确定人体酒精浓度最准确的方法是直接测量血液中的酒精浓度。但这种办法有明显的缺陷:测量过程复杂,技术难度高。实际中最常用的办法是测量人呼出气体中的酒精浓度。统计研究结果证明,一个人深吸气后以中等力度呼气二到四秒,呼出的气体就是肺部深处的气体。肺部深处的气体酒精浓度大概是血液中酒精浓度的2200倍。因此,简单卫生的测量呼出气体里的酒精浓度就可以大致测定人的饮酒量。20320
酒精检测仪按原理的不同主要有以下几类。
(1)电化学型。
使用白金作为电极,然后在一个被特种催化剂填满的燃料室中吹入定量待测气体,燃料室内的酒精经过完全燃烧后就会在两个电极上产生电压。这样就产生了和气体中酒精浓度成正比的电压。有体积小、精度高、操作简单等特点,但价格昂贵,生产困难。
(2)红外线型。
研究证明,人体皮肤对红外线的吸收量是和人体内酒精浓度密切相关的。这种检测仪就是利用此原理制成的。但是这种结构复杂,使用不方便,未得到广泛使用。
(3)气体色谱分析型、比色型。
这两种仪器价格昂贵,很难得到实际应用。
(4)半导体型。
采用只对特定气体敏感的半导体器件用作传感器。当某种N型半导体氧化物暴露在大气当中时,它就会吸附氧气分子,其内部载流电子的数量就会变少,其电阻就会变大。若空气中存在某种特定气体,它与吸附的氧气发生恢复性反应,使半导体内部的载流电子数量恢复上涨,其电阻就会减小。半导体-氧化物传感器便是通过此现象测量某种特定气体的浓度。此半导体器件的电阻值和其敏感气体浓度有直接关系。被测气体中该种特定敏感气体浓度越高,其电阻值就会越低。有可恢复性好、灵敏度高等优点。
由于有成本和实际应用方便等因素要考虑,现在使用最广泛的还是燃料电池型(电化学)。电化学型有测量精度高,稳定性优良,抗干扰性好等优点。但是其缺点也很明显。由于其结构要求非常精密,制作难度非常高,目前世界上只有欧美等少数几个发达国家掌握其生产技术。其材料成本也很高,造成其价格昂贵,一般只是在交警执法检查酒驾时使用,难以大规模在社会上推广使用。
便于民用推广的应该是微变氧化物半导体型酒精检测仪。半导体型具备敏捷的响应恢复特性和良好的灵敏度,并且只对酒精蒸汽敏感,不受烟气、雾霾颗粒等非酒精物质的干扰,耗能很低、寿命长久。制作结构简单,成本低廉。
为此,本文设计了一款以半导体型酒精传感器和微控制器为核心的简易酒精检测仪。
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