CN108680538A - 一种多用途高灵敏度酒驾检测方法 - Google Patents

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李文祥
李明雪
张志鹏
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate

Abstract

本发明公开了一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，包括：PZT压电陶瓷片，微振发生单元，惠斯通电桥，微振检测放大检测电路结构，吸收池，吸收酒精分子用于检测，DFB激光发射器，发射出用于酒精分子检测的激光源，温度控制模块，用于控制DFB激光发射器温度的装置，电流控制模块，用于控制DFB激光发射器的电流大小，数字锁相放大电路，用于调制解调、频率合成、彩色副载波同步、图象处理并可以对离散样值的实时处理，本发明涉及酒驾检测技术领域。该多用途高灵敏度酒驾检测方法法，达到了就驾驶人员进行酒精检测的目的，并且通过方向盘对驾驶员的心率进行实时检测可以提高驾驶员的驾车安全系数，减少因酒驾导致的事故，为文明社会做贡献。

Description

一种多用途高灵敏度酒驾检测方法
技术领域
本发明涉及酒驾检测检测技术领域，具体为一种多用途高灵敏度酒驾检 测方法。
背景技术
2008年世界卫生组织的事故调查显示，大约50％—60％的交通事故与酒后 驾驶有关，酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因。在中国，每年由于酒 后驾车引发的交通事故达数万起；而造成死亡的事故中50％以上都与酒后驾车 有关，酒后驾车的危害触目惊心，已经成为交通事故的第一大“杀手”。国 家虽然通过法律的手段来降低酒驾的情况，但是很多人仍然存在侥幸心理， 继续我行我素，喝酒后驾驶汽车，该种行为是非常危险的，但是目前在酒驾 检测上都是交警使用酒驾检测仪器进行检测，当没有交警查车时无法让驾驶 人员明白自己酒驾的危害，目前也没有可以直接提醒驾驶员酒驾的设备，驾 驶员对自己是否醉酒没有明确的认知。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种多用途高灵敏度酒驾检测方法， 解决了没有可以直接提醒驾驶员酒驾的设备，驾驶员对自己是否醉酒没有明 确的认知，容易造成重大交通事故的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种多用途高灵 敏度酒驾检测方法，包括：
PZT压电陶瓷片，微振发生单元；
惠斯通电桥，微振检测放大检测电路结构；
吸收池，吸收酒精分子用于检测；
DFB激光发射器，发射出用于酒精分子检测的激光源；
温度控制模块，用于控制DFB激光发射器温度的装置；
电流控制模块，用于控制DFB激光发射器的电流大小；
数字锁相放大电路，用于调制解调、频率合成、彩色副载波同步、图象 处理并可以对离散样值的实时处理；
光电探测器，由辐射引起被照射材料电导率发生改变，接收DFB激光发 射器发射出的激光；
工控机，对监测定位过程中各元件进行检测与控制。
优选的，所述光电探测器接收DFB激光发射器输出端通过光纤发出的激 光，所述光电探测器的输出端将信号发送给数字锁相放大电路的输入端，所 述工控机的输出端将信号发送到光电探测器和数字锁相放大电路的输入端， 所述数字锁相放大电路输出端将信号处理后发送给温度控制模块和电流控制 模块的输入端，所述温度控制模块和电流控制模块的将控制DFB激光发射器 的温度和电流。
优选的，所述PZT压电陶瓷片发生微振发送到惠斯通电桥进行检测。
一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，其特征在于：所述DFB激光发射器 的光束通过酒精分子时，光通量将发生变化，对于单一分散度的酒精分子, 光通量符合朗伯-比尔定理:
其中：
F——透过酒精分子后的光通量；
FO——原始光通量；
L——光束在酒精分子中通过的长度；
N——单位体积分子数；
r——酒精分子半径；
K——酒精分子的消光系数,K与酒精分子的颜色关系较大，当酒精分子的 种类不变时，K值不变；
当L与K为定值，且酒精分子的浓度很小时，(1)式可写成：
F＝FO(1-KNCr2L) (2)
即光通量的改变与酒精分子的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积成 线性关系，所以当测量了透过净气中的光通量的变化后，也就间接反映了酒 精分子量的变化，光通量的改变与酒精分子的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒 数的乘积即酒精分子浓度。
一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，包括以下步骤：
(1)DFB激光发射器将激光发射出去，当吸收池有酒精分子通过时，透 过酒精分子的光通量发生变化，而光通量的变化与光电二极管输出的毫伏数 一一对应；
(2)光电探测器的接收端接收DFB激光发射器输出端通过光纤传输过来 的激光，光电探测器将接收到的激光处理后通过输出端发送到数字锁相放大 电路的输入端，工控机将操控的数据发送给光电探测器和数字锁相放大电路， 数字锁相放大电路将接收到的信号进行分析处理，具体来说，通过探测扫描 到的二次谐波信号和一次谐波信号的比值进行浓度计算；
(3)若酒精分子数量过多，达到规定的上限值时，报警器报警，方向盘 两侧手握的地方设置的PZT压电陶瓷片发生微振和人体进行共振后的信号通 过惠斯通电桥进行放大检测，从而实现检测驾驶人员的实时心率。
优选的，所述DFB激光发射器输入电压为220V电源经过稳压器稳压变为 12V的电压。
优选的，所述工控机主要负责传感器信号的采集，酒精浓度计算并做出 判断。
(三)有益效果
本发明提供了一种多用途高灵敏度酒驾检测方法。具备以下有益效果：
该多用途高灵敏度酒驾检测方法，通过光通量的改变与酒精分子尺寸和 单位体积内的颗粒数的乘积成线性关系，所以，当测量了透过净气中的光通 量的变化后，也就间接反映了酒精分子的变化，光通量的改变与酒精分子的 颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积即灰尘浓度，达到了就驾驶人员进行 酒精检测的目的，并且通过方向盘对驾驶员的心率进行实时检测可以提高驾 驶员的驾车安全系数，减少因酒驾导致的事故，为文明社会做贡献。
附图说明
图1为本发明酒精分子检测的示意图；
图2为本发明激光路径的结构示意图；
图3为本发明心率检测的结构示意图；
图4为本发明不同酒精浓度下吸收光谱图；
图5为本发明方向盘布局的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种多用途高灵敏度酒驾检测 方法，包括：
PZT压电陶瓷片，微振发生单元；
惠斯通电桥，微振检测放大检测电路结构；
吸收池，吸收酒精分子用于检测；
DFB激光发射器，发射出用于酒精分子检测的激光源；
温度控制模块，用于控制DFB激光发射器温度的装置；
电流控制模块，用于控制DFB激光发射器的电流大小；
数字锁相放大电路，用于调制解调、频率合成、彩色副载波同步、图象 处理并可以对离散样值的实时处理；
光电探测器，由辐射引起被照射材料电导率发生改变，接收DFB激光发 射器发射出的激光；
工控机，对监测定位过程中各元件进行检测与控制。
光电探测器接收DFB激光发射器输出端通过光纤发出的激光，光电探测 器的输出端将信号发送给数字锁相放大电路的输入端，工控机的输出端将信 号发送到光电探测器和数字锁相放大电路的输入端，数字锁相放大电路输出 端将信号处理后发送给温度控制模块和电流控制模块的输入端，温度控制模 块和电流控制模块的将控制DFB激光发射器的温度和电流。
PZT压电陶瓷片发生微振发送到惠斯通电桥进行检测。
一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，其特征在于：DFB激光发射器的光束 通过酒精分子时，光通量将发生变化，对于单一分散度的酒精分子,光通量 符合朗伯-比尔定理:
其中：
F——透过酒精分子后的光通量；
FO——原始光通量；
L——光束在酒精分子中通过的长度；
N——单位体积分子数；
r——酒精分子半径；
K——酒精分子的消光系数,K与酒精分子的颜色关系较大，当酒精分子的 种类不变时，K值不变；
当L与K为定值，且酒精分子的浓度很小时，(1)式可写成：
F＝FO(1-KNCr2L) (2)
即光通量的改变与酒精分子的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积成 线性关系，所以当测量了透过净气中的光通量的变化后，也就间接反映了酒 精分子量的变化，光通量的改变与酒精分子的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒 数的乘积即酒精分子浓度。
一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，包括以下步骤：
(1)DFB激光发射器将激光发射出去，当吸收池有酒精分子通过时，透 过酒精分子的光通量发生变化，而光通量的变化与光电二极管输出的毫伏数 一一对应；
(2)光电探测器的接收端接收DFB激光发射器输出端通过光纤传输过来 的激光，光电探测器将接收到的激光处理后通过输出端发送到数字锁相放大 电路的输入端，工控机将操控的数据发送给光电探测器和数字锁相放大电路， 数字锁相放大电路将接收到的信号进行分析处理，具体来说，通过探测扫描 到的二次谐波信号和一次谐波信号的比值进行浓度计算；
(3)若酒精分子数量过多，达到规定的上限值时，报警器报警，方向盘 两侧手握的地方设置的PZT压电陶瓷片发生微振和人体进行共振后的信号通 过惠斯通电桥进行放大检测，从而实现检测驾驶人员的实时心率。
DFB激光发射器输入电压为220V电源经过稳压器稳压变为12V的电压。
工控机主要负责传感器信号的采集，酒精浓度计算并做出判断。
在使用时选用硅光电池，硅光电池的直径为25mm。扩散结构类型半导体 器件，使用温度为-55～110℃。在此温度范围内光电池转换成毫伏信号与其 接收的光通量成线性关系。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来 将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系 列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明 确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有 的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素， 并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同 要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。

Claims (7)

1.一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，其特征在于：包括：
PZT压电陶瓷片，微振发生单元；
惠斯通电桥，微振检测放大检测电路结构；
吸收池，吸收酒精分子用于检测；
DFB激光发射器，发射出用于酒精分子检测的激光源；
温度控制模块，用于控制DFB激光发射器温度的装置；
电流控制模块，用于控制DFB激光发射器的电流大小；
数字锁相放大电路，用于调制解调、频率合成、彩色副载波同步、图象处理并可以对离散样值的实时处理，并对接收的信号进行放大；
光电探测器，由辐射引起被照射材料电导率发生改变，接收DFB激光发射器发射出的激光；
工控机，对监测定位过程中各元件进行检测与控制。
2.根据权利要求1所述的一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，其特征在于：所述光电探测器接收DFB激光发射器输出端通过光纤发出的激光，所述光电探测器的输出端将信号发送给数字锁相放大电路的输入端，所述工控机的输出端将信号发送到光电探测器和数字锁相放大电路的输入端，所述数字锁相放大电路输出端将信号处理后发送给温度控制模块和电流控制模块的输入端，所述温度控制模块和电流控制模块的将控制DFB激光发射器的温度和电流。
3.根据权利要求1所述的一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，其特征在于：所述PZT压电陶瓷片发生微振发送到惠斯通电桥进行检测。
4.一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，其特征在于：所述DFB激光发射器的光束通过酒精分子时，光通量将发生变化，对于单一分散度的酒精分子,光通量符合朗伯-比尔定理:
其中：
F——透过酒精分子后的光通量；
FO——原始光通量；
L——光束在酒精分子中通过的长度；
N——单位体积分子数；
r——酒精分子半径；
K——酒精分子的消光系数,K与酒精分子的颜色关系较大，当酒精分子的种类不变时，K值不变；
当L与K为定值，且酒精分子的浓度很小时，(1)式可写成：
F＝FO(1-KNCr2L) (2)
即光通量的改变与酒精分子的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积成线性关系，所以当测量了透过净气中的光通量的变化后，也就间接反映了酒精分子量的变化，光通量的改变与酒精分子的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积即酒精分子浓度。
5.一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)DFB激光发射器将激光发射出去，当吸收池有酒精分子通过时，透过酒精分子的光通量发生变化，而光通量的变化与光电二极管输出的毫伏数一一对应；
(2)光电探测器的接收端接收DFB激光发射器输出端通过光纤传输过来的激光，光电探测器将接收到的激光处理后通过输出端发送到数字锁相放大电路的输入端，工控机将操控的数据发送给光电探测器和数字锁相放大电路，数字锁相放大电路将接收到的信号进行分析处理，具体来说，通过探测扫描到的二次谐波信号和一次谐波信号的比值进行浓度计算；
(3)若酒精分子数量过多，达到规定的上限值时，报警器报警，方向盘两侧手握的地方设置的PZT压电陶瓷片发生微振和人体进行共振后的信号通过惠斯通电桥进行放大检测，从而实现检测驾驶人员的实时心率。
6.根据权利要求5所述的一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，其特征在于：所述DFB激光发射器输入电压为220V电源经过稳压器稳压变为12V的电压。
7.根据权利要求5所述的一种多用途高灵敏度酒驾检测方法，其特征在于：所述工控机主要负责传感器信号的采集，酒精浓度计算并做出判断。
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