Evaluation des performances métrologiques des systèmes capteurs pour la mesure de la qualité de l’air

Capteurs de mesure de la qualité de l’air : un outil au service de la santé

Provoquant allergies, infections des voies respiratoires et maladies cardiovasculaires, les effets sur la santé de la pollution de l’air ne sont plus à démontrer.  C’est pourquoi la qualité de l’air (intérieur, extérieur - également appelé air ambiant, air des sites industriels…) est devenue un enjeu majeur de sécurité sanitaire pour les autorités publiques, les organismes et les entreprises.
Des réseaux de systèmes capteurs sont donc installés en ville et sur des sites sensibles. Ceux-ci alimentent des modèles de simulation et de prédiction des pollutions afin d’informer au mieux les habitants et de prendre les dispositions nécessaires vis à vis des salariés.

Leurs principaux avantages sont leur prix modéré et leur capacité à améliorer la couverture spatio-temporelle des mesures de polluants gazeux et particulaires. Néanmoins, de nombreuses questions apparaissent autour de la justesse et de la fiabilité des mesures associées à ces systèmes capteurs, qui, s’ils ne présentent pas la performance visée, impacteront la qualité des données fournies par l’ensemble du réseau de systèmes capteurs considéré.

Evaluation des performances métrologiques des systèmes capteurs

Le LNE propose aux entreprises et start-up qui se lancent dans la fabrication et la commercialisation de ces systèmes capteurs pour les mesures de la qualité de l’air de les accompagner dans leur phase de développement de leurs produits en évaluant leurs performances métrologiques.

Cet accompagnement s’appuie sur son expertise en métrologie, ainsi que sur les référentiels français et européens (ex : spécification technique CEN/TS 17660-1 - Évaluation des performances des capteurs de qualité de l'air - Partie 1 : Polluants gazeux dans l'air ambiant).

Cette prestation permet de déterminer, en fonction des besoins du fabricant, tout ou partie des performances métrologiques suivantes :

• Justesse,
• Limites de détection/de quantification,
• Répétabilité,
• Linéarité,
• Reproductibilité du processus de fabrication dans le temps,
• Influence d’interférents chimiques,
• Influence de la température et de l’humidité relative.

Les bénéfices apportés par l'évaluation métrologique

Cette prestation permet :

• Aux fabricants et aux utilisateurs de réaliser une évaluation des performances de leurs systèmes capteurs

• Aux fabricants :
  • de disposer de résultats d’essais fiables  pour développer/améliorer/valider les performances de leurs systèmes capteurs
  • de réduire le coût associé à des essais terrains longue durée
  • de réduire le délai de mise sur le marché de leurs systèmes, autrement dit d’accélérer leur time to market

• Aux utilisateurs de contrôler les performances de leurs systèmes capteurs.

Prestation complémentaire

• Modélisation statistique de comportement de systèmes capteurs.

Types de systèmes capteurs évalués

Ces évaluations métrologiques sont proposées aux fabricants de :

• Systèmes capteurs de gaz (CO, CO₂, NO, H₂…)
• Systèmes capteurs de particules en masse (PM₁₀, PM_2,5, PM₁) et en nombre (nanoparticules)

Plateforme métrologique instrumentée

Le LNE dispose d'une plateforme métrologique instrumentée dédiée à l'évaluation métrologique de systèmes capteurs unique en France de par la diversité des systèmes de génération disponibles (gaz et aérosols) et la fiabilité des instruments de mesure de référence (instruments traçables au système international (SI)).

Cette plateforme se compose d’une enceinte climatique régulée en température et humidité, qui elle-même intègre une chambre d’exposition dans laquelle sont placés les systèmes capteurs à tester. Cette chambre comporte deux voies d’injection reliées à différents types de systèmes de génération d’aérosols, de polluants et interférents gazeux pour les gaz et pour les aérosols. Des instruments de référence traçables au SI sont connectés à la chambre d’exposition afin de réaliser en continu des mesures de référence pour les gaz et les aérosols.

Pour aller plus loin, ces essais peuvent également être valorisés pour l’obtention de la certification Air Quality Sensor proposée par l’Ineris, qui cible à la fois les gaz et les particules.

Pourquoi choisir le LNE

• Laboratoire national de métrologie dont la mission historique est de développer des solutions innovantes pour permettre de disposer d’outils fiables et traçables au système international (SI)
• Acteur majeur dans le domaine de l’étalonnage et la vérification des systèmes de mesure de la qualité de l’air
• Expert technique auprès de l’Afnor (commission française AFNOR X43D et commission européenne CEN TC264/WG42)
• Partenaire du Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l’Air (LCSQA) pour garantir la justesse des mesures réalisées par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA)
• Expérience éprouvée dans le domaine de la métrologie des gaz, des aérosols et des systèmes capteurs : R&D, comparaisons interlaboratoires…
• Possibilité de recherche partenariale
• Evaluation de systèmes capteurs innovants
• Mission historique de recherche sur la fiabilité des instruments de mesure visant à s’assurer notamment de l’absence de dérive des instruments au cours du temps