CN109001204A - 一种酒精检测仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种酒精检测仪，包括用于向车辆的驾驶室内发射探测激光的激光器模组；用于接收反射激光的接收器；与接收器连接、用于根据反射激光计算得到反射激光的强度，并根据反射激光的强度得到驾驶室内的酒精浓度的处理模块。本申请的酒精检测仪利用激光器模组向车辆驾驶室内发射探测激光，接收器接收反射激光，处理模块根据反射激光计算得到反射激光的强度，由于酒精浓度不同时，反射激光的强度也不同，根据计算得到的反射激光的强度，就可以得到车辆驾驶室内的酒精浓度。本申请利用激光进行酒精浓度的检测，无需驾驶员停车，也无需与驾驶员直接接触，即使车辆较多时，对车辆驾驶员进行一一检测也不会影响交通，使得检测更简单、更高效。

Description

一种酒精检测仪

技术领域

本申请涉及信号检测与处理技术领域，特别是涉及一种酒精检测仪。

背景技术

酒精检测仪是交通警察执法时检测驾驶员饮酒情况的工具，交通警察利用它可以有效地减少交通事故的发生。

目前，交警在检测驾驶员体内的酒精含量时主要通过血液化验、呼气检测以及酒精试纸检测等酒精监测仪，但是，这些酒精检测仪均需要驾驶员停车，并通过与驾驶员直接接触来实现检测的目的，在车辆较多的情况下，如果对车辆的驾驶员一一检测，就容易引起交通堵塞，降低了交通效率，如果仅对个别车辆的驾驶员进行检测，执法效果就会受到影响。

因此，如何提供一种能解决上述技术问题的方案，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种酒精检测仪，无需驾驶员停车，也无需与驾驶员直接接触，即使在车辆较多时，对车辆的驾驶员进行一一检测也不会影响交通，使得酒精检测更简单、更高效。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种酒精检测仪，包括：

用于向车辆的驾驶室内发射探测激光的激光器模组；

用于接收反射激光的接收器；

与所述接收器连接、用于根据所述反射激光计算得到所述反射激光的强度，并根据所述反射激光的强度得到所述驾驶室内的酒精浓度的处理模块。

优选地，所述处理模块包括：

与所述接收器连接、用于将所述反射激光转换为电信号的光电探测器；

与所述光电探测器连接、用于根据所述电信号计算所述反射激光的强度，并根据所述反射激光的强度，以及预先标定的反射激光的强度和酒精浓度的对应关系得到所述驾驶室内的酒精浓度的处理器。

优选地，所述激光器模组包括：

用于产生所述探测激光的激光器；

用于对所述探测激光进行准直的准直透镜；

分别与所述激光发射器和所述准直透镜连接、用于将所述探测激光传递至所述准直透镜的激光传输模块。

优选地，所述激光传输模块为单模光纤。

优选地，所述接收器包括接收光学透镜和与所述接收光学透镜连接的集光器；

所述集光器用于汇聚所述接收光学透镜接收的所述反射激光。

优选地，所述光电探测器为InGaAs光电探测器。

优选地，所述根据所述电信号计算所述反射激光的强度的过程具体为：

将所述电信号滤波，并转换为对应的数字信号；

通过对所述数字信号进行锁相干涉，得到所述反射激光的强度。

优选地，该酒精检测仪还包括：

与所述处理器连接、用于当所述驾驶室内的酒精浓度超过预设阈值时发出告警的提示装置。

优选地，该酒精检测仪还包括：

与所述处理器连接、用于当所述驾驶室内的酒精浓度超过所述预设阈值时获取所述车辆的车牌图像的图像采集器。

优选地，所述处理器为微处理器MCU。

本申请提供了一种酒精检测仪，包括用于向车辆的驾驶室内发射探测激光的激光器模组；用于接收反射激光的接收器；与接收器连接、用于根据反射激光计算得到反射激光的强度，并根据反射激光的强度得到驾驶室内的酒精浓度的处理模块。

本申请的酒精检测仪利用激光器模组向车辆驾驶室内发射探测激光，接收器接收反射激光，处理模块根据反射激光计算得到反射激光的强度，由于酒精浓度不同时，反射激光的强度也不同，根据计算得到的反射激光的强度，就可以得到车辆驾驶室内的酒精浓度。由于本申请利用激光进行酒精浓度的检测时，检测速度非常快，无需驾驶员停车，也无需与驾驶员直接接触，即使在车辆较多时，对车辆的驾驶员进行一一检测也不会影响交通，使得酒精检测更简单、更高效。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种酒精检测仪的结构示意图；

图2为本申请所提供的一种酒精检测仪的工作原理示意图；

图3为本申请所提供的另一种酒精检测仪的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种酒精检测仪，无需驾驶员停车，也无需与驾驶员直接接触，即使在车辆较多时，对车辆的驾驶员进行一一检测也不会影响交通，使得酒精检测更简单、更高效。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请所提供的一种酒精检测仪的结构示意图，包括：

用于向车辆的驾驶室内发射探测激光的激光器模组1；

用于接收反射激光的接收器2；

与接收器2连接、用于根据反射激光计算得到反射激光的强度，并根据反射激光的强度得到驾驶室内的酒精浓度的处理模块3。

首先需要说明的是，为了保证检测的准确性，本申请的酒精检测仪对密闭的驾驶室的检测效果最好，这里的密闭指车辆的车窗关闭的情况下，防止空气对流过快影响检测结果。

具体地，为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供了一种能够在远距离非接触条件下，对密闭的车辆驾驶室内微量的酒精气体实现高精度检测的酒精检测仪，包括激光器模组1、接收器2和处理模块3，其中，本申请的激光器模组1可以为包括DFB(Distributed Feedback Laser，分布式反馈激光器)激光器及其驱动电路和温控电路的结构，用于发射特定波长的探测激光。这里的探测激光在空气中传播时几乎不受其他气体分子的影响，但是很容易被酒精分子吸收，当空气中的酒精分子含量越多，即酒精浓度越大，被吸收的激光越多，反射激光越少。

相应地，本申请可以采用波长调制光谱的方法调制探测激光的波长，将激光频率(几KHz-几MHz)调制到小于探测气体目标谱线的半宽，发射激光通过温控调制成特定波长的探测激光并发射出去。如图2所示，调制得到的探测激光束穿透车窗侧面玻璃入射到车内，入射的激光束与酒精气体碰撞产生具有特征吸收峰的激光回波，再经另一面侧面车窗玻璃反射到酒精探测仪的接收器2，根据接收到的反射激光，处理模块3经过数据处理得到驾驶室内酒精气体的浓度值。由此实现对行驶中的车辆的驾驶室内酒精浓度的远距离、非接触式检测，可以由此快速判断是否存在酒驾的行为。

还需要说明的是，本申请对行驶中的车辆进行检测时，由于激光传播的速度非常快，即使车辆以很快的速度行驶，也与激光传播的速度相差几个数量级，从激光发射到反射回来的时间，车辆移动距离也就几厘米而已，因此，车辆的行驶速度并不会影响接收器2对反射激光的接收。

此外，这里的激光器模组1可以有多种结构，本申请在此不做限定。接收器2可以为各种类型的光学镜头，本申请在此不做特别的限定。处理模块3可以为硬件结构，也可以为硬件配合软件的结构，本申请在此不做特别的限定。

本申请提供了一种酒精检测仪，包括用于向车辆的驾驶室内发射探测激光的激光器模组；用于接收反射激光的接收器；与接收器连接、用于根据反射激光计算得到反射激光的强度，并根据反射激光的强度得到驾驶室内的酒精浓度的处理模块。

本申请的酒精检测仪利用激光器模组向车辆驾驶室内发射探测激光，接收器接收反射激光，处理模块根据反射激光计算得到反射激光的强度，由于酒精浓度不同时，反射激光的强度也不同，根据计算得到的反射激光的强度，就可以得到车辆驾驶室内的酒精浓度。由于本申请利用激光进行酒精浓度的检测时，检测速度非常快，无需驾驶员停车，也无需与驾驶员直接接触，即使在车辆较多时，对车辆的驾驶员进行一一检测也不会影响交通，使得酒精检测更简单、更高效。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，处理模块3包括：

与接收器2连接、用于将反射激光转换为电信号的光电探测器31；

与光电探测器31连接、用于根据电信号计算反射激光的强度，并根据反射激光的强度，以及预先标定的反射激光的强度和酒精浓度的对应关系得到驾驶室内的酒精浓度的处理器32。

具体地，请参考图3，图3为本申请所提供的另一种酒精检测仪的结构示意图，考虑到检测的灵敏性和快速性，本申请的处理模块3可以为由光电探测器31和处理器32构成的结构，其中，光电探测器31可以将反射激光进行光电转换得到对应的电信号；处理器32可以对电信号进行滤除噪声、放大以及锁相干涉等处理，进而根据电信号计算得到反射激光的强度，最终获得驾驶室内的酒精浓度。可见，本申请去除了人为因素对检测结果的影响，同时检测手段具备隐蔽性的特点，不影响正常的交通运行。

需要说明的是，这里的反射激光的强度和酒精浓度的对应关系是可以通过预先标定得到的，当然，也可以通过其他方式获得驾驶室内的酒精浓度，本申请在此不做特别的限定。

此外，在计算反射激光的强度时，可以采用精确度高的锁相相干方法，也可以采用其他方法，例如滤波器法和低噪声放大电路方法等，本申请在此不做特别的限定。

还需要说明的是，本申请的处理模块3可以为本实施例所介绍的结构，还可以为其他结构，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，激光器模组1包括：

用于产生探测激光的激光器11；

用于对探测激光进行准直的准直透镜12；

分别与激光发射器和准直透镜12连接、用于将探测激光传递至准直透镜12的激光传输模块13。

具体地，请参考图3，考虑到探测激光应尽量全部发射到驾驶室内，以进一步提高检测的准确性，本申请的激光器模组1包括激光器11、激光传输模块13和准直透镜12，其中，准直透镜12能将来自孔径栏中的光线变成一束平行的准直光柱，以将探测激光更多地发射至驾驶室内。本申请利用激光器模组1发射的探测激光进行酒精浓度的检测，这种检测手段具有隐蔽性，酒精检测仪在每次使用前也无需校准，检测更加准确、方便。

此外，这里的激光器11可以为DFB激光器，内部设置有驱动电路和温控电路；也可以为其他，本申请在此不做特别的限定。这里的激光传输模块13可以将探测激光传递至准直透镜12，激光传输模块13可以为单模光纤，也可以为其他，本申请在此不做特别的限定。本申请的激光器模组1可以为上述的结构，也可以为其他结构，例如不含准直透镜12的结构，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，激光传输模块13为单模光纤。

具体地，考虑到传输距离和传输效果，本申请的激光传输模块13可以为支持更长传输距离，信号畸变率很低的单模光纤，进一步提高检测的准确性。

需要说明的是，本申请的激光传输模块13可以为单模光纤，也可以为多模光纤或者其他，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，接收器2包括接收光学透镜21和与接收光学透镜21连接的集光器22；

集光器22用于汇聚接收光学透镜21接收的反射激光。

具体地，本申请的接收器2包括接收光学透镜21和集光器22，其中，本申请的接收光学透镜21可以为大口径低畸变的光学透镜，这样，大口径可以接收较多的光信号，使得计算得到的反射激光的强度更准确，低畸变可以防止接收的反射激光发生畸变，影响后续的计算，最终导致检测的酒精浓度不准确。集光器22可以将反射激光汇聚到光电探测器31或者处理模块3，以对光信号(反射激光)进行处理。

此外，本申请的接收光学透镜21除了本实施例的大口径低畸变光学透镜外，也可采用菲涅尔透镜或者其他的光学透镜，本申请在此不做特别的限定。本申请的接收器2可以为上述的结构，也可以为其他结构，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，光电探测器31为InGaAs光电探测器。

具体地，为了保证检测的准确性和灵敏性，本申请的光电探测器31可以为InGaAs光电探测器，InGaAs光电探测器将反射激光转换为电信号，本申请的光电探测器31还可以为其他的类型，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，根据电信号计算反射激光的强度的过程具体为：

将电信号滤波，并转换为对应的数字信号；

通过对数字信号进行锁相干涉，得到反射激光的强度。

具体地，在计算反射激光的强度时，本申请可以先对电信号进行滤波处理，然后通过调理电路和模数转换电路将滤波后的光信号转换成方便进行锁相干涉的数字信号(电信号)，其中，调理电路可以实现信号放大和电平匹配等功能，以适合模数转换电路的输入，模数转换电路可以将模拟量的电信号转换为对应的数字信号。根据锁相相干检测的原理，采用由科斯塔斯锁相环逻辑构成的锁相环进行锁相干涉，当满足锁相干涉的条件时，根据锁相环同相通道信号的强度和正交通道信号的强度，经过平方、求和以及开根号运算，得到反射激光的强度。

本申请的这种检测方式能够大大提高信噪比，使反射回来的较弱的反射激光能被精确地检测到，检测结果准确，检测灵敏度高。

当然，在计算反射激光的强度时，除了本实施例介绍的方式外，还可以采用其他方式，例如滤波器法和低噪声放大电路方法等，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，该酒精检测仪还包括：

与处理器32连接、用于当驾驶室内的酒精浓度超过预设阈值时发出告警的提示装置。

具体地，在检测完成后，为了进一步对酒驾的车辆驾驶员进行管理，本申请还可以通过酒精检测仪的提示装置给执法人员进行告警提示，根据获得的酒精浓度，处理器32进一步判断驾驶室内的酒精浓度是否超过预设阈值，若是，处理器32控制提示装置发出告警提示，例如发出“酒精浓度已超标”的语音提示，或者发出其他告警声音提示。

此外，本申请的提示装置可以为语音提示装置，一般地，语音提示非常清楚直观，提示效果更理想。当然，提示装置可以为语音提示装置，也可以为声光报警器、蜂鸣器、指示灯或者其他，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，该酒精检测仪还包括：

与处理器32连接、用于当驾驶室内的酒精浓度超过预设阈值时获取车辆的车牌图像的图像采集器。

具体地，考虑到执法的方便性，本申请可以在车道的前方设置上图像采集器，在车道的一侧设置酒精检测仪的检测主体，当驾驶室内的酒精浓度超过预设阈值时，处理器32控制图像采集器采集车辆的车牌图像，并可以保存车牌图像，可以防止车辆逃逸无法追责的情况。

此外，本申请的图像采集器可以为摄像头，也可以为摄像机，还可以为扫描仪或者其他，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，处理器32为微处理器MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)。

具体地，考虑到处理器32的处理效率和性能，本申请的处理器32可以为MCU，MCU除了性能好，处理效率高以外，成本也比较低，性价比高。

需要说明的是，本申请的处理器32可以为MCU，还可以为STM32、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他，本申请在此不做特别的限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种酒精检测仪，其特征在于，包括：

用于向车辆的驾驶室内发射探测激光的激光器模组；

用于接收反射激光的接收器；

与所述接收器连接、用于根据所述反射激光计算得到所述反射激光的强度，并根据所述反射激光的强度得到所述驾驶室内的酒精浓度的处理模块。

2.根据权利要求1所述的酒精检测仪，其特征在于，所述处理模块包括：

与所述接收器连接、用于将所述反射激光转换为电信号的光电探测器；

与所述光电探测器连接、用于根据所述电信号计算所述反射激光的强度，并根据所述反射激光的强度，以及预先标定的反射激光的强度和酒精浓度的对应关系得到所述驾驶室内的酒精浓度的处理器。

3.根据权利要求2所述的酒精检测仪，其特征在于，所述激光器模组包括：

用于产生所述探测激光的激光器；

用于对所述探测激光进行准直的准直透镜；

分别与所述激光发射器和所述准直透镜连接、用于将所述探测激光传递至所述准直透镜的激光传输模块。

4.根据权利要求3所述的酒精检测仪，其特征在于，所述激光传输模块为单模光纤。

5.根据权利要求2所述的酒精检测仪，其特征在于，所述接收器包括接收光学透镜和与所述接收光学透镜连接的集光器；

所述集光器用于汇聚所述接收光学透镜接收的所述反射激光。

6.根据权利要求2所述的酒精检测仪，其特征在于，所述光电探测器为InGaAs光电探测器。

7.根据权利要求2-6任一项所述的酒精检测仪，其特征在于，所述根据所述电信号计算所述反射激光的强度的过程具体为：

将所述电信号滤波，并转换为对应的数字信号；

通过对所述数字信号进行锁相干涉，得到所述反射激光的强度。

8.根据权利要求2所述的酒精检测仪，其特征在于，该酒精检测仪还包括：

与所述处理器连接、用于当所述驾驶室内的酒精浓度超过预设阈值时发出告警的提示装置。

9.根据权利要求2所述的酒精检测仪，其特征在于，该酒精检测仪还包括：

与所述处理器连接、用于当所述驾驶室内的酒精浓度超过所述预设阈值时获取所述车辆的车牌图像的图像采集器。

10.根据权利要求2所述的酒精检测仪，其特征在于，所述处理器为微处理器MCU。