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酒精检测传感器 两种常用的呼气酒精检测传感器

发布时间:2024-10-06 14:10:49

两种常用的呼气酒精检测传感器

从理论上来说,要判断一个人是否酒后驾驶,最准确的方法应该是检查驾驶人员血液中的酒精含量,但这种方法在实际执法过程中不太容易实现。

不过,由于人饮酒后酒精通过消化系统被人体吸收,经过血液循环,约有90%的酒精通过肺部呼气排出,因此测量呼气中的酒精含量,也可以判断其是否饮酒。

根据国标GB19522-2010,车辆驾驶人员呼气酒精含量按1:2200的比例关系换算成血液酒精含量,即呼气酒精含量值乘以2200等于血液酒精含量值。

基于此,目前全世界绝大多数国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测,以确定被测量者体内酒精含量的多少。当前普遍使用的酒精测试仪分为燃料电池型(电化学型)和半导体型两大类。

燃料电池型(电化学型)

燃料电池型呼气酒精测试仪采用燃料电池酒精传感器作为气敏元件,它属于电化学类型, 因此又称为电化学型。

燃料电池酒精传感器采用贵金属白金作为电极, 酒精和氧气在工作电极和对电极上发生相应的氧化还原反并释放电荷形成电流,产生的电流大小与酒精浓度成正比并遵循法拉第定律。通过测试电流的大小即可判定酒精浓度的高低。

半导体型

半导体型采用所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2),当酒精传感器所处环境中存在酒精蒸汽时,气体传感器的电导率随空气中酒精气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。

半导体型具有外形小巧、低成本、长寿命等特点,燃料电池型具有功耗低、精度和灵敏度高等特点。

二者应用上的区别

半导体型酒精测试仪的最大优点是价格低廉,只有燃料电池型的几分之一,但精度却没有燃料电池型的好,所以通常用在要求不高的场合,如自我检测,或一般性定性检测。

而作为执法或者处罚依据的人体酒精含量检测,应该使用能够满足相关标准的燃料电池型酒精检测仪器,以提高准确性和执法效率。

随着使用场景和应用需求的不断变化,各类消费型电子产品上也会用到酒精检测传感器,这就对传感器提出了更高的微型化、集成化的需求。利用MEMS工艺制作的酒精传感器,具有尺寸小、功耗低、灵敏度高、响应恢复快、驱动电路简单、稳定性好、寿命长等特点,在手机/电脑等消费类子产品中应用检测所处场所的乙醇蒸汽、机动车驾驶人员及其他风险作业人员的酒后监督等方面也有着广泛应用。

MEMS酒精气体传感器GM-302B

查酒驾有新利器“耳套”传感器可实时检测血液中酒精含量

利用一种专用“耳套”传感器,可通过皮肤准确测量血液酒精含量。据自然科研旗下《科学报告》杂志6月10日发表的一项工程学原理验证研究显示,一种新研发的佩戴在耳部的新装置,可以通过佩戴者的皮肤无创检测其血液酒精含量的实时变化。

酒精检测仪现已为人们所熟知,检测的方式通常分为两种:一种是检测人体的血液酒精浓度,另一种是检测呼气酒精浓度。理论上讲,要准确判断是否摄入酒精或摄入酒精超标,最准确的方法应该是检查对象血液中的酒精含量。但在实际应用的场景中,譬如说违法行为处理或者公路交通例行检查中,要现场抽取血液被认为是不现实的,因此现阶段最常见也最简单可行的方法是现场检测呼气中的酒精含量。但同时,科学家也在探求其他的准确检测血液酒精含量的方式。

日本东京医科齿科大学研究人员三林浩二及其同事此次设计的这个装置,包含一个经过改良的商用耳套和一个乙醇气体传感器,“耳套”负责收集佩戴者耳部皮肤释放的气体,传感器则会在检测到乙醇气体时发光,光强可用于计算乙醇浓度。

研究团队先让三位男性志愿者按含酒精0.4克/公斤体重的剂量饮酒,再利用他们的装置对三位志愿者耳朵释放的乙醇气体持续监测了140分钟。团队还利用另一个乙醇气体传感器和一个装置在固定间隔检测了志愿者呼气中的乙醇浓度,该装置包含的试剂会在乙醇暴露下变色。

研究人员发现,所有志愿者耳朵和呼气释放的乙醇浓度随时间的变化非常相似。之前有分析显示,呼气和血液中的乙醇浓度具有相关性,因此这也表明该装置未来或能取代酒精检测仪,估算血液酒精含量。

在以往使用呼气检测时,要求被测者口含吹管深吸气后再以中等力度呼气达3秒钟以上,呼气中的酒精含量与血液中的酒精含量有相应关系式可以表达。之前也有装置通过手部检测血液酒精含量,以此作为替代呼气检测的无创手段,但现在认为,耳朵释放的平均最大乙醇浓度是手部皮肤释放浓度的两倍,而且无需像呼气检测那样向嘴里插入吹管。这项研究结果表明,耳朵可能是这类酒精检测的一个更合适的部位。

来源:科技日报

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