CN2308896Y

CN2308896Y - 红外型呼出气体酒精含量探测器

Info

Publication number: CN2308896Y
Application number: CN 97221566
Authority: CN
Inventors: 梁志刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2007-07-25

Abstract

本实用新型属于计量仪器技术领域。本实用新型提出的一种红外型呼出气体酒精含量探测器,包括一不分光式红外线分析器,其特征在于还包括安装在所说红外线分析器的进气口上的体温恒温取气管路和装于取气管路出口端的压力传感器,以及与该分析器相连的PC计算机。本实用新型具有测量精度高,可靠性好,抗干扰力强,测试结果直观、快捷等优点。

Description

红外型呼出气体酒精含量探测器

本实用新型属于计量仪器技术领域，特别涉及检测呼出气体中酒精含量的探测器的结构设计。

呼出气体酒精检测仪包括以下各种类型：

化学颜色指示剂型呼出气体酒精检测比对法测试器，由于其高消耗已为世界各国所淘汰。

电子法主要有两种：一是金属氧化物半导体气敏元件呼出气体含有酒精检测仪，另一种是燃料电池式呼出气体酒精含量检测仪。

金属氧化物半导体气敏元件呼出气体含有酒精检测仪，由于其易受其它气体干扰，尤其是这种传感器对湿度非常敏感，很难排除它的影响，并且其比较短的输出衰落周期和相对较小的线性区段，使它的测量准确性差，近年来也相继为各国列为取消品种。

燃料电池式呼出气体数字化酒精含量检测仪，目前为世界各国所选用，但是它需要经常校准，校准周期为一至六个月。为了较为精确的测量呼出气体的酒精含量，必需使用保证采样气体体积每次一样的技术手段，并且由于燃料电池的特性，使得在连续测量时输出数据会有下降的现象，因此测量结果受到程序编写的很大影响。所以在法制发展比较充分的国家中，也只用作现场区分违章人员作用。

本实用新型的目的在于为克服已有技术的不足之处，设计出一种应用红外气体分析器解决呼出气体酒精含量的检测方法的测量仪器，使其具有测量精度高，可靠性好，抗干扰力强，测试结果直观、快捷等优点。

本实用新型提出的一种红外型呼出气体酒精含量探测器，包括一不分光式红外线分析器，其特征在于还包括安装在所说红外线分析器的进气口上的体温恒温取气管路和装于取气管路出口端的压力传感器，以及与该分析器相连的PC计算机。所说的恒温取气管路可由带有一喇叭形开口的取气口，与取气口相连并与喇叭形开口相通的内输气管，置于内输气管外壁上的加热元件及恒温电路，及套于内输气管外的外保护管。所说的恒温电路可为过零触发的可控硅控温电路。所说的PC计算机内插有A/D采样板和I/O接口板，还可配有声卡和解压卡，以及在存储器中存贮有自记忆自适应数字控制程序。

实用新型具有如下优点和积极效果：

其一，本实用新型使用以在红外能谱上的不同分布点来区分探测气体中是否含有酒精这种物质及酒精含量是多少的方法。因而象碳酸饮料、大蒜的气味、吸烟后的呼出气体、食用醋等等的测量干扰在根本上得到了避免。

其二，由于在本实用新型中使用个人计算机的测量和控制的方式，因此可以在吹气的全过程得到与吹气过程对应的测量数据，这样在测试中就可以很方便的取得包括肺底部的气体数据。因而本仪器有很高的测试重复性，和与血液中酒精含量的一致性。

其三，在本实用新型中为提高测量精度在取气管路上采用体温(如37℃)恒温的技术措施，使得在通常测量方法中出现的冷凝、吸附等现象不复存在。

其四，本实用新型应用压力传感器的压力输出数据变化来测量呼出气体的压力和体积。根据压力传感器的压力输出数据和持续时间来确定受试人的吹气过程是否符合规定，并以此来决定输出数据是否有效。

其五，在本实用新型中应用过零触发的可控硅控制温度的电子电路，是因为相角控制方法会对测控系统带来很大的干扰，严重影响测量的精确性。

其六，本实用新型采用自记忆自适应数字控制技术，即计算机把每次测量时控制过程记录下来，在下次开机时把历史的控制过程引入本次测控方案，以便由计算机自己进行优化控制。

其七，在实用新型中使用多媒体声像技术作为在线使用帮助和执法程序演示，是本仪器的突出优点。因为本类测量仪器的操作过程很复杂，又是一个进行行政执法的应用仪器，面对的是普通的群众，文化水平参差不齐，使用这种方法可以有效的提高行政执法的严密性，用生动的音响和画面来介绍本仪器的使用方法与行政执法的规定执行程序。

附图简要说明：

图1为本实用新型实施例总体结构示意图。

图2为本实施例中的红外光学分析器分析工作原理图。

图3为本实施例恒温取气管路结构示意图。

图4为本实施例控温电路控制逻辑原理图。

图5为本实施例A/D转换板电路原理图。

图6为本实施例I/O接口板电路原理图。

本实用新型设计出一种红外型呼出气体酒精含量探测器实施例，其结构如图1～6所示，结合各附图分别描述如下：

本实施例总体结构如图1所示，本实施例采用红外气体分析仪中的不分光式红外线分析器，并保留红外气体分析仪电子电路中的数据放大器之前的全部电子电路，在该分析器的进气口处连接恒温取气管路12，在其数据放大器10后连接PC机即构成红外型呼出气体酒精含量探测器。

本实施例采用的不分光式红外线分析器，包括：同步马达1，红外辐射源2，调制切光片3，气室参比边4，气室分析边5，压力补偿毛细管6，薄膜微音器7，前吸收室8，检测器9，数据放大器10，后吸收室11。图中，不分光式红外线分析器带有薄膜微音器7的检测器9，检测器由两个吸收室组成，两个吸收室互相气密(不考虑平衡孔)，在光学上是串联的。先进入辐射的称为前吸收室8，后面的称后吸收室11。前吸收室由于较薄主要吸收能带中心的能量，而后吸收室则吸收余下的两侧能量。检测器9的容积设计成使两部分吸收的能量相等，从而使两室内气体受热产生相同振幅的压力脉冲。当被分析气体进入气室的分析边5时，谱带中心的红外辐射能量在气室中首先被吸收掉，导致前吸收室的压力脉冲减弱，因此两气室之间的压力平衡被破坏，所产生的压力脉冲通过毛细管6加在差动式薄膜微音器7上，被转换为电容的变化。它的工作原理框图如附图2。通过放大器10把这些变化变成与浓度成比例的直流测定值。读取此数据即为所测气体中酒精浓度。

在本实施例中应用的个人计算机，其中CPU应该在386以上，装上分辩率10Bit以上的、不少于2个通道的AD采样板，16路以上的I/O接口板，4M以上内存，40M以上硬盘，VAG以上单色或彩色显示器。

在测量人的呼吸气体时，因为存在取气管路与呼出气体的温差，因此会在取气管路中出现冷凝、吸附等现象，影响测量结果的精度；为提高测量精度，本实施例在取气管路上采用接近人体体温(37℃)的温度恒温的技术措施，来保证测试时的精度。本实施例使用的恒温取气管路结构如附图3所示，包括取气口21，外波纹保护管22，加热元件23，内输出气管24。压力传感器25和恒温电路板26。

本实施例应用压力传感器的压力输出数据变化来测量呼出气体的压力和体积。根据压力传感器的压力输出数据和持续时间来确定受试人的吹气过程是否符合规定，并以此来决定呼出气体酒精含量控制器的输出数据是否有效。

在本实施例中应用过零触发的可控硅控制温度的电子电路与自记忆自适应数据控制技术相结合的节能温度测控方式。控制原理如附图4所示。过零触发的可控硅控制温度的电子电路是用控制电源整个周波数量的方式来达到控制温度的目的，即控制施加在加热元件上的电源周波个数来控制温度。图中动力电源VFF通过元件D2D3R3U2A在50Hz正弦周波电压的过零点，产生一个负脉冲。89C2051单片CPU在每一个负脉冲到来时产生一次中断。在中断序列中，奇数读U3，偶数读U4。U3和U4传递的是由PC机向控温系统送来的温度数据。CPU根据这个数据通过U2E或是U2B向Q1或Q2送出一个持续时间不少于5mS的正脉冲，或不送脉冲，在有脉冲时触发可控硅元件导通，达到控制温度的目的。

本实施例采用的自记忆自适应数字控制技术是指在本探测器中应用了一种“数据库”的控制程序，通过该程序在本探测仪器第一次工作时把这次测控过程中的环境温度、控制参数、全波加热时间、系统加热超调时间记录到数据库中。下次系统工作时在有相同的环境温度时直接调用“数据库”控制参数，并根据数据库中超调时间对系统全波加热时间作相应的修改，即从系统全波加热时间中扣除系统加热超调时间作为开始减少加热周波数的开始时间，同时把这些数据记录到数据库中。每次探测器工作时就进行一次调整直到消除系统加热超调，从而达到节能的目的。该程序予先编制好后，存入PC机的存储器中。

在本实施例中安装有市售的“声卡”和“解压卡”与相应的驱动软件即可使用多媒体声像技术作为在线使用帮助和执法程序演示。“在线使用帮助”是指操作人员在操作本仪器时，针对测量仪器使用的方法而提供的声像解说。它的对象是交通警察和仪器操作员，他们的文化水平参差不齐，在应用本仪器时用多媒体声像技术作为仪器的使用介绍。可以简化操作员了解仪器使用要求的过程。“执法程序”是指本仪器提供的一种使用多媒体声像技术演示交通法规的能力。同时针对交通警察执法人员提供执法程序的声像技术演示，能有效的提高行政执法水平。使用这种方法可以有效的提高行政的严密性，用生动的音响和画面介绍本仪器的使用方法与行政执法的规定执行程序。这是本实施例的一个突出优点。

Claims

1、一种红外型呼出气体酒精含量探测器，包括一不分光式红外线分析器，其特征在于还包括安装在所说红外线分析器的进气口上的体温恒通取气管路和装于取气管路出口端的压力传感器，以及与该分析器相连的PC计算机。

2、如权利要求1所述的探测器，其特征在于，所说的恒温取气管路由带有一喇叭形开口的取气口，与取气口相连并与喇叭形开口相通的内输气管，置于内输气管外壁上的加热元件及恒温电路，及套于内输气管外的外保护管。

3、如权利要求2所述的探测器，其特征在于，所说的恒温电路为过零触发的可控硅控温电路。

4、如权利要求1、2或3所述的探测器，其特征在于所说的PC计算机内有A/D采样板和I/O接口板，还配有声卡和解压卡，以及在存储器中存贮有自记忆和自适应数字控制程序。