一种基于红外光谱分析的酒精检测器及方法技术

本发明专利技术涉及一种基于红外光谱分析的酒精检测器及方法。解决现有采用燃料电池型传感器检测气体酒精浓度，成本高，不能进行连续的测试，检测效率低的问题。检测器包括处理单元、显示单元、定时检测单元、气体红外检测单元和信号增强单元，气体红外检测单元包括检测管，检测管内包括光源室和气室，在光源室内设置有红外光源，气室上设置有进气口和出气口，在气室远离光源室的一端设置有滤镜组，在滤镜组后设置有测量探测器和参考探测器。通过红外光谱法并采用双通道补偿计算出酒精含量。本发明专利技术优点是采用双通道检测，提高了酒精检测灵敏度和数据准确性，对气体来源进行分析，提取准确数据，使得检测结果更精确。能连续检测，检测效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种酒精检测技术，尤其是涉及一种更加准确的基于红外光谱分析的酒精检测器及方法。
技术介绍
随着汽车工业的迅猛发展，因酒后驾车而引起的交通事故与日俱增，对人民的生命财产安全的危害逐渐突出，而检测司机是否酒后驾车既能有效的控制司机的违法行为，也是在交通事故后调查取证的重要措施之一。要判断是否是酒后驾驶，最理想的方法是检查驾驶员的BAC(BloodAlcoholConcentration)，即血液中的酒精浓度。在事故现场勘验或交通警察的日常交通检查中，最简单有效的方案是现场检测驾驶员呼气中的酒精含量。现有呼气酒精测试仪采用燃料电池型传感器检测气体酒精浓度，成本较高；不能进行连续的测试，这意味着不能描绘呼出气体酒精浓度的变化曲线，以至于不能判断呼出的气体是来自于肺泡，还是仅仅来自于被测者的口腔；需要每隔一定的时间作标定，检测效率低。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术中酒精测试仪采用燃料电池型传感器检测气体酒精浓度，成本较高，不能进行连续的测试，检测效率较低的技术问题，提供了一种更加准确的基于红外光谱分析的酒精检测器及方法。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于红外光谱分析的酒精检测器，包括有处理单元、显示单元、定时检测单元、气体红外检测单元和信号增强单元，所述气体红外检测单元包括检测管，检测管内包括相邻相透光的光源室和气室，在光源r>室内设置有红外光源，在气室上设置有进气口和出气口，在气室远离光源室的一端设置有滤镜组，在滤镜组后设置有测量探测器和参考探测器，所述测量探测器和参考探测器分别与信号增强单元相连，信号增强单元与处理单元相连，处理单元分别与红外光源、显示单元相连，所述定时检测单元设置在气室的进气口上，定时检测单元与处理单元相连。本方案中红外光源采用IRL715红外光源，IRL715红外光源属于热辐射型光源，最大直径3.17mm，波长从可见光到5μm，适合对乙醇气体的测量。气室用于通入测量气体。测量探测器通过滤镜组后用于持续检测被乙醇气体吸收的特定波长红外线光强度，参考探测器通过滤镜组后用于持续检测不被气体吸收的特定波长红外线光强度，两个探测器将探测到的信息转换成电信号发送给处理单元进行计算。信号增强单元对探测器的信号进行增强，改善信噪比，使得能更好的提取出隐含在噪声中有用的信号。处理单元根据两个探测器的电信号，以及预设的光路长度、红外吸收常数对气体中的酒精浓度进行计算，并通过对计算后数据的分析，判断并选取来自肺部气体的酒精浓度值，最后综合计算出检测气体的酒精浓度，在显示单元上进行显示。定时检测单元用于检测进气口进气时间，在满足设定的进气时间后才由处理单元对检测信号进行处理，输出检测结果，在不满足进气时间时提醒重新吹气。本专利技术通过两个探测器采用双通道检测技术，参考探测器的数据具有参考和补偿作用，这样有效提高了酒精检测的灵敏度和数据的准确性，并对气体来源进行分析，提取准确的数据，使得检测结果根据精确。通过红外方式检测气体酒精浓度，能够进行连线测试，准确记录测试结果曲线，成本较低，检测效率高。作为一种优选方案，所述信号增强单元包括前置放大电路、滤波放大单路和A/D转换电路，测量探测器和参考探测器分别与前置放大电路相连，前置放大电路与滤波放大电路相连，滤波放大电路与A/D转换电路相连，A/D转换电路与处理单元相连，检测器还包括有信息输入单元和无线通讯单元，信息输入单元和无线通讯单元分别于处理单元连接。前置放大电路和滤波放大电路对探测器信号进行放大得到稳定的信号，信号再经过A/D转换然后送到处理单元。信息输入单元用于输入被测者的驾驶证号，处理单元将酒精含量检测结果与驾驶证号进行绑定然后通过无线通讯单元发送到管理中心，管理中心能够根据信息进行扣分操作和信息登记。作为一种优选方案，所述滤镜组包括只通过被乙醇吸收光能的特定波长红外线的第一滤镜和只通过不被吸收光能的特定波长红外线的第二滤镜，第一滤镜设置在测量探测器的探测头上，第二滤镜设置在参考探测器的探测头上。根据乙醇对红外光在3.48um波长处具有特定吸收峰这一特性，在测量探测器上设置只通过该波长红外线的第一滤镜。另外根据红外光在3.95um处稳定、没有气体吸收的特性，在参考探测器上设置只通过该波长红外线的第二滤镜。作为一种优选方案，所述进气口设置在气室内靠近光源室一侧，所述出气口设置气室内靠近滤镜组一侧，气室内壁设置有镀膜层，在光源室内还设置有反射镜，所述红外光源设置在反射镜的焦点处。待测气体由进气口进入，通过气室后由出气口出去。在气室内壁上设置镀膜层保证了气室内壁足够的光洁度，减少了光线在传输过程中的损耗。作为一种优选方案，所述定时检测单元包括吹片和计时电路，计时电路与处理单元连接，所述吹片包括前后两部分，吹片中间转动连接在与进气口连接的管路内壁上，吹片前部位于在管路内，吹片后部位于管路外，在吹片后部上设置有配重片，吹片后部的前端设置有接触开关动触头，计时电路上设置有接触开关静触头，动触片位于在静触头上，未吹气状态下，动触头与静触头接触，吹气状态下，动触头与静触头分离。在常态下由于配重片的作用，动触头与静触头接触，接触开关闭合，给计时电路一个高电平信号，在吹气时，吹动吹片前部向下转动，则就带动吹片后部翘起，动触头与静触头分离，接触开关断开，给计时电路一个低电平信号，这样就对吹气时间进行了统计，处理单元内预设吹气时间，将预设吹气时间与实际吹气时间相比较，若未达到预设吹气时间，则不进行浓度技术，发出重新吹气的提示。一种基于红外光谱分析的酒精检测方法，包括以下步骤：S1.被测者对检测器进行吹气，被测气体进入气室，处理单元控制红外光源工作，测量探测器和参考探测器相隔设定时间检测一次红外线光强度，分别输出对应的电压信号U1和U2，电压信号经过信号增强单元处理后输入处理单元进行计算；S2.处理单元将电压信号U1和U2代入气体酒精含量公式C＝-1/KL·(lnU1-lnU2+A)，计算出待测气体中酒精含量C，其中K为光被吸收的比例系数，L为气室的长度，A为已知参数；S3.计算得到各时间点的酒精含量值Cn，n为检测次数，从中选取肺部气体的酒精含量值，对选取的酒精含量值求平均值Ca，将Ca作为待测气体最终的酒精浓度值并进行显示。统计研究结果表明，体内唯有肺泡中的气体与血本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外光谱分析的酒精检测器，其特征在于：包括有处理单元(4)、显示单元(5)、定时检测单元(1)、气体红外检测单元(2)和信号增强单元(3)，所述气体红外检测单元包括检测管(11)，检测管内包括相邻相透光的光源室(12)和气室(13)，在光源室内设置有红外光源(14)，在气室上设置有进气口(16)和出气口(17)，在气室远离光源室的一端设置有滤镜组(27)，在滤镜组后设置有测量探测器(18)和参考探测器(19)，所述测量探测器和参考探测器分别与信号增强单元相连，信号增强单元与处理单元相连，处理单元分别与红外光源、显示单元相连，所述定时检测单元设置在气室的进气口上，定时检测单元与处理单元相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外光谱分析的酒精检测器，其特征在于：包括有处理单元(4)、显示单元(5)、定时检测单元(1)、气体红外检测单元(2)和信号增强单元(3)，所述气体红外检测单元包括检测管(11)，检测管内包括相邻相透光的光源室(12)和气室(13)，在光源室内设置有红外光源(14)，在气室上设置有进气口(16)和出气口(17)，在气室远离光源室的一端设置有滤镜组(27)，在滤镜组后设置有测量探测器(18)和参考探测器(19)，所述测量探测器和参考探测器分别与信号增强单元相连，信号增强单元与处理单元相连，处理单元分别与红外光源、显示单元相连，所述定时检测单元设置在气室的进气口上，定时检测单元与处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外光谱分析的酒精检测器，其特征是所述信号增强单元(3)包括前置放大电路(8)、滤波放大单路(9)和A/D转换电路(10)，测量探测器和参考探测器分别与前置放大电路相连，前置放大电路与滤波放大电路相连，滤波放大电路与A/D转换电路相连，A/D转换电路与处理单元(4)相连，检测器还包括有信息输入单元(6)和无线通讯单元(7)，信息输入单元和无线通讯单元分别于处理单元(4)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于红外光谱分析的酒精检测器，其特征是所述滤镜组(27)包括只通过被乙醇吸收光能的特定波长红外线的第一滤镜(20)和只通过不被吸收光能的特定波长红外线的第二滤镜(21)，第一滤镜设置在测量探测器(18)的探测头上，第二滤镜设置在参考探测器(19)的探测头上。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于红外光谱分析的酒精检测器，其特征是所述进气口(16)设置在气室(13)内靠近光源室(12)一侧，所述出气口(17)设置气室(13)内靠近滤镜组(27)一侧，气室内壁设置有镀膜层，在光源室(12)内还设置有反射镜(15)，所述红外光源设置在反射镜的焦点处。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种基于红外光谱分析的酒精检测器，其特征是所述定时检测单元(1)包括吹片(22)和计时电路(23)，计时电路与处理单元连接，所述吹片包括前后两部分，吹片中间转动连接在与进气口连接的管路内壁上，吹片前部位于在管路内，吹片后部位于管路外，在吹片后部上设置有配重片(24)，吹片后部的前端设置有接触开关动触头(26)，计时电路上设置有接触开关静触头(25)，动触片位于在静触头上，未吹气状态下，动触头与静触头接触，吹气状态下，动触头与静触头分离。
6.一种基于红外光谱分析的酒精检测方法，根据权利要求1-5任一项中的检测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄克登，李江锋，黄伟铭，王海涛，孙永剑，
申请(专利权)人：杭州巨之灵科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33