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Vous avez besoin d'une liste de contrôle en cinq points pour choisir les émetteurs et les détecteurs infrarouges adaptés ?

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Nous avons regroupé les cinq premiers points de notre liste de contrôle pour l'appariement des émetteurs et détecteurs IR dans un bref diaporama afin de mettre en évidence les principes fondamentaux d'un appariement efficace émetteur-détecteur dans la détection de gaz par IR non dispersif (NDIR), notamment la définition du gaz cible et le chevauchement spectral.

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C'est un bref aperçu, mais ces choix initiaux ont un impact considérable sur la qualité des mesures et les performances du système.
Vous trouverez l'article complet du blog dans les commentaires, où le processus est décrit étape par étape, ainsi qu'un fichier PDF téléchargeable pour vous guider tout au long de la procédure.

Optimisation de la détection de gaz par NDIR : adaptation des émetteurs IR et des détecteurs pyroélectriques
La conception d’un capteur de gaz NDIR pyroélectrique efficace ne se résume pas à la simple combinaison de quelques composants disponibles dans le commerce. Les performances, la précision et la fiabilité des capteurs de gaz à infrarouge non dispersif (NDIR) dépendent fortement de la façon dont l’émetteur IR et le détecteur pyroélectrique sont adaptés au gaz spécifique à mesurer.
Ce processus d’adaptation peut s’avérer plus complexe qu’il n’y paraît à première vue. Pour garantir une détection fiable, les deux composants doivent être sélectionnés en tenant compte du comportement d’absorption du gaz, ainsi que des exigences optiques, thermiques et au niveau du système propres à l’application. En prenant comme étude de cas la surveillance du dioxyde de carbone (CO₂), ce guide explique les principes fondamentaux d’un appariement efficace émetteur-détecteur et inclut une liste de contrôle téléchargeable au format PDF à la fin.

1) Identifier le gaz cible et sa longueur d’onde d’absorption
La première étape de la conception d’un capteur de gaz NDIR pyroélectrique efficace consiste à définir le gaz que vous souhaitez mesurer, car ce choix détermine la conception du reste du système. En détection NDIR, chaque gaz absorbe le rayonnement infrarouge à des longueurs d’onde spécifiques ; l’émetteur et le détecteur doivent donc être adaptés au comportement d’absorption du gaz cible.

Prenons l’exemple du CO₂ : sa bande d’absorption principale se situe autour de 4,26 µm, ce qui signifie que le système de détection doit être conçu pour générer, transmettre et détecter un rayonnement dans cette région du spectre. Si la longueur d’onde cible n’est pas correctement identifiée dès le départ, la conception globale du capteur sera erronée dès le début.
2) Choisir un émetteur IR présentant un chevauchement spectral

Une fois le gaz cible et la longueur d’onde d’absorption connus, l’étape suivante consiste à choisir un émetteur IR produisant un rayonnement suffisant dans la gamme spectrale concernée. L’exigence principale n’est pas seulement un rayonnement étendu, mais un rayonnement significatif à la longueur d’onde à laquelle le gaz absorbe.

Dans cet exemple concernant le CO₂, l’émetteur doit fournir un rayonnement puissant et exploitable autour de 4,26 µm. Le JSIR350-4-AL-R-D6.0-N2-A2 est un exemple approprié, car sa plage d’émission s’étend largement d’environ 2 à 15 µm, ce qui inclut la région d’absorption du CO₂ décrite ci-dessus. Un simple chevauchement large ne suffit toutefois pas si l’intensité à la longueur d’onde cible est trop faible pour permettre une détection fiable.

3) Choisir un détecteur IR doté du filtre adapté
Une fois l’émetteur sélectionné, il faut choisir le détecteur de manière à ce que son filtre optique soit aligné sur le pic d’absorption du gaz. Dans un capteur NDIR pyroélectrique, le détecteur ne réagit pas simplement de la même manière à tout le rayonnement IR entrant ; c’est le filtre qui détermine quelle partie du spectre atteint l’élément de détection.

Dans cet exemple, le PS2x4C2-A-U-S1.5-Kr-E1/D2 est un détecteur approprié car la configuration de son filtre est conçue pour s’aligner sur la bande d’absorption du CO₂ et sur la sortie de l’émetteur. Cet appariement est important car la plage de sensibilité du détecteur doit correspondre à la fois au rayonnement produit par l’émetteur et à la région de longueur d’onde où le gaz cible absorbe.
4) Vérifier la longueur d’onde centrale du filtre
Un filtre de détecteur bien adapté doit être centré très près de la longueur d’onde d’absorption du gaz cible. Pour le CO₂, un filtre centré autour de 4,265 µm constitue un excellent choix, car cela correspond étroitement au pic d’absorption du gaz.

Dans le cas du PS2x4C2-A-U-S1.5-Kr-E1/D2, la spécification du filtre est de 4 265 ± 25 nm, ce qui le place correctement dans la région d’absorption du CO₂. Ce type d’alignement est l’un des principes les plus importants dans la conception d’un système NDIR, car le spectre de l’émetteur, la bande d’absorption du gaz et le filtre du détecteur doivent tous se chevaucher dans la même région utile.

5) Vérifier la largeur de bande et les tolérances
La largeur de bande du filtre doit également être examinée avec soin, car elle affecte à la fois la sélectivité et l’intensité du signal. Une demi-largeur de bande plus étroite améliore la sélectivité vis-à-vis du gaz, tandis qu’une demi-largeur de bande plus large laisse passer davantage d’énergie infrarouge et peut améliorer le niveau du signal exploitable.
Pour le détecteur de cet exemple, la demi-largeur de bande est de 120 ± 10 nm, ce qui représente un compromis pratique entre l’isolation de la signature du CO₂ et le fait de laisser suffisamment de rayonnement atteindre l’élément de détection. Les tolérances ont également leur importance, car les variations réelles de fabrication au niveau de la longueur d’onde centrale (CWL) et de la demi-largeur de bande (HBW) peuvent influencer le comportement réel du capteur, même lorsque les spécifications nominales semblent idéales sur le papier.

Lisez l’intégralité de l’article de blog et téléchargez le PDF ici...
https://www.microhybrid.com/en/blog/post/Optimizing-NDIR-Gas-Sensing-Matching-IR-Emitters-and-Pyroelectric-Detectors