Polymer-based chemicapacitor sensor for 1-octanol and relative humidity detections at different temperatures and frequencies.

Emadi, T.A., Shafai, C., Thomson, D.J., Freund, M.S., White, N.D.G., et Jayas, D.S. (2013). « Polymer-based chemicapacitor sensor for 1-octanol and relative humidity detections at different temperatures and frequencies. », IEEE Sensors Journal, 13(2), p. 519-527. doi : 10.1109/jsen.2012.2220760  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Dans le present article, nous présentons une étude de la dépendance en température des capteurs à gaz classiques basés sur des polymères et un nouveau capteur à condensateur chimique basé sur des polymères pour la détection précoce de la détérioration des grains dans des installations de stockage. Nous avons utilisé des simulations de transfert thermique 3-D pour étudier plusieurs systèmes chauffés avec une surface de détection aux dimensiosn de l’ordre du millimètre afin d’améliorer la détection d’analytes induits par la détérioration. Un élément chauffant résistif est utilisé pour chauffer et maintenir le capteur à la température désirée. Le système est optimisé afin d’obtenir une distribution de chaleur uniforme dans toute la zone de détection avec une variation de température ΔT ≤ 1 °C. Des mesures capacitives sont réalisées en tant que technique plus sophistiquée pour la détection d’analytes, quand des mécanismes autres que le gonflement sont mis en jeu. Avec cette méthode, la nécessité de recourir à des matières conductrices est éliminée, conduisant à une meilleure répétabilité et à une meilleure reproductibilité du capteur. Nous avons réalisé des mesures d’octan-1-ol et d’humidité relative, car ce sont les deux composés volatils clés résultant de la détérioration des grains. Les résultats ont montré que les capteurs produits sont fonctionnels à différentes températures, dans la gamme de la ppm pour l’octan-1-ol et jusqu’à 75 % d’HR. Les réponses à la température élevée de 40 °C, au-dessus de la température ambiante des grains, ne sont pas sensibles aux fluctuations de la température ambiante. Les mesures de sensibilité ont montré qu’un réseau de détecteurs, chaque détecteur opérant à une température différente et à une fréquence différente, peut être utilisé pour améliorer la sensibilité et la sélectivité de détection d’un analyte donné.

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