Figure 1-1 : Structure et principe de fonctionnement d'un analyseur d'oxygène de type magnéto-pneumatique (champ magnétique unique) à méthode paramagnétique
La méthode paramagnétique est un principe de mesure qui exploite le paramagnétisme extrêmement fort (*1) de l'oxygène. Lorsque l'oxygène est présent dans un champ magnétique hétérogène, il est attiré par le champ magnétique le plus fort. L'analyseur d'oxygène magnéto-pneumatique exploite cette propriété pour détecter la quantité d'oxygène attirée sous forme de pression. Cet analyseur utilise des électroaimants comme force magnétique et se divise en méthodes de mesure simple et double, selon le nombre d'électroaimants dans la cellule de champ magnétique. Un détecteur à microphone à condensateur (*2) est utilisé pour la détection de pression dans les deux méthodes.
(*1) Paramagnétisme : Matériau qui n'est pas magnétisé en l'absence de champ magnétique mais qui est magnétisé dans la direction du champ magnétique lorsqu'un champ magnétique est présent.
(*2) Détecteur de microphone à condensateur : Ce détecteur utilise un microphone à condensateur comme capteur. Un microphone à condensateur est constitué d'une membrane et d'une plaque de fixation. Lorsqu'une différence de pression se produit entre les côtés gauche et droit de la membrane, la distance entre la membrane et la plaque de fixation varie. Cette variation de distance est interprétée comme la variation de capacité du condensateur, et la différence de pression est détectée.
Le principe de mesure utilise le paramagnétisme extrêmement fort de l'oxygène. Lorsque l'oxygène (un gaz paramagnétique) est présent dans un champ magnétique, il est attiré par ce champ magnétique plus fort, ce qui augmente la pression dans cette zone. En général, l'augmentation de pression (ΔP) à ce moment peut être exprimée par l'équation suivante.
ΔP = 1/2 H2 ・X・C
(H : force du champ magnétique X : susceptibilité magnétique d'un gaz paramagnétique (oxygène) C : différence de concentration entre un gaz paramagnétique (oxygène) et un gaz porteur (air/azote))
Cette augmentation de pression est détectée et la concentration en oxygène est mesurée.
Le changement de pression causé par l'oxygène dans le gaz échantillon lorsque l'électroaimant est activé/désactivé est propagé au détecteur de microphone à condensateur en dehors de la cellule de champ magnétique par un gaz porteur, et la concentration d'oxygène est mesurée par le changement de pression détecté correspondant à la concentration d'oxygène.
La propagation de la pression vers le détecteur par le gaz porteur propre garantit des mesures stables à long terme car les gaz corrosifs dans le gaz échantillon et les contaminants dans la cellule de champ magnétique ne sont pas en contact avec le détecteur. De plus, lors de l'utilisation de l'atmosphère comme gaz porteur, un cylindre de N 2 n'est pas nécessaire.
Figure 1-1 : Structure et principe de fonctionnement d'un analyseur d'oxygène de type magnéto-pneumatique (champ magnétique unique) à méthode paramagnétique
C'est la même chose qu'un champ magnétique unique.
En plus du fonctionnement à champ unique, lorsqu'un électro-aimant est allumé, l'autre est éteint, et cela se répète en alternance.
Cette opération inverse le sens de la pression appliquée au microphone à condensateur du détecteur, permettant ainsi de détecter une quantité de signal deux fois supérieure à celle d'un champ magnétique unique. Cette détection double permet d'obtenir une mesure plus sensible qu'avec un champ magnétique unique.
Figure 1-2 : Structure et principe de fonctionnement d'un analyseur d'oxygène de type magnéto-pneumatique (double champ magnétique) à méthode paramagnétique
Les analyseurs utilisant la méthode paramagnétique de type magnéto-pneumatique sont utilisés pour mesurer en continu la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement et les gaz de procédé dans divers domaines.
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