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Il existe aujourd'hui deux types de capteurs très couramment utilisés dans les détecteurs de gaz :

CELLULE À DIFFUSION CATALYTIQUE

wheatstone Bridge circuit

Les cellules de diffusion catalytique sont les dispositifs les plus largement utilisés pour détecter les gaz et les vapeurs combustibles. Ces cellules sont conçues avec des fils enroulés en bobine. Ces bobines sont ensuite dopées avec deux types de catalyseurs : l'un constitue l'élément actif, l'autre l'élément passif. Ces différentes bobines sont ensuite raccordées en paires d'éléments de référence et de détection. On obtient ainsi une cellule explosimétrique. 

Cette cellule est ensuite placée dans un circuit, où l'on applique une tension fixe entre les deux éléments, qui s'échauffent ainsi jusqu'à atteindre de très hautes températures. La cellule est également connectée à une résistance différentielle, un pont de Wheatstone, qui détecte les changements de résistance des éléments de la cellule. Lorsqu'un gaz combustible entre en contact avec la cellule, l'élément actif commence à brûler le gaz, entraînant une hausse de la température. La température de l'élément de référence demeure inchangée, car il ne peut pas brûler le gaz. L'échauffement accru de l'élément actif provoque un déséquilibre du circuit, ce qui est interprété comme un signal positif de combustible. 

combustible gas sensor

La combustion ayant lieu à l'intérieur de la cellule, celle-ci doit être conçue de manière intrinsèquement sûre, et ne doit pas devenir une source d'ignition lorsqu'elle est exposée à une atmosphère combustible. Pour ce faire, on utilise un pare-flamme. Ce dispositif, généralement composé d'un matériau fritté, sert de canal de refroidissement pour les gaz qui s'échappent de la cellule. Seuls les appareils testés et approuvés par des organismes d'homologation tiers (UL, CSA, MSHA, FM ou CENELEC), peuvent être considérés comme intrinsèquement sûrs.

CELLULES ÉLECTROCHIMIQUES

electrochemical sensors

Les composants de base d'une cellule électrochimique sont une électrode de travail (ou de détection), une contre-électrode et, généralement, une électrode de référence. Ces électrodes sont enfermées dans l'enveloppe de la cellule, en contact avec un électrolyte liquide. L'électrode de travail se trouve sur la face interne d'une membrane en Teflon poreuse aux gaz, mais imperméable à l'électrolyte.

Le gaz se diffuse dans la cellule et à travers la membrane jusqu'à l'électrode de travail. Lorsque le gaz atteint l'électrode de travail, une réaction électrochimique (oxydation ou réduction, en fonction du type de gaz) se produit. Par exemple, le monoxyde de carbone peut être oxydé en dioxyde de carbone ou l'oxygène peut être réduit en eau. Une réaction d'oxydation résulte du flux d'électrons de l'électrode de travail vers la contre-électrode par le circuit externe ; et inversement, une réaction de réduction résulte du flux d'électrons de la contre-électrode vers l'électrode de travail. Ce flux d'électrons constitue un courant électrique, proportionnel à la concentration en gaz. Les composants électroniques de l'appareil détectent et amplifient le courant et déterminent le débit d'après l'étalonnage. L'appareil affiche ensuite la concentration en gaz, par exemple en parties par million (ppm) pour les cellules de gaz toxique et en pourcentage du volume pour les cellules d'oxygène.