Le laser DFB rendra le capteur de mesure très sélectif mais aussi très cher, le coût d'un laser DFB étant cent fois supérieur à celui d'une diode électroluminescente. [0018] La source infrarouge peut être une diode électroluminescente dont la largeur spectrale est beaucoup plus importante que celle d'un laser DFB. La diode électroluminescente rendra le capteur de mesure très bon marché niais très peu sélectif. [0019] Des solutions ont été proposées pour rendre sélectifs et résistants dans un envi- ronnement donné des capteurs de mesure utilisant des diodes électroluminescentes, en introduisant un filtre passe bande. Mais les capteurs obtenus présentent une faible résistance à leur environnement qui peut donner lieu à une dégradation de la qualité de la mesure : d'une part ces capteurs présentent une instabilité de l'alignement de ses différents composants lorsqu'ils sont soumis à des vibrations et d'autre part ils sont susceptibles d'être pollués par des impuretés venant se déposer sur les surfaces des composants. [0020] Par ailleurs, il est difficile de réaliser un capteur opto-acoustique à la fois sélectif et capable de détecter plusieurs espèces chimiques gazeuses. [0021] En se limitant à la détection d'un assortiment de quelques espèces chimiques ciblées, il est possible de réaliser un détecteur en associant plusieurs capteurs, chaque capteur étant spécifique à une des espèces chimiques ciblées. [0022] Cependant, il est nécessaire de développer complétement un nouveau détecteur lorsqu'il est nécessaire de détecter un nouvel assortiment d'espèces chimiques. [0023] Les détections d'espèces gazeuses dans le secteur automobile requièrent des dis- positifs de taille de plus en plus faible, depuis la taille d'une paume de la main, jusqu'à la taille d'un traversant d'une diode électroluminescente. Les capteurs intégrés ac- 3 tuellement utilisés, comme par exemple les capteurs Metal-Oxyde Semiconductor (MOS) qui sont basés sur des mesures de résistivité d'oxydes métalliques, n'offrent pas une sélectivité suffisante dans la détection des espèces chimiques. [0024] Enfin, pour certaines applications, les conditions d'opération imposent des contraintes importantes sur les capteurs de gaz qui doivent résister à des environnements agressifs qui présentent de fortes vibrations, une atmosphère poussiéreuse ou des températures extrêmes. Les capteurs qui sont basés sur un principe optique sont particulièrement sensibles aux poussières et aux vibrations [0025] PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION [0026] Un but général de l'invention est de pallier les inconvénients des systèmes actuels de détection d'espèces chimiques dans un mélange gazeux. [0027] Notamment, un but de l'invention est de proposer un détecteur qui propose un meilleur compromis entre son caractère sélectif, sa capacité à détecter plusieurs espèces chimiques gazeuses, son coût, sa compacité et sa résistance à un environnement agressif. [0028] Un autre but de l'invention est de proposer un détecteur qui peut facilement être adapté à un nouvel assortiment d'espèces chimiques à détecter. Le but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à une cellule optoacoustique pour la mesure de la concentration d'au moins une espèce gazeuse comprenant un boitier, un diapason à quartz de mesure et un micro-résonateur, ledit diapason à quartz et ledit micro-résonateur étant disposés au voisinage l'un de l'autre selon une configuration « off-beam » à l'intérieur dudit boitier, ledit boitier comportant au moins une lentille pour l'introduction et la focalisation d'un signal lumineux à l'intérieur du boitier, au moins une longueur d'onde dudit signal lumineux correspondant à un pic d'absorption d'une espèce gazeuse à détecter, ledit boitier comportant au moins deux ouvertures opposées, l'une d'entrée des gaz, l'autre de sortie des gaz, ledit boitier comportant également des éléments de connexion mécanique aptes à permettre le raccordement étanche dudit boitier, par au moins une desdites ouvertures, à un ou plusieurs autres boitiers similaires, la cellule constituant ainsi un module raccordable à un ou plusieurs autres modules similaires afin de former avec celui-ci ou ceux-ci un conduit continu pour le flux de gaz. [0029] Une telle cellule est avantageusement complétée par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : l'ouverture de sortie de ladite cellule comporte au moins une membrane filtrante bloquant la sortie d'au moins une espèce gazeuse ; le signal lumineux provient d'une diode électroluminescente disposée en contact avec la lentille d'introduction et de focalisation du signal lumineux ; la lentille ou la diode électroluminescente comprennent un filtre interférentiel de longueur d'onde ; le filtre interférentiel de longueur d'onde comprend un empilement de couches diélectriques ; les différentes couches de l'empilement définissent ensemble un filtre Fabry-Pcrot interférentiel ; le filtre interférentiel de longueur d'onde est un MEMS-interféromètre Fahry-Perot ; le hoitier comporte sur une face sur laquelle est ménagée l'une des ouvertures des éléments de connexion mécanique mâles et sur une face sur laquelle est ménagée l'autre des ouvertures des éléments de connexion mécanique femelles complémentaires ; le hoitier comporte des éléments de connexion électronique aptes à permettre la transmission d'un signal de mesure, vers une ou plusieurs autres cellules opte-acoustiques similaires ; le hoitier comporte sur la face comportant les éléments de connexion mécanique mâles des éléments de connexion électronique mâles, et sur la face comportant les éléments de connexion mécanique femelles des éléments de connexion électronique femelles complémentaire ; le hoitier comporte un socle sur lequel sont fixés le micro-résonateur et le diapason et un capot qui est destiné à être rapporté sur ledit socle, les ouvertures d'entrée et sortie des gaz étant ménagées sur des faces en regard du capot. L'invention porte également sur un détecteur pour la mesure de concentration d'espèces gazeuses comportant une pluralité de cellules opto-acoustiques telles qu'on les a décrites précédemment, lesdites cellules étant raccordées de façon étanche par leurs ouvertures et formant entre elles un conduit continu pour un flux de gaz, ledit détecteur comportant en outre au moins une source de signal lumineux. [0030] Un tel détecteur est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : une pluralité de diodes électroluminescentes, les différentes diodes illuminant le gaz des différentes cellules à des longueurs d'onde prédéterminées ; une pluralité de diodes électroluminescentes, les différentes diodes illuminant le gaz des différentes cellules à des longueurs d'onde différentes ; une pluralité de filtres de longueur d'onde adaptés pour l'illumination du gaz à des longueurs d'onde prédéterminées, et un microprocesseur apte à analyser les signaux de sortie des diapasons des différentes cellules pour en déduire la concentration de différentes espèces gazeuses présentes dans le flux de gaz ; les ouvertures de sortie des différentes cellules comportent des membranes filtrantes, les différentes membranes bloquant différentes espèces gazeuses et le détecteur comporte un microprocesseur apte à analyser les signaux de sortie des diapasons des différentes cellules pour en déduire la concentration des différentes espèces gazeuses. Brève description des dessins [0031] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la des- cription qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : [0032] [fig.1A] [0033] [fig.la] [0034] les figures lA et 1B représentent de manière schématique une cellule opto- acoustique selon l'invention ; [0035] [fig.2] [0036] la figure 2 représente de manière schématique und cellule opto-acoustique comprenant und membrane filtrante selon l'invention ; [0037] [fig.3A] [0038] [fig.3B] [0039] [fig.4A] [0040] [fig.4B] [0041] [fig.6A] [0042] [fig.6B] [0043] - les figures 3A, 3B, 4A, 4B, 6A et 6B représentent de manière schématique une cellule opto-acoustique comprenant un filtre interférentiel de longueur d'onde selon l'invention ; [0044] [fig.5] [0045] - la figure 5 représente de manière schématique un empilement de couches di- électriques ; [0046] [fig.7] [0047] [fig.8] [0048] [fig.9] [0049] [fig.10] [0050] [fig. Il] [0051] les figures 7, 8, 9, 10 et 11 représentent de manière schématique un détecteur comportant une pluralité de cellules opto-acoustiques selon l'invention ; [0052] DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN OEUVRE et DE rÉalisation En référence aux figures lA et 1B, une cellule opto-acoustique 30 pour la mesure de la concentration d'au moins une espèce gazeuse comprend un boitier 1. Le boitier 1 est préférentiellement en plastique. 6 Le hoitier 1 peut être composé d'un socle et d'un capot maintenus ensemble par des vis, ou bien être réalisé en une seule pièce monolithique. par exemple par surmoulage. Le surmoulage peut être obtenu par impression 3D. Le surmoulage permet une meilleure protection thermique de l'environnement à l'intérieur du capot. La figure 1B illustre la situation d'un boitier 1 comportant d'une part un socle 12 et d'autre part un capot 13 qui est destiné à être rapporté sur ledit socle. Le capot 13 peut être fixé sur le socle 12 par vissage d'une vis 22 et l'étanchéité entre le socle 12 et le capot 13 peut est assurée par un joint en silicone 21. Le socle peut disposer d'une sortie électrique étanche, obtenue par exemple par collage, pour laisser traverser deux contacts électriques 19 du diapason. Ces contacts électriques permettent de transmettre une mesure du mouvement mécanique oscillant du diapason. Le hoitier 1 comprend un diapason à quartz de mesure 2 et un micro-résonateur 3 qui peuvent être fixés sur le socle 12. Le diapason à quartz 2 présente deux branches parallèles qui peuvent vibrer à une fréquence de vibration bien déterminée, la fréquence de résonance du diapason. [0053] Le micro-résonateur 3 comprend un tube cylindrique rigidement fixé au hoitier 1 s'étendant selon un premier axe 15. Les dimensions du micro-résonateur 3 sont choisies de sorte à confiner et amplifier une onde acoustique à la fréquence de résonance du diapason 2. La géométrie du micro-résonateur dépend du gaz à détecter. [0054] Le micro-résonateur 3 peut être obtenu par usinage d'un bloc de durai de dimensions typiques 5 mm x10 mm x10 mm. [0055] Le micro résonateur 3 peut occuper un volume d'environ lcm'. [0056] Le micro-résonateur 3 est disposé sur un support 7 qui peut être plein ou creux. Le micro résonateur 3 présente un orifice 14 qui s'étend selon un deuxième axe 16 orthogonal au premier axe 15 du micro-résonateur 3. Ledit orifice 14 peut être un micro usinage réalisé sur le corps du tube du micro-résonateur 3. Ledit orifice 14 peut être avantageusement positionné au niveau d'un ventre d'une onde acoustique à la fréquence de résonance du diapason confinée dans le micro-résonateur 3. Le diapason à quartz 2 est rigidement fixé au boitier 1 et s'étend dans un plan perpendiculaire au deuxième axe de l'orifice 14 du micro résonateur de sorte que le dit deuxième axe 16 de l'orifice 14 passe entre les deux branches du diapason. Préférentiellement, la distance D entre le diapason à quartz 2 et le plan d'entrée du micro-résonateur 3 est comprise entre 501m et 1501m et encore plus préférentiellement vaut 100 Mm. Une telle disposition du diapason à quartz de mesure 2 et du micro-résonateur 3 peut être qualifiée de disposition « off-beam ». La disposition « off-beam » permet de travailler autrement qu'en faisant passer le 7 signal lumineux entre les branches du diapason. Il devient possible avec la disposition « off-heam » de travailler avec des signaux lumineux qu'on ne peut faire passer entre les branches du diapason sans provoquer des effets thermiques dommageables pour la mesure. C'est notamment le cas des signaux lumineux produits par des diodes électroluminescentes. Par ailleurs la disposition « off-heam » est plus simple à mettre en oeuvre, la position du signal lumineux par rapport aux branches du diapason étant beaucoup moins critique. Le boiticr présente une paroi dans un plan perpendiculaire au premier axe 15 du micro-résonateur 3 et un orifice au sein de cette paroi. Une lentille 4 par exemple de type sphérique est collée au niveau dudit orifice de manière à séparer de manière étanche les deux faces de la paroi. La position de l'orifice et la lentille 4 est adaptée pour que l'axe de la lentille soit confondu avec le premier axe 15 du micro-résonateur 3. La lentille est directement collée sur la paroi du boiticr de sorte qu'elle remplit également le rôle de fenêtre. Cela permet de limiter le nombre de pièces optiques, de limiter le risque de désalignement et de pollution de la partie optique de la cellule. Le boiticr peut comprendre une fenêtre de sortie 20 située en face de la lentille 4 qui permet, en phase de réglages et d'alignement, de visualiser le signal lumineux en sortie de la cellule. Un détecteur optique, par exemple une photodiode, peut être placé à l'extérieur afin de contrôler le réglage et l'alignement de la partie optique de la cellule opto-acoustique. Une fois le réglage et l'alignement effectués, ledit détecteur optique peut être retiré, il n'est pas nécessaire au fonctionnement de la cellule opto-acoustique. La fenêtre de sortie 20 peut être collée directement sur sa paroi. Le boitier comporte deux ouvertures 5, 6 opposées adaptées pour faire circuler un flux gazeux, depuis une ouverture d'entrée des gaz 5 vers une ouverture de sortie des gaz 6. Les deux ouvertures peuvent être placées sur deux faces du boitier (le sorte que les deux faces d'une part et les deux ouvertures d'autre part sont situées en regard l'une de l'autre. Le boitier comporte également des éléments de connexion mécanique (71,72) aptes à permettre le raccordement étanche dudit boitier, par au moins une desdites ouvertures, à un ou plusieurs autres boitiers similaires. La fonction principale du boitier est de maintenir les différentes pièces intérieures en contact ou alignées les unes avec les autres en maintenant une contrainte mécanique modérée. Un flux de gaz à analyser est envoyée dans le boitier et circule depuis l'ouverture d'entrée des gaz 5 vers l'ouverture de sortie des gaz 6. Un signal lumineux est envoyé dans le boitier au travers de la lentille 4. La lentille 4 et le micro-résonateur 3 sont choisis et agencés de sorte que le signal lumineux est 8 focalisé au centre du micro-résonateur 3. Au moins une longueur d'onde du signal lumineux correspond à un pic d'absorption d'une espèce gazeuse à détecter. Cela signifie que la largeur spectrale du signal lumineux recouvre au moins partiellement un pic d'absorption ou une bande d'absorption de l'espèce gazeuse à détecter. Le signal lumineux est modulé en intensité à une fréquence de modulation égal à la fréquence de résonance du diapason 2. [0057] L'espèce gazeuse à détecter présente dans le micro-résonateur absorbe une partie de l'énergie du signal lumineux focalisé. Ladite espèce gazeuse s'échauffe et se dilate périodiquement produisant un signal acoustique à la fréquence de modulation du signal lumineux. [0058] Ledit signal acoustique est confiné et amplifié par le micro-résonateur 3. Une partie des vibrations du signal acoustique passe au travers de l'orifice 14 et parvient au diapason à quartz 2. [0059] Le diapason à quartz 2 rentre en résonance, ce qui provoque un mouvement mécanique oscillant du diapason. [0060] Le mouvement oscillant du diapason peut être converti en signal électrique par effet piézo-électrique. Les deux contacts électriques du diapason permettent de transmettre en dehors du capot la mesure du mouvement mécanique oscillant du diapason. Le boitier peut comprendre une carte électronique simple en PCB 18 qui peut être collée sous le socle du boitier. [0061] Le signal de sortie issu des connexions du diapason à quartz 2 peut être envoyé vers la carte électronique 18 sur une sortie de type micro SMA. Un amplificateur transimpédance peut être implanté directement sur la carte. [0062] Un signal de mesure est produit à la sortie de l'amplificateur dont l'amplitude dépend de la concentration, dans le flux gazeux à analyser, des espèces gazeuses qui absorbent le signal lumineux. Les deux ouvertures opposées 5 et 6 du boitier 1 ainsi que les éléments de connexion mécanique 71, 72 permettent le raccordement étanche dudit boitier à une autre boitier. La cellule opto-acoustique constitue ainsi un module raccordable à un ou plusieurs autres modules similaires afin de former avec celui-ci ou ceux-ci un conduit continu pour le flux de gaz. En fonction des espèces gazeuses à détecter dans un flux de gaz, il est possible de choisir différentes cellules chacune étant capable de détecter une ou plusieurs espèces gazeuses parmi les espèces gazeuses à détecter. [0063] Les différents boitiers sont raccordés les uns aux autres de manière étanche et un même flux de gaz à analyser passe à travers tous les boitiers. 9 [0064] Chaque cellule permet d'apporter une information concernant la composition du flux de gaz. [0065] La possibilité d'assortir différentes cellules opto-acoustiques permet un système de détection facilement adaptable à différents assortiments d'espèces gazeuses à détecter. [0066] La figure 2 représente de manière schématique une cellule opto-acoustique telle qu'on vient de le décrire et adaptée pour comporter en outre une membrane filtrante 8. [0067] Les références numériques des figures 1 A et 1B ont été réemployées dans la figure 2 pour la désignation des parties communes aux deux types de cellules. [0068] La membrane filtrante 8 est logée dans l'ouverture de sortie des gaz 6. [0069] Ce type de membrane, utilisée notamment en chromatographie en phase gazeuse permet de laisser passer certaines espèces et d'en bloquer d'autres. [0070] Cette membrane peut être utilisée lorsqu'il est nécessaire de détecter la présence de deux espèces gazeuses dont les pics d'absorption sont proches les uns des autres, et en particulier si la différence de position entre les pics d'absorption est très petite devant la largeur spectrale du signal lumineux. [0071] Dans ce cas il est possible de raccorder deux cellules dont le signal lumineux peut être absorbé par les deux espèces gazeuses, la première cellule en amont comportant une membrane filtrante capable de bloquer une des deux espèces gazeuses à détecter. [0072] En alimentant les deux cellules avec le flux gazeux à étudier, la première cellule est remplie de la totalité du mélange gazeux, et la seconde cellule est remplie de la totalité du mélange gazeux sauf l'espèce gazeuse bloquée par la membrane filtrante. [0073] Au sein des deux cellules opto-acoustiques, une partie du signal lumineux est absorbée. [0074] Dans la première cellule en amont, le signal lumineux est absorbé par les deux espèces gazeuses. [0075] Dans la seconde cellule en aval, le signal lumineux est absorbé par l'espèce gazeuse parmi les deux espèces gazeuses à détecter, qui n'est pas bloquée par la membrane filtrante. [0076] Deux signaux vibratoires différents sont obtenus au sein de chaque cellule, à partir desquels il est possible d'établir que les deux espèces à détecter sont présentes dans le flux de gaz à étudier. Il est même possible de déterminer le rapport entre les concentrations de ces deux espèces gazeuses dans le flux à étudier en comparant l'intensité des deux signaux. [0077] D'autres situations peuvent être imaginées, avec plus de deux espèces gazeuses à détecter et dont les pics d'absorption sont proches les uns des autres. [0078] L'ajout d'une membrane filtrante permet d'augmenter la sélectivité d'un système de détection formé de différentes cellules opto-acoustiques raccordées entre elles. [0079] Le système de détection formé de différentes cellules opto-acoustiques raccordées entre elles peut en particulier distinguer la présence d'espèces gazeuses même si la différence de position entre les pics d'absorption est très petite devant la largeur spectrale du signal lumineux. Le signal lumineux est produit par une source infrarouge. Il peut d'agir d'un laser DFB (Distributed FeedBack) ou laser à rétroaction répartie. Cette source peut également être une diode électroluminescente 9 ou bien une RC LED présentant une puissance plus importante et un spectre d'émission plus étroit. Cc deuxième type de diode présente une largeur spectrale du signal lumineux produit beaucoup plus fine que dans le cas d'une diode électroluminescente infrarouge conventionnelle. Les figures lA et 1B représentent une diode électroluminescente 9 disposée en contact avec la lentille 4 d'introduction et de focalisation du signal lumineux. [0080] Le choix de la diode électroluminescente est adapté à la détection de l'espèce gazeuse à détecter. En particulier, un pic d'absorption ou une bande d'absorption de l'espèce gazeuse doit recouvrir au moins en partie la largeur spectrale du signal lumineux de la diode électroluminescente 9. La disposition de la diode électroluminescente 9 au contact de la lentille 4 garantit un alignement plus stable et une meilleure résistance à la pollution par impuretés de la partie optique de la cellule opto-acoustique. La lentille 4 ou la diode électroluminescente 9 de la cellule opto-acoustique peuvent comprendre un filtre interférentiel 10 de longueur d'onde. [0081] Les figures 3A et 3B représentent de manière schématique une cellule opto- acoustique comprenant un filtre interférentiel 10 de longueur d'onde placé entre la diode électroluminescente 9 et la lentille 4. [0082] Les références numériques des figures 1A et 1B ont été réemployées dans les figures 3A et 3B pour la désignation des parties communes aux deux types de cellules. [0083] De manière équivalente, le filtre interférentiel 10 peut être placé entre la lentille 4 et micro-résonateur 3. [0084] Un tel filtre interférentiel 10 peut être utilisée lorsqu'il est nécessaire de détecter la présence de deux espèces gazeuses dont les pics d'absorption sont proches les uns des autres, et en particulier si la différence de position entre les pics d'absorption est très petite devant la largeur spectrale du signal lumineux tel qu'il est produit par la diode électroluminescente seule. Le filtre interférentiel 10 permet de réduire la largeur spectrale du signal lumineux produit par la diode, de sorte que la largeur spectrale du signal lumineux envoyé dans le micro-résonateur est plus petite que la différence de position entre les pics d'absorption. De cette manière, le signal lumineux après filtrage ne peut être absorbé que par une des deux espèces. 11 Il est possible de réduire la largeur spectrale à mi-hauteur du signal lumineux produit par la diode jusqu'à 40 nanomètres en utilisant un filtre interférentiel. Le filtre interférentiel est placé en contact de la diode électroluminescente 9 ou de la lentille 4. En particulier, le filtre interférentiel peut être déposé par évaporation sur la lentille. Une telle disposition en contact garantit un alignement plus stable et une meilleure résistance à la pollution par impuretés de la partie optique de la cellule opto-acoustique. [0085] Le filtre interférentiel 10 peut consister en un empilement de couches diélectriques 11. [0086] Les figures 4A et 4B représentent de manière schématique une cellule opte- acoustique comprenant un filtre interférentiel consistant en un empilement de couches 11 déposé à la surface de la lentille 4 qui fait face au micro-résonateur 3. [0087] Les références numériques des figures 1 A et 1B ont été réemployées dans les figures 4A et 4B pour la désignation des parties communes aux deux types de cellules. [0088] Cet empilement de couches diélectriques 11 peut être réalisé par dépôt de couches sur une des surfaces de la lentille 4 ou sur la face de la diode électroluminescente 9 par laquelle sort le signal lumineux. [0089] Le dépôt de couches peut être réalisé grâce à un évaporateur à canons à électrons. Les matériaux formant les couches déposées peuvent être les suivants : YF3, MgF2, CaF2, Cr, Ge, ZnS, ZnSe, Tn, TiO2, Si, SiO, Si3N4. [0090] Les différentes couches de l'empilement peuvent définir ensemble un filtre Fabry- Pérot interférentiel. Le filtre Fabry Pérot produit permet de créer un filtre passe-bande étroit autour d'une longueur d'onde X prédéterminée. [0091] Un tel filtre Fabry Pérot peut être formé par deux miroirs de Bragg et d'une cavité placée entre les deux miroirs de Bragg. La figure 5 représente une telle structure comportant deux miroirs de Bragg 52 entourant une cavité 51. [0092] Chaque miroir de Bragg 52 peut correspondre à un empilement de paires de couches diélectriques 53 54. Pour un miroir, chaque paire de couche diélectrique est constituée d'un premier dépôt d'un premier matériau diélectrique correspondant à une épaisseur optique X/4 et d'un second dépôt d'un second matériau diélectrique correspondant à une épaisseur optique 214. Une telle épaisseur optique 2./4 parcourue par un signal lumineux de longueur d'onde X correspond à un déphasage de rc/2. [0093] Un miroir de Bragg peut correspondre à un empilement de quatre paires de couches diélectriques, comme illustré sur la figure 5. [0094] La cavité 51 peut correspondre à un empilement d'une seule couche diélectrique 55. Pour une cavité, la couche diélectrique est constituée d'un dépôt d'un matériau diélectrique correspondant à une épaisseur optique 2.12. Une telle épaisseur optique X/2 parcourue par un signal lumineux de longueur d'onde 2. correspond à un déphasage de 12 Tr. [0095] Pour réaliser un filtre Fabry Perot à une longueur d'onde "7, égale à 2,3 pm, il est possible par exemple d'utiliser les matériaux diélectriques ZnSc et SiO2. L'indice optique de ces matériaux valent respectivement 2,43 et 1,43. [0096] Une épaisseur optique 714 correspond à -une épaisseur de 236nm en ZnSe, et une épaisseur de 400 nm en SiO2. [0097] Une épaisseur optique 712 correspond à une épaisseur de 472 nm en ZnSe, et une épaisseur de 800 nm en SiO2. [0098] Un miroir de Bragg formé de quatre paires de deux couches de ZnSe et SiO2, chaque couche correspondant à une épaisseur optique 714, peut être déposé sur une surface de la lentille 4 ou de la diode électroluminescente 9. [0099] Il est possible de réaliser, au-dessus de ce miroir de Bragg, une cavité formée d'une couche de ZnSe correspondant à une épaisseur optique X/2. [0100] Enfin, un second miroir de Bragg identique au premier miroir de Bragg est déposé au-dessus de la cavité. La couche du second miroir de Bragg qui est en contact avec la cavité est une couche de SiO2. [0101] Le résultat est un filtre interférométrique de Faby-Pérot présentant un pic de transmission à la longueur d'onde de 2,3 pm. [0102] A cette longueur d'onde, le filtre interférométrique présente une transmission de 65%. La largeur à mi-hauteur du pic de transmission est d'environ 60 nm. [0103] Un tel interféromètre de Fabry-Pérot permet de réaliser un filtrage parfaitement adapté à la gamme spectrale d'intérêt. [0104] L'épaisseur des couches est réglable, de sorte qu'il est possible de contrôler la longueur d'onde transmise c'est à dire la position de la bande passante filtrée. [0105] Le nombre de couches déposées est réglable, de sorte qu'il est possible de contrôler la largeur et la hauteur du pic de transmission, c'est-à-dire la largeur et la hauteur de la bande passante filtrée. [0106] Le filtre interférentiel 10 peut aussi consister en un MEMS-interféromètre Fabry- Perot 23, comme représenté sur les figures 6A et 6B. Il s'agit d'un interféromètre de Fabry-Pérot miniaturisé de type rnicrosystème électromécanique. [0107] Un tel interféromètre est particulièrement compact. [0108] Un tel interféromètre est également accordable : il est possible de régler la longueur d'onde transmise c'est à dire la position de la bande passante filtrée, en ajustant une tension d'entrée d'un MEMS-interféromètre Fabry-Perot. [0109] Les références numériques des figures lA et 1B ont été réemployées dans les figures 6A et 6B pour la désignation des parties communes aux deux types de cellules. Comme illustré sur la figure lA le boitier peut comporter sur une face sur laquelle est ménagée l'une des ouvertures 5, 6 des éléments de connexion mécanique mâles 71 et 13 sur une face sur laquelle est ménagée l'autre des ouvertures des éléments de connexion mécanique femelles 72 complémentaires. De cette manière, le raccordement entre deux cellules opte-acoustique n'implique qu'une face de chaque cellule, ce qui simplifie l'opération de raccordement. Le caractère complémentaire des connexions mâles et femelles permet une effet dé-trompeur et une meilleure ergonomie pour assembler les cellules opto-acoustiques. Au sein d'une cellule les connexions mâles et femelles peuvent être disposées sur des faces parallèles du hoiticr. De cette manière, la direction perpendiculaire à ces faces du hoiticr correspond à la direction de raccordement des cellules. Au sein d'une cellule les connexions mâles et femelles peuvent être disposées en regard l'une de l'autre sur les faces parallèles du hoiticr De cette manière, deux cellules raccordées présentent la même position angulaire par rapport à la direction de raccordement. Cela permet de limiter l'encombrement d'un ensemble de cellules. Le hoiticr comporte des éléments de connexion électronique 171, 172 aptes à permettre la transmission d'un signal de mesure, vers une ou plusieurs autres cellules optoacoustiques similaires. Ces éléments de connexion électronique sont représentés sur la figure 1A. Ces éléments de connexion électronique 171, 172 permettent d'assembler électroniquement les cellules entre elles et d'assurer la transmission du signal de mesure généré au niveau d'une cellule quel que soit le nombre de cellules assemblées. Le boitier peut comporter sur la face comportant les éléments de connexion mécanique mâles 71 des éléments de connexion électronique mâles 171 et sur la face comportant les éléments de connexion mécanique femelles 72 des éléments de connexion électronique femelles 172 complémentaire. De cette manière, le raccordement entre deux cellules opto-acoustique tant mécanique qu'électronique n'implique qu'une face de chaque cellule, ce qui simplifie l'opération de raccordement. Le caractère complémentaire des connexions électronique mâles et femelles permet une effet détrompeur et une meilleure ergonomie pour assembler les cellules optoacoustiques. [0110] Le caractère compact des composants optiques et leur disposition en contact permet de réaliser une cellule opto-acoustique réduite à quelques centimètres cubes. Ce volume est suffisamment faible pour qu'une telle cellule opto-acoustique soit compatible avec les applications d'analyse de gaz dans des systèmes mobiles, par exemple au sein d'un détecteur embarqué ou d'un détecteur portatif type « hand-held analyser ». 14 En référence à la figure 7, il est proposé un détecteur 100 pour la mesure de concentration d'espèces gazeuses comportant une pluralité de cellules opto-acoustiques l a, lb.... 1 x, ly telles qu'on les a présentées précédemment. Les cellules peuvent être raccordées de façon étanche par leurs ouvertures. L'ouverture de sortie 6a de la cellule 1 a est raccordée à l'ouverture d'entrée 5h de la cellule 1 b, puis l'ouverture de sortie 6h de la cellule lb est raccordée à l'ouverture d'entrée 5c de la cellule le, et ainsi de suite. De cette manière, un conduit continu pour un flux de gaz est formé par les différentes cellules. Dans l'exemple de la figure 7, le conduit continu est parcouru par un flux de gaz depuis l'ouverture d'entrée Sa de la cellule la jusqu'à l'ouverture de sortie 6y de la cellule ly. Les éléments de connexion mâles 71a, 71b...71x, viennent se loger dans les éléments de connexion femelles 72h, 72c. _.72y. L'ensemble de ces éléments garantit la stabilité du raccordement. Les éléments de connexion électronique mâles 171a, 1716...171x, viennent se loger dans les éléments de connexion femelles 172h, 172c...172y. Ces éléments de connexion électronique permettent d'assembler électroniquement les cellules entre elles et d'assurer la transmission d'un signal de mesure généré au niveau d'une cellule. Le détecteur 100 comporte en outre au moins une source de signal lumineux. Sur la figure 7, chaque cellule la, lb... lx, ly est représentée avec une source de signal lumineux qui est une diode électroluminescente 9a, 9b... 9x, 9y. D'autres sources de signal lumineux peuvent être utilisées, comme des lasers DFB ou bien une RC LED présentant une puissance plus importante et un spectre d'émission plus étroit. La pluralité de diodes électroluminescentes 9a, 9b,...9x, 9y peut être choisie de sorte que chaque diode illumine le gaz des différentes cellules à des longueurs d'onde prédéterminées. La pluralité de diodes électroluminescentes 9a, 9b,...9x, 9y peut être choisie de sorte que chaque diode illumine le gaz des différentes cellules à des longueurs d'onde différentes. Une cellule peut être associée à la détection d'une espèce gazeuse ou bien de plusieurs espèces gazeuses. Dans le cas où la largeur spectrale de la source lumineuse est suffisamment large pour recouvrir au moins partiellement un pic d'absorption d'une première espèce gazeuse et un pic d'absorption d'une deuxième espèce gazeuse, la cellule est associée à la détection de ces deux espèces. L'intensité du signal de mesure produit au niveau de la cellule renseigne sur la concentration de la ou des espèces associées à la cellule. Afin de pouvoir identifier individuellement un assortiment d'espèces gazeuses, on peut utiliser différentes cellules de sorte que chaque diode illumine le gaz des différentes cellules à des longueurs d'onde différentes. [0111] Par exemple si l'objectif est de mesurer la concentration en méthane (CH4) et en dioxyde de carbone (CO2) dans un flux d'azote (N2), les bases de données de spectres d'absorption donnent des pics d'absorption principaux à 2,3 pm, 3,3 pm et 7,5 pm pour CH4 et 1,9 pm, 2,7pm et 4,2 pm pour CO2. [0112] Dans cette situation, il est possible de choisir : [0113] une première cellule opto-acoustique dont la diode illumine le gaz à 2.3 pm, en correspondance avec le pic d'absorption à 2,3pm du CH4 et la cellule permet la détection d'une espèce CH4. Une seconde cellule opta- acoustique dont la diode illumine le gaz à 4,2 prn en correspondance avec le pic d'absorption à 4,2 pm du CO2. Cette seconde cellule permet la détection de l'espèce CO2 mais pas celle du CH4. [0114] La combinaison des deux cellules permet d'identifier individuellement la présence de deux espèces gazeuses au sein d'un flux de gaz. [0115] Un traitement des signaux produits au sein de chaque cellule est nécessaire. Le dispositif comprend un microprocesseur 120 qui est en contact avec des éléments de connexion électronique 172a et 171y. De cette manière, la transmission du signal de mesure généré au niveau de chaque cellule vers le microprocesseur 120 peut être assurée. [0116] Un traitement des signaux peut y être réalisé de sorte à déduire la concentration de différentes espèces gazeuses présentes dans le flux de gaz. [0117] Un algorithme d'identification des espèces gazeuses peut être construit à partir des bases de données spectroscopiques. Il peut être fondé sur une analyse en composantes principales ou un réseau de neurones et exécuté dans le microprocesseur 120. [0118] Deux espèces gazeuses peuvent présenter des pics d'absorption très proches les uns des autres, en particulier la différence de position entre les pics d'absorption peut être petite devant la largeur spectrale du signal lumineux d'une diode électroluminescente. [0119] Dans cette situation, un détecteur formé par le raccordement de plusieurs cellules opto-acoustiques comprenant des diodes électroluminescentes différentes n'est pas assez sélectif pour résoudre ou séparer les deux espèces. [0120] Pour augmenter la sélectivité, il est possible d'utiliser une pluralité de filtres de longueur d'onde adaptés pour l'illumination du gaz à des longueurs d'onde prédéterminées. [0121] De cette manière, on diminue le nombre de situations où la différence de position entre les pics d'absorption de deux espèces gazeuses est petite devant la largeur spectrale du signal lumineux d'une diode électroluminescente. Les figures 8,9 et 10 représentent un détecteur qui comporte une pluralité de filtres de longueur d'onde. 16 [0122] La figure 8 représente de manière schématique un détecteur formé d'une pluralité de cellules opto-acoustiques. Entre chaque diode électroluminescente 9a, 9h, 9c... 9x, 9y et chaque lentille 4a, 4b, 4c... 4x, 4y est placé un filtre interférentiel 10a, 10h, 10e... 10x, 10y. [0123] Les références numériques de la figure 7 ont été réemployées dans la figure 8 pour la désignation des parties communes aux deux types de détecteurs. [0124] De manière équivalente, les filtres interférentiels 10a, 10h, 10e... 10x, lOy peuvent être placés entre la lentille et micro-résonateur 3. Le filtre interférentiel est avantageusement placé en contact de la diode électroluminescente ou de la lentille correspondante. [0125] La figure 9 représente de manière schématique un détecteur formé d'une pluralité de cellules opto-acoustiques. Sur chaque lentille 4a, 4h, 4c...4y est déposé un empilement de couches diélectriques 11 a, 11 b, 11c... lly. L'empilement de couches diélectriques peut se comporter comme un filtre interférentiel de type Fabry-Pérot. [0126] Les références numériques de la figure 7 ont été réemployées dans la figure 9 pour la désignation des parties communes aux deux types de détecteurs. [0127] La figure 10 représente de manière schématique un détecteur formé d'une pluralité de cellules opto-acoustiques. Entre chaque diode électroluminescente 9a,9h,9c... 9x, 9y et chaque lentille 4a,4b,4c... 4x, 4y est placé un MEMS-interféromètre Fahry-Pérot 23a, 23h, 23e... 23x, 23y. Il s'agit d'interféromètres de Fahry-Pérot miniaturisé et accordables de type microsystème électromécanique. [0128] Les références numériques de la figure 7 ont été réemployées dans la figure 10 pour la désignation des parties communes aux deux types de détecteurs. [0129] Il est par exemple possible d'associer à chaque espèce gazeuse d'intérêt une cellule opto-acoustique. Chaque cellule comprend une diode électroluminescente et un filtre interférentiel choisis pour que le signal lumineux, après filtrage, présente une largeur spectrale qui a un recouvrement non nul uniquement avec un pic d'absorption de l'espèce gazeuse associée. [0130] De cette manière, la cellule a une sensibilité très importante pour son espèce gazeuse associée et ne détecte pas la présence des autres espèces. [0131] L'ensemble des cellules présente à la fois une sensibilité très importante et une capacité à détecter toutes les espèces gazeuses d'intérêt. [0132] Une autre manière d'augmenter la sélectivité du détecteur formé des différentes cellules opto-acoustiques est d'utiliser une ou plusieurs membranes filtrantes. [0133] La figure 11 représente un détecteur formé d'une pluralité de cellules opto- acoustiques. Entre chaque cellule opto-acoustique la, lb, le...1x, ly est placée une membrane filtrante 8a, 8b, 8c...8x. 8y. [0134] Les références numériques de la figure 7 ont été réemployées dans la figure 11 pour 17 la désignation des parties communes aux deux types de détecteurs. [0135] La membrane filtrante Ra placée entre les cellules la et 1 b bloque une ou plusieurs espèces gazeuses, de sorte que le flux de gaz passant à travers les cellules optoacoustiques 1 b, 1c...1x, ly correspond au flux initial privé des espèces gazeuses bloquées. [0136] Par exemple si l'objectif est de mesurer la concentration en méthane (CH4) et en éthane (C2H6) dans un flux d'azote (N2), les bases de données de spectres d'absorption donnent des pics d'absorption principaux à 3,3 µm pour CH4 et 3,35 pm pour le C2H6. Ces deux pics d'absorption sont si proches l'un de l'autre que l'on doit utiliser une même diode, par exemple centrée à une longueur d'onde de 3,4 pm, pour la détection des deux gaz. [0137] Dans cette situation, il est possible de choisir : [0138] - une première cellule opto-acoustique dont la lumière de la diode (3,4pm) sera absorbée par le méthane CH4 et l'éthane C2H6. Cette première cellule permet donc la détection des deux espèces CH4 et C2H6, mais sans pouvoir en faire la distinction. [0139] - Une membrane filtrante située entre les deux modules qui bloque le CH4 mais laisse passer le C2H6. [0140] - Une seconde cellule opte-acoustique dont la diode illumine également le gaz à 3,4 iam. Cette deuxième cellule permet la détection de l'espèce C2H6 qui a traversé la membrane filtrante. [0141] Ainsi connaissant la concentration en éthane C2H6 grâce au second module, il est possible de connaitre la concentration en méthane CH4 grâce au premier module. [0142] Au sein de l'assortiment des espèces gazeuses d'intérêt, il est possible de définir des groupes d'espèces de sorte que les espèces gazeuses d'un groupe présente des pics d'absorption proches. A un tel groupe de n espèces, il est possible d'associer n cellules opto-acoustiques qui comprennent toutes le même modèle de diode électroluminescente. Ce modèle de diode est choisi de sorte que le signal lumineux produit peut-être absorbé par chacune des n espèces du groupe. [0143] Les n cellules opto-acoustiques sont assemblées avec n-1 membranes filtrantes de sorte à ce qu'une membrane filtrante se trouve entre deux cellules opto-acoustiques voisines. [0144] Les n-1 membranes filtrantes sont choisies de sorte à ce que : [0145] chaque membrane filtrante bloque une seule des n espèces chimiques et laisse passer les autres, parmi les n espèces, une espèce n'est bloquée par aucune membrane filtrante, et parmi les n-1 autres espèces chacune est bloquée par une seule des n-1 membrane et traverse les autres. [0146] De cette manière, les n cellules opto-acoustiques produisent n signaux de mesure 18 chacun correspondant à une composition chimique analysée différente. [0147] En procédant à une analyse relative, il est possible de mesurer la concentration d'une espèce présente dans une cellule et absente de la cellule suivante. [0148] L'ensemble des n espèces gazeuses du groupe peut ainsi être déterminé en concentration au sein du flux de gaz. [0149] Tl est également possible de mélanger les approches d'amélioration de la sensibilité par ajout de filtre interférentiel et par ajout de membrane filtrante. Un détecteur peut être formé par le raccordement de cellules comportant un filtre interférentiel et de cellules comportant une membrane filtrante, ou encore de cellules comportant à la fois un filtre interférentiel et une membrane filtrante. 19