酒精濃度檢測器件及應(yīng)用綜述【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述電子信息工程酒精濃度檢測器件及應(yīng)用綜述摘要:可以對氣體中酒精含量進(jìn)行檢測的設(shè)備有五種基本類型,分別是:燃料電池型(電化學(xué));半導(dǎo)體型;紅外線型;氣體色譜分析型和比色型。由于價格和使用是否方便等因素所決定，目前普遍使用的只有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型二種。這二種能夠制造成便攜型呼氣酒精測試器，適合于現(xiàn)場使用。所以本文主要介紹上面兩種以及未來的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；酒精傳感器；轉(zhuǎn)換器；微動開關(guān)；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片引言酒精飲料是現(xiàn)代社會流行。然而酒精的攝入會損害人的能力和降低人的行為能力[1]。各行各業(yè)的工作，例如機(jī)動車駕駛員酗酒后開車

2、以及從事危險工作行業(yè)的人員酗酒后操作，都會造成嚴(yán)重的事故。用簡便、準(zhǔn)確、衛(wèi)生的檢測儀器進(jìn)行檢測，對違章飲酒者進(jìn)行重罰，促使每個人增強(qiáng)遵章守紀(jì)的意識，消除隱患，對減少因酗酒造成的事故具有很大的意義。根據(jù)人呼出氣體中乙醇的含量來確定酗酒的標(biāo)準(zhǔn)，從醫(yī)學(xué)的角度看是可行的。人體攝入乙醇越多，血液中乙醇的溶解量就越大，從肺部呼出氣體中乙醇的含量就越高。根據(jù)醫(yī)學(xué)上對人飲酒的血醇含量的試驗結(jié)果進(jìn)行分析就可以確定酗酒的標(biāo)準(zhǔn)。而酒精的即時檢測，有助于社會各方面的安全，特別是交通的安全?，F(xiàn)有氣體酒精濃度檢測的設(shè)備有五種基本類型,分別是:燃料電池型(電化學(xué));半導(dǎo)體型;紅外

3、線型;氣體色譜分析型和比色型。本文主要對燃料電池型和半導(dǎo)體型檢測方法的特點及應(yīng)用進(jìn)行論述。1.燃料電池型燃料電池型呼氣酒精測試儀采用燃料電池酒精傳感器作為氣敏元件，它屬于電化學(xué)類型，因此又稱為電化學(xué)型。燃料電池是當(dāng)前全世界都在廣泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染。但作為酒精傳感器只是燃料電池的一個分支。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃燒室內(nèi)充滿了特種催化劑，它能使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，也就是在二個電極上產(chǎn)生電壓，電能消耗在外接負(fù)載上。此電壓與進(jìn)入燃燒室內(nèi)氣體的酒精濃度成正比，這就是燃料電池型

4、呼氣酒精測試儀的基本工作原理[2]。但與半導(dǎo)體型相比，燃料電池型呼氣酒精測試儀具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好的明顯優(yōu)點。但遺憾的是由于燃料電池酒精傳感器的結(jié)構(gòu)要求非常精密，制造難度相當(dāng)大，目前世界上只有美國、英國、德國等少數(shù)幾個國家能夠生產(chǎn)。因為其材料成本高（相當(dāng)于半導(dǎo)體酒精傳感器的幾十倍），所以價格相當(dāng)昂貴，導(dǎo)致燃料電池型酒精測試儀的價格是半導(dǎo)體型酒精測試儀好幾倍的事實。2.半導(dǎo)體型半導(dǎo)體型采用氧化錫半導(dǎo)體作為傳感器，這類半導(dǎo)體器件具有氣敏特性，當(dāng)接觸的氣體中其敏感的氣體濃度增加，它對外呈現(xiàn)為電阻值就降低，半導(dǎo)體型呼氣酒精測試儀就是利用這個原理做

5、成的。這種半導(dǎo)體在不同工作溫度時，對不同的氣體敏感程度是不同的，因此半導(dǎo)體型呼氣酒精測試儀中都采用加熱元件。把傳感器加熱到一定的溫度，在該溫度下，該傳感器對酒精具有最高的敏感度。以下為半導(dǎo)體型酒精濃度檢測儀器對人體酒精信號進(jìn)行檢測的幾個應(yīng)用。2.1應(yīng)用一李宗睿在北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報發(fā)表的關(guān)于主動呼氣式酒精探測儀的文章。該應(yīng)用以單片機(jī)為核心，利用傳感器對人體酒精信號進(jìn)行檢測。系統(tǒng)需要駕駛員主動呼氣，以判斷駕駛員是否是酒后開車。該系統(tǒng)可放置在汽車方向盤位置，當(dāng)司機(jī)在準(zhǔn)備發(fā)動汽車時，報警裝置將會提醒駕駛員主動進(jìn)行酒精含量檢測，此時發(fā)動機(jī)處于被鎖狀態(tài)，汽車無

6、法啟動。系統(tǒng)采用快速預(yù)熱的酒精傳感器，當(dāng)預(yù)熱工作完成后，系統(tǒng)指示模塊提示駕駛員呼氣。本設(shè)計最大特點是為防止駕駛員逃避檢測，系統(tǒng)設(shè)置一個話筒及一個溫度傳感器作為呼氣檢測模塊。呼氣時，話筒電流會發(fā)生變化，同時口腔呼出的氣體應(yīng)比環(huán)境溫度高少許，溫度傳感器會檢測到溫度上升。只有這兩個條件全部滿足，才可被視為呼氣確認(rèn)，單片機(jī)發(fā)送觸發(fā)信號，開始對酒精傳感器探測的氣體信號進(jìn)行檢測。由于酒精含量與酒精傳感器檢測后產(chǎn)生的電壓信號成比例關(guān)系，因而可根據(jù)電壓信號進(jìn)行酒精含量的判斷。檢測信號經(jīng)過放大、檢波電路，利用89C2051自帶的電位比較器對此信號進(jìn)行處理判斷，假設(shè)酒精

7、含量沒有超標(biāo)，達(dá)標(biāo)指示燈亮起，發(fā)動機(jī)控制繼電器閉合，汽車可以啟動；反之，超標(biāo)指示燈亮起，報警喇叭同時響起，說明不能行駛，若司機(jī)強(qiáng)行啟動，控制繼電器切斷點火裝置電源，使汽車無法行駛，從而實現(xiàn)控制酒后駕車的功能[3]。2.2應(yīng)用二楊文斌提出若能開發(fā)一種車輛內(nèi)置的酒精檢測系統(tǒng)，在駕駛員位于駕駛座時，能主動檢測駕駛員呼氣中的酒精含量，若超過規(guī)定含量，自動鎖定車輛，無法啟動的車載酒精鎖。從而有效防止酒后駕車的行為[4]。這個思想主要由常溫型酒精傳感器、微動開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)處理單元、繼電器提示單元以及輔助電路等部分組成。本系統(tǒng)的工作流程：微動開關(guān)感受到

8、駕駛員就坐，啟動系統(tǒng)，觸發(fā)酒精傳感器進(jìn)行檢測，檢測數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器把信號傳遞到單片機(jī)處理單元，通過運算得