nouvelles de l'entreprise Quel est le principe du capteur de particules?

Le principe des capteurs de particules (PM) repose principalement sur la diffusion optique (diffusion de la lumière), bien que d'autres méthodes existent. Voici une présentation des principes clés :

Principe de base : Diffusion de la lumière (le plus courant) :

Source de lumière : Une diode infrarouge (IR) ou laser émet un faisceau lumineux dans une chambre de détection à travers laquelle l'air contenant des particules est aspiré (souvent par un petit ventilateur ou une pompe).
Interaction avec les particules : Lorsque les particules en suspension dans l'air (poussière, fumée, pollen, etc.) traversent ce faisceau lumineux, elles diffusent la lumière dans diverses directions. La quantité et le motif de la diffusion dépendent de la taille, de la forme, de la composition et de la concentration des particules.
Photodétecteur : Un photodétecteur sensible (comme une photodiode ou un phototransistor), positionné à un angle spécifique (souvent 90° ou, plus rarement, en diffusion avant/arrière), détecte la lumière diffusée.
Conversion du signal : Le photodétecteur convertit l'intensité de la lumière diffusée en un signal électrique.
Corrélation avec la concentration en PM : L'intensité de ce signal de lumière diffusée est corrélée à la concentration (masse par volume, généralement µg/m³) des particules dans l'air. Une concentration de particules plus élevée entraîne une diffusion de la lumière plus importante et un signal plus fort.
Différenciation des tailles (PM2.5/PM10) : Certains capteurs peuvent estimer la distribution de la taille des particules en utilisant :
Modèles optiques : Des algorithmes analysant les différences de motif/intensité de diffusion.
Entrées sélectives en taille : Séparant physiquement les particules de plus d'une certaine taille (par exemple, >10µm pour PM10) avant qu'elles n'entrent dans la chambre optique.
Étalonnage : Étalonnage par rapport à des instruments de référence pour des fractions de taille spécifiques (comme PM2.5).

Principe alternatif : Atténuation bêta (utilisée dans les moniteurs de référence/réglementaires) :

Source radioactive : Une faible source radioactive (comme le carbone-14) émet des particules bêta (électrons).
Ruban filtrant : Un ruban filtrant collecte les particules en suspension dans l'air aspirées à travers l'instrument.
Mesure de l'atténuation : Les particules bêta traversent une section propre du ruban filtrant et sont détectées par un capteur, établissant une valeur de référence. Ensuite, les particules bêta traversent la section du ruban chargée de particules.
Calcul de la masse : La masse de particules sur le filtre absorbe/diffuse les particules bêta, réduisant le nombre atteignant le détecteur. L'atténuation (réduction) du nombre de particules bêta est directement proportionnelle à la masse de particules collectées sur le filtre. Combinée au volume d'air échantillonné, elle donne la concentration massique en PM (par exemple, µg/m³). Cette méthode est très précise pour la mesure de la masse, mais plus complexe et coûteuse.

Autres principes moins courants :

Microbalance à résonance (TEOM - Tapered Element Oscillating Microbalance) : Les particules sont collectées sur une pointe de filtre vibrante. Le changement de masse modifie la fréquence de résonance de la pointe, qui est mesurée pour déterminer la concentration massique.
Détection électrostatique : Mesure la charge acquise par les particules traversant une section de charge ou la charge naturellement présente sur les particules.

Considérations clés pour les capteurs optiques (diffusion) (type le plus courant) :

Étalonnage : Nécessite un étalonnage par rapport à des instruments de référence (comme les moniteurs à atténuation bêta) en raison des variations des propriétés des particules affectant la diffusion. L'étalonnage en usine est courant, mais les facteurs environnementaux (humidité, type de particules) peuvent provoquer une dérive.
Sensibilité à l'humidité : La vapeur d'eau peut se condenser sur les particules ou diffuser la lumière elle-même, entraînant une surestimation, en particulier à forte humidité. Les capteurs avancés intègrent des capteurs d'humidité et des algorithmes de compensation.
Sensibilité à la composition des particules : Différents types de particules (par exemple, suie vs. poussière) diffusent la lumière différemment. L'étalonnage est souvent optimisé pour les mélanges ambiants typiques.
Limites de la plage de tailles : Les très petites particules (<~0,3µm) et les très grosses particules peuvent diffuser une lumière insuffisante ou contourner la chambre de détection, limitant la plage de tailles effective.
Résolution/Limite inférieure de détection : Il existe une concentration minimale en dessous de laquelle le capteur ne peut pas distinguer de manière fiable le signal du bruit électronique.

Applications :
Les capteurs optiques de PM sont largement utilisés en raison de leur coût relativement faible, de leur petite taille et de leur sortie en temps réel dans :

Purificateurs d'air grand public
Moniteurs de qualité de l'air intérieur
Traqueurs de pollution portables
Surveillance des processus industriels
Systèmes CVC intelligents
Réseaux de capteurs de qualité de l'air urbain (bien qu'avec des considérations d'étalonnage/de contrôle qualité)

En résumé, bien que divers principes existent, la technologie dominante dans les capteurs de PM grand public et de nombreux capteurs industriels est la diffusion optique de la lumière, où la quantité de lumière diffusée par les particules en suspension dans l'air traversant un faisceau est mesurée pour estimer la concentration massique des particules, souvent étalonnée pour des fractions de taille spécifiques comme PM2.5 ou PM10.