Sensibilité à la température d'un capteur de pression partielle de gaz carbonique à fibres optiques (original) (raw)

1998, The European Physical Journal Applied Physics

An optical fibre sensor to measure weak partial pressures of carbon dioxide has been designed and realized. This sensor is based on direct molecular absorption in the near infrared at 4.3 µm. It is an extrinsic and amplitude modulation type sensor. In the linear region between 0 and 2000 µbar, the calibration curve that represents the transmitted power versus the carbon dioxide partial pressure in air shows a sensitivity of 20 nW/mbar with a minimum detectable pressure of 25 µbar. This article describes a temperature sensitivity analysis for all optoelectronic components and proposes a calculation method to distinguish two successive levels of partial pressure in a surrounding atmosphere where the temperature can vary. The experimental results show that without using a reference signal, the maximum variation of temperature is ±1.4 • C. The use of a reference signal combined with thermoelectric cooling of the photodetector tolerates a temperature variation of ±25 • C. Résumé. Un capteurà fibres optiques permettant la mesure de faibles pressions partielles de gaz carbonique aété conçu et réalisé. Ce capteur basé sur l'absorption moléculaire directe dans l'infrarougeà 4,3 µm est de type extrinsèqueà modulation d'amplitude. Dans la région linéaire entre 0 et 2000 µbar, la courbe d'étalonnage représentant la puissance transmise en fonction de la pression partielle de CO2 dans l'air montre une sensibilité de 20 nW/mbar avec une pression minimale de détection de 25 µbar. Cet article concerne une analyse de sensibilitéà la température de l'ensemble des constituants optoélectroniques du capteur en proposant une méthode de calcul qui permette de discerner deux niveaux successifs de pression partielle dans un environnement assujettià une variation de la température. Les résultats expérimentaux montrent que, sans utilisation d'un signal de référence, la variation maximale de température admise est de ±1,4 • C alors que l'utilisation d'un signal de référence accompagnée d'un refroidissement thermoélectrique du photodétecteur tolère une variation de température supérieureà ±25 • C. PACS. 07.60.-j Optical instruments, equipment, and techniques-42.81.-i Fiber optics a Y. Alayli est ex-directeur du Laboratoire desÉnergies Renouvelables et d'Optoélectronique.