Capables d'analyser plus d'une dizaine de paramètres physico-chimiques, de se localiser par GPS, de stocker des masses de données, de rester autonomes longtemps, ces appareils de terrains sont devenus très perfectionnés tout en restant d'une utilisation simple et intuitive. La fiabilité des relevés, la traçabilité des mesures profitent largement aux techniciens de terrain et aux utilisateurs des mesures.
Les analyseurs multiparamètres représentent un marché de niche si l'on considère le nombre d’appareils vendus par an. Mais nombreux sont ceux qui souhaitent pouvoir mesurer sur place le pH et le potentiel redox, la température, la turbidité, l'oxygène dissous, la conductivité et la salinité, des concentrations en ions courants comme les nitrates, l'ammonium et d'autres paramètres plus
Surveillance de rejets, mesures ponctuelles prévues ou inopinées de l’environnement à des fins de contrôle ou d’expérimentation, les besoins sont très divers. Les appareils du marché répondent à tous ces besoins et sont de plus en plus faciles d’utilisation d’une part pour la mesure elle-même des grandeurs souhaitées et d’autre part pour l’exploitation des résultats, leur traçabilité, leur archivage. Date, heure et même localisation des mesures sont captées automatiquement.
Rivières, lacs, canaux, égouts… sur des eaux calmes ou agitées, en surface ou en profondeur, de manière plus ou moins directe : à partir de ponts, au travers de grilles… etc., les situations dans lesquelles s’opère la mesure sont souvent très variables. Un élément important est donc le câble au bout duquel se trouvent les électrodes de mesure : longueur, solidité, étanchéité etc. Il faudra faire attention à la classe d’étanchéité du boîtier, sa résistance aux chocs puisque le travail s’effectue à l’extérieur, a priori par tous les temps.
De nombreux critères à prendre en compte
La taille de l’afficheur, sa couleur, son rétroéclairage doivent être examinés de près pour la facilité d’utilisation. On trouve généralement des écrans LCD de 3,5 pouces. L’appareil est alimenté par des piles ou des batteries, certains sont alimentables par cordon. Le boîtier reçoit la connectique : selon les constructeurs, une ou plusieurs prises pour le câble de mesure et désormais un connecteur USB. Un connecteur pratique pour récupérer des données sur une clé et ainsi éviter des transports et manipulations d’appareils ou pour l’alimentation électrique. La récupération de données sur un ordinateur se fait aussi par le câble de liaison (Modbus RS 485) ; le RS 232 a tendance à disparaître sur les appareils portables.
La mesure des différents paramètres s’effectue par une électrode ou une tête supportant plusieurs électrodes reliées au boîtier par le câble. Elle protège les éléments sensibles des agressions mécaniques tout en assurant le bon accès de l’eau aux capteurs. L’ensemble boîtier, tête de mesure, câble est souvent présenté dans un coffret de transport, éventuellement avec des accessoires (étalonnage avec bécher et solutions étalon).
Un point à examiner avec beaucoup d’attention, le format des données exportées, certains constructeurs codent directement en xml ce qui permet de les intégrer directement dans un tableur. La donnée n’est pas seulement constituée par la valeur numérique d’une mesure mais
aussi par un ensemble de renseignements complémentaires : date et heure de la mesure, nom de l’échantillon, de l’utilisateur de l’appareil, les conditions de mesure (température, pression) qui ont servi aux corrections, le numéro de l’électrode de mesure (et son étalonnage) et différents commentaires automatiques générés par l’appareil. La quantité de données effectivement transmises est importante. D’où l’intérêt de regarder la capacité de stockage exprimée en nombre de mesures. Certains appareils fonctionnent en “mémoire pleine”, la mesure la plus récente supprime la mesure la plus ancienne. Il est courant d’avoir la possibilité de stocker plusieurs centaines voire un millier de mesures.
L’énergie utilisée provient de piles ou batteries (4 x 1,5 V généralement). La baisse de consommation des circuits électroniques accroît l’autonomie sur le terrain. Un poste de consommation important peut être la mesure de turbidité quand la source lumineuse est une lampe à incandescence. On voit maintenant de l’éclairage par LED, nettement moins gourmand. La manière d’utiliser l’appareil et le soin apporté seront aussi un facteur décisif de l’autonomie. Instruments de terrain soumis à des conditions difficiles, leur entretien est essentiel : les fabricants fournissent des kits de maintenance (nettoyage, changement de joint, etc.).
Une offre diversifiée pour de nombreuses applications
Hanna Instruments, Hach-Lange, Anhydre, Heito, Horiba, Jumo, Mettler Toledo, Aqualyse, Macherey-Nagel, Bamo Mesure...
“Fast Track”, pratique pour ceux qui ont à réaliser un parcours de mesure dans la nature. Un lieu de mesure est identifié par un repère (clé iButton sur un arbre, par exemple) possédant un code lisible par l'appareil lorsqu’il est à proximité directe. Avant la mesure il suffit de se mettre au contact, les mesures seront directement indexées avec ce lieu. L'appareil peut recevoir plusieurs types de sondes (câbles de 4 m et 10 m standard) dont deux sont autonomes (HI7629829 et HI7639829) : elles peuvent être laissées en place seules et réaliser des mesures à un pas de temps donné (1 s à 3 h). Elles disposent d’une interface HI 9829 avec connexion informatique par cette voie ou par USB (pour les autonomes). En outre, chaque sonde peut être configurée avec les capteurs et électrodes que l'on souhaite (notamment concernant les ions spécifiques). Ces dispositifs sont échangeables sur le terrain. L’étalonnage est facile sur le terrain grâce à un bécher vissable et des solutions d’étalonnage appropriées (pH et conductivité simultanés, par exemple).
Aquacontrol commercialise de son côté une gamme de sondes multiparamètres conçue par B&C Electronics pour l’acquisition de données environnementales. Parmi les modèles proposés, les familles SA8140 et SA8340 présentent l’avantage de pouvoir être introduites dans les piézomètres de 2 pouces pour des mesures de pression absolue jusqu’à 350 m de profondeur ou relative jusqu’à 20 m.
Plus léger, le YSI ProODO™ commercialisé par Aqualyse sous l'appellation Professional Plus mesure pH, redox, conductivité, oxygène dissous, nitrate, chlorures, ammonium. Le boîtier moulé est IP67. Un seul câble suffit pour tous les capteurs ; une sonde peut emporter jusqu’à 5 capteurs et afficher 8 paramètres. La connectique (câble et connecteur au standard militaire) est très soignée ; prise USB.
Ponsel propose de son côté l’Odeon X (IP67) qui mesure les paramètres classiques : pH et température, rédox, conductivité et
Testo ou encore Équipements Scientifiques, Fondis Electronic et SDEC, nombreux sont les fournisseurs d’analyseurs multiparamètres portables ou portatifs. Hach-Lange abandonne le RS 232 au profit de l’USB sur les transmetteurs HQD et pour tout ce qui est portable. Sur ces transmetteurs, le cordon d’alimentation est muni d’un boîtier disposant de deux prises : l’une USB permettant de connecter une imprimante ou une clé, l’autre servant à connecter un ordinateur portable (ou une imprimante) du client ou du technicien SAV pour les mises à jour de logiciel. Concernant la disponibilité du positionnement GPS sur les appareils portables, la demande n’est pas avérée, en France notamment.
Parmi les références les plus récentes sur le marché, Hanna Instruments a sorti à la fin de l'année 2011 le HI 9829 (IP68). Il est capable de mesurer jusqu’à 15 paramètres et d’en afficher jusqu’à 12 simultanément et dispose du GPS intégré ; les lieux de prélèvement peuvent être mis en mémoire pour des passages ultérieurs. Ainsi les données sont exploitables aussi dans un système d’informations géographiques. L'appareil dispose également d'une fonction
Horiba propose la série U-50 mesurant 11 paramètres avec des câbles de 2 à 30 mètres. Suivant les modèles de U-51 à U-54G, la turbidité peut être mesurée suivant différentes techniques. Le U-54G intègre par exemple le GPS et une mesure de turbidité conforme à EN ISO 7027.
Horiba propose également la série U-20XD capable d’analyser 13 paramètres simultanément, jusqu’à une profondeur de 100 m grâce à des électrodes avec compensation de pression (câbles disponibles de 2, 10, 30, 60 et 100 m). On trouve au sein de cette gamme différents types de sondes U-22XD, W-22XD et W-23XD correspondant à différentes configurations de mesures ; les sondes en inox ont un diamètre de 2 pouces. Elles sont détachables et peuvent enregistrer des mesures de manière autonome jusqu’à 1 mois. Le boîtier pèse 500 g et les sondes de 1300 à 1900 g (selon configuration et longueur de câble).
salinité (électrochimie) et oxygène et turbidité (optique) ; il s’agit de sondes numériques intégrant les données de calibration. Le boîtier dispose d'un afficheur 4 pouces au-dessus d'un clavier 5 touches de navigation, d’une communication USB (chargeur secteur, alimentation externe, câble USB), de deux connecteurs pour les capteurs (connecteurs universels étanches).
Clic-Loc® Plug. La capacité mémoire de la gamme Odeon est de 100 000 points de mesure. L'Odeon possède deux entrées capteurs mais des accessoires permettant de dédoubler ces entrées afin de connecter 4 capteurs sont proposés. Les capteurs communiquent avec un protocole numérique RS485 Modbus, capteur numérique « intelligent » instantanément reconnu par l'Odeon. Les longueurs de câbles standard sont de 3, 7 et 15 m ; enrouleurs de 20 et 100 m. Le boîtier avec version soft ouverte accepte tout type de capteur.
Toujours multiparamètres mais moins « baroudeurs » et avec un spectre de mesure moins large, on trouve bien d'autres références. WTW propose ainsi le Multi 350i (IP 67) auquel on peut connecter différents types d’électrodes : avantage, une mallette de transport pratique pour aller sur site (mesures jusqu’à 100 m de profondeur). Le ProfiLine Multi 1970i est un appareil portable sur lequel se connecte jusqu’à trois capteurs et peut réaliser des mesures jusqu’à 100 m de profondeur.
Bamo Mesures commercialise la gamme de sondes portables multiparamètres Aquaprobes™, conçues pour la mesure ponctuelle ou sur une longue durée.
Ces sondes sont couplées au transmetteur Aquameter™, qui intègre un module GPS compact pour une localisation mémorisable des points de mesures. Les paramètres physico-chimiques mesurés sont le pH, le potentiel rédox, l’oxygène dissous (capteur optique), la turbidité et la température.
La profondeur de la mesure, la conductivité, la résistivité, la salinité, la densité de l'eau de mer et le T.D.S. Les sondes ont un diamètre de 42 mm, et peuvent être couplées avec un enregistreur de données de même diamètre.
L'exemple d’application typique sera la surveillance dans les piézomètres des nappes phréatiques. La conception avec une jupe amovible de protection permet de répondre aux conditions d'exploitation les plus contraignantes. Les 3000 ensembles de données enregistrées dans le transmetteur sont téléchargeables après raccordement du transmetteur à un PC. Le logiciel Aqualink™ permet l’exportation des données dans des fichiers de différents formats (texte, tableur, carte). L’Aqualogger™ peut stocker jusqu’à 32000 ensembles de mesures sur une durée de six mois avec le même jeu de piles. Le téléchargement des données par connexion USB se réalise de la même façon qu'avec un transmetteur Aquameter™. Une exploitation ultérieure avec partage à distance de la visualisation des données est possible. L'utilisateur peut générer à l'aide d’applications courantes du web, l'incrustation des résultats sur des cartes ou des photos satellite.
Pierre-Yves Bichon, chef produit analyse, précise que le dernier modèle de sonde AP7000 inclut un système de nettoyage de tous les capteurs embarqués. Cette sonde permet le suivi de l’eutrophisation des milieux car en plus d’inclure les 10 paramètres de base, elle mesure l’ammonium, l’ammoniaque, les nitrates, la chlorophylle, la turbidité, et la phycocyanine présente dans les algues. L’Aqualogger™ dédié à la sonde AP7000 permet d’enregistrer jusqu'à 32000 ensembles de mesure.
Izitec propose de son côté le SensoDirect 150, appareil de base (pH, redox, température, conductivité/salinité) pour moins de 1000 €. Bon marché, simple à utiliser, il n’en est pas moins capable de répondre à une grande palette de besoins.
YSI apporte de nouvelles réponses à la problématique des mesures in situ. La série 6 d'YSI, en particulier la 6600V2-4 commercialisée par AnHydre, offre une configuration de capteurs optiques unique sur le marché, cette configuration montrant toute sa pertinence sur la problématique des proliférations dans les barrages et réservoirs par la détermination de la chlorophylle et des cyanobactéries. Ces proliférations se traduisent par un taux d’oxygène dangereusement bas (mortalité chez les poissons), une possible présence de toxines dans les eaux, des odeurs désagréables sur les zones de baignade.
Cette sonde est utilisable pour les mesures nomades, les enregistrements autonomes et les bouées et stations de surveillance. « Il n'existe pas d'instrument réellement comparable à cet appareil actuellement sur le marché » souligne Christian Haritchabalet, AnHydre. Par ailleurs, le robot arpenteur EcoMapper d’YSI est une solution innovante à la reconnaissance des volumes d'eau, il remplace la méthode conventionnelle basée sur un personnel embarqué prenant des mesures ponctuelles dans la masse d’eau. Il complète les données de qualité d’eau par des informations en bathymétrie et imagerie acoustique.
