Exactitude et dérive des capteurs : à quoi vous attendre avec le temps

L'exactitude, la répétabilité et la dérive sont des choses différentes, et chaque canal du Sensirion SEN66 se comporte différemment au fil des ans. Voici les valeurs des fiches techniques, avec leurs conditions, et quoi faire quand une lecture semble erronée.

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Un module de capteur de distance à ultrasons câblé sur un petit châssis de robot, sous un éclairage violet et orange.
Photo : Lisha Dunlap via Pexels

Trois idées se confondent chaque fois qu'on demande « cette lecture est-elle exacte? ». L'exactitude est l'écart entre une lecture et la valeur vraie, telle qu'un instrument de référence la mesurerait. La répétabilité (précision) indique à quel point des lectures répétées du même air concordent. La dérive est la façon dont l'une ou l'autre change au fil des mois et des années. Un capteur peut être répétable mais décalé, exact mais bruité, ou exact aujourd'hui et dérivé plus tard. Toutes les valeurs ci-dessous viennent des fiches techniques des fabricants et ne valent que dans les conditions qui y sont indiquées.

CO2 : Sensirion spécifie le SEN66 à ±(50 ppm + 2,5 % de la lecture) de 400 à 1 000 ppm, à ±(50 ppm + 3 %) de 1 001 à 2 000 ppm et à ±(40 ppm + 5 %) de 2 001 à 5 000 ppm, avec une répétabilité typique de ±10 ppm. Ces valeurs s'appliquent après deux jours de fonctionnement incluant de l'air frais, avec l'autoétalonnage automatique activé et de l'air frais (environ 400 ppm) qui atteint le capteur au moins une fois par semaine. Sensirion ajoute une dérive typique de ±(5 ppm + 0,5 %) par année, qui commence après cinq ans. Une pièce qui ne reçoit jamais d'air frais, comme une maison étanche jamais aérée, sort de ces conditions, et l'autoétalonnage peut dériver. Pour vérifier un capteur, consultez l'historique de CO2 sur 30 jours d'une pièce dans le tableau de bord Web après une bonne aération : ses plus basses lectures devraient s'approcher du niveau extérieur, d'environ 420 ppm.

Particules : le SEN66 est étalonné par rapport à un photomètre TSI DustTrak DRX 8533 en mode ambiant. Sa précision pour les PM1 et PM2,5 est de ±(5 µg/m³ + 5 % de la lecture) jusqu'à 100 µg/m³ et de ±10 % au-delà; les PM4 et PM10 sont calculées à partir de la distribution de tailles, avec des limites plus larges. Sensirion plafonne la dérive à long terme de la limite de précision des PM à 1,25 µg/m³ par année sous 100 µg/m³, et le ventilateur fait un court autonettoyage une fois par mois (voir pourquoi le ventilateur tourne le mardi). L'humidité est à ±4,5 % HR typique à 25 °C entre 30 et 70 % HR; la température, à ±0,45 °C typique entre 15 et 30 °C. Le capteur de pression de Bosch est à ±0,50 hPa en absolu, avec une stabilité à long terme de ±0,16 hPa sur 12 mois.

Les indices COV et NOx sont d'une autre catégorie : des indices relatifs de 1 à 500, pas des concentrations, donc sans exactitude de concentration. L'indice COV est centré sur 100 et l'indice NOx sur 1, chacun par rapport à l'historique récent de la pièce. Sensirion spécifie une répétabilité de ±5 points d'indice COV et de ±10 points d'indice NOx (ou 5 % et 10 % de la lecture, selon la valeur la plus grande), et les deux respectent la spécification après environ 1 heure (COV) et 6 heures (NOx) de fonctionnement. La « dérive » ne s'applique pas au sens habituel : la référence suit la pièce, et c'est voulu. Voir détection optique vs oxyde métallique pour la physique.

La confiance vient du fait de savoir quel genre de chiffre vous regardez : mesuré (particules, CO2, humidité, température, pression), indexé (COV et NOx), contextuel (lumière) ou déduit par le logiciel. Les documents derrière les valeurs ci-dessus (la fiche technique du SEN66, la déclaration de spécifications de Sensirion et le certificat d'étalonnage) définissent ce que les composants soutiennent dans des conditions données; sur le terrain, la circulation de l'air, la poussière, l'humidité et l'emplacement comptent aussi. En pratique, ne réagissez pas à une variation de 3 µg/m³ des PM2,5, qui reste dans la précision du capteur; réagissez à une variation de 30 µg/m³, qui la dépasse largement.

Quand une lecture semble erronée, vérifiez d'abord la pièce : un nouveau meuble, un produit de nettoyage entreposé ou une nouvelle habitude de cuisson l'expliquent habituellement. Donnez ensuite de l'air frais au capteur : ouvrez grand les fenêtres pendant 15 à 30 minutes; le CO2 devrait descendre vers le niveau extérieur (environ 420 ppm), et, fenêtres ouvertes, les PM2,5 intérieures devraient se rapprocher de la lecture extérieure affichée dans l'application. Sensirion évalue la durée de vie du module SEN66 à plus de 10 ans d'utilisation intérieure continue (une estimation du temps moyen avant défaillance). Voir sensibilités croisées des capteurs et d'où viennent les chiffres pour une vue d'ensemble.

Références

  1. Fiche technique Sensirion SEN66 (PDF)
  2. Énoncé de spécifications Sensirion SEN66 (PDF)
  3. Certificat d'étalonnage Sensirion SEN5x et SEN6x (PDF)
  4. Fiche technique Bosch BMP390L (PDF)
  5. Fiche technique Texas Instruments OPT3001 (PDF)
  6. Sensirion - Algorithme d'indice de gaz COV/NOx github.com
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