Que mesure un capteur DO ?

Un capteur d'oxygène dissous mesure l'oxygène moléculaire (O₂) dissous dans l'eau, et non les bulles d'oxygène ou les poches de gaz. Le résultat est généralement affiché en :

• mg/L (milligrammes par litre)

• ppm (parties par million)

• Parfois en % de saturation, qui compare l'oxygène mesuré à l'oxygène maximum possible à cette température et pression.

Deux principaux types de capteurs d'oxygène dissous

Il existe deux technologies de capteurs DO dominantes utilisées aujourd'hui :

1. Capteurs électrochimiques

2. Capteurs optiques (luminescents)

Chacune fonctionne selon un principe physique différent.

1. Capteurs DO électrochimiques (de type Clark)

Comment ils fonctionnent

Les capteurs DO électrochimiques mesurent l'oxygène en permettant à l'oxygène dissous de passer à travers une membrane perméable aux gaz dans un électrolyte interne. À l'intérieur du capteur :

• L'oxygène réagit à la cathode

• Cette réaction génère un courant électrique

• Le courant est directement proportionnel à la concentration en oxygène dans l'eau

Le capteur convertit ce signal électrique en une valeur DO.

Caractéristiques clés

• L'oxygène est consommé lors de la mesure

• Nécessite un écoulement d'eau ou une agitation pour des mesures précises

• La performance dépend de l'état de la membrane et de la qualité de l'électrolyte

Types de capteurs électrochimiques

• Galvanique : auto-alimenté, démarrage rapide

• Polarographique : nécessite un temps de préchauffage mais offre une haute précision

Avantages

• Coût initial inférieur

• Utilisé et compris de manière répandue

Inconvénients

• Nécessite un étalonnage régulier

• Les membranes et l'électrolyte nécessitent un entretien

• Moins stable à très faible écoulement ou à des niveaux de DO très élevés

2. Capteurs DO optiques (luminescents)

Comment ils fonctionnent

Les capteurs DO optiques utilisent une couche de détection luminescente qui émet de la lumière lorsqu'elle est excitée par une LED. Les molécules d'oxygène interagissent avec cette lumière en atténuant (réduisant) la luminescence.

Le capteur mesure :

• Le changement d'intensité de la lumière ou du temps de décroissance

• Le degré d'atténuation causé par l'oxygène

Plus d'oxygène dissous → plus d'atténuation → moins de luminescence.

Caractéristiques clés

• L'oxygène n'est pas consommé

• Pas d'électrolyte

• Dépendance minimale du mouvement de l'eau

Avantages

• Très stable et précis

• Faible entretien

• Idéal pour une surveillance continue

• Performances élevées à des niveaux de DO bas et élevés

Inconvénients

• Coût initial plus élevé

• Les capuchons de détection nécessitent un remplacement périodique

Qu'est-ce qui peut affecter la précision d'un capteur DO ?

Plusieurs facteurs peuvent influencer les mesures :

• Encrassement biologique (biofilm ou algues sur le capteur)

• Conditions de débit (surtout pour les capteurs électrochimiques)

• Fréquence d'étalonnage

• Pression et altitude

• Salinité (important en aquaculture)

Un nettoyage et un étalonnage réguliers sont essentiels pour obtenir des données fiables.

Mesurer le DO dans les systèmes à oxygène élevé

Dans les systèmes utilisant des technologies avancées d'oxygénation telles que les nanobulles ou l'injection d'oxygène pur, les niveaux de DO peuvent être plus élevés et plus stables que dans les systèmes d'aération traditionnels.

Dans ces cas :

• Les capteurs optiques sont souvent préférés

• L'étendue de mesure du capteur et le temps de réponse deviennent importants

• Le placement approprié dans le système est crucial pour éviter les artefacts de supersaturation localisés

Chez Waboost, nous offrons une gamme de capteurs de notre partenaire Aqualabo, voir ici.

Pourquoi les capteurs DO sont essentiels pour le contrôle, et pas seulement pour la surveillance

Les capteurs DO ne sont pas seulement des outils de mesure passifs. Dans les systèmes d'eau modernes, ils sont utilisés pour :

• Contrôler les taux d'injection d'oxygène

• Déclencher des alarmes en cas de chute d'oxygène

• Optimiser l'utilisation de l'énergie

• Prévenir le stress racinaire ou la mortalité des poissons

• Valider l'efficacité du transfert d'oxygène

Des données DO précises permettent aux opérateurs de gérer activement l'oxygène, plutôt que de deviner.

Résumé

Les capteurs d'oxygène dissous fonctionnent en détectant l'oxygène moléculaire dissous dans l'eau, soit par des réactions électrochimiques, soit par l'atténuation de la luminescence optique. Bien que les deux technologies soient largement utilisées, les capteurs DO optiques sont de plus en plus préférés pour une surveillance continue, des performances élevées et un faible entretien.

Pour tout système où l'oxygène impacte directement la biologie, les capteurs d'oxygène dissous sont une fondation essentielle pour la gestion de l'eau basée sur les données.