酒精濃度檢測(cè)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(cè)器件及應(yīng)用綜述摘要:可以對(duì)氣體中酒精含量進(jìn)行檢測(cè)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(jià)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(cè)試器，適合于現(xiàn)場(chǎng)使用。所以本文主要介紹上面兩種以及未來(lái)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；酒精傳感器；轉(zhuǎn)換器；微動(dòng)開關(guān)；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片引言酒精飲料是現(xiàn)代社會(huì)流行。然而酒精的攝入會(huì)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(dòng)車駕駛員酗酒后開車

2、以及從事危險(xiǎn)工作行業(yè)的人員酗酒后操作，都會(huì)造成嚴(yán)重的事故。用簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、衛(wèi)生的檢測(cè)儀器進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)違章飲酒者進(jìn)行重罰，促使每個(gè)人增強(qiáng)遵章守紀(jì)的意識(shí)，消除隱患，對(duì)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(lái)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(duì)人飲酒的血醇含量的試驗(yàn)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(shí)檢測(cè)，有助于社會(huì)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(cè)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(duì)燃料電池型和半導(dǎo)體型檢測(cè)方法的特點(diǎn)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(cè)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(gè)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(gè)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(cè)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(cè)試儀具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好的明顯優(yōu)點(diǎn)。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(guó)、英國(guó)、德國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能夠生產(chǎn)。因?yàn)槠洳牧铣杀靖撸ㄏ喈?dāng)于半導(dǎo)體酒精傳感器的幾十倍），所以價(jià)格相當(dāng)昂貴，導(dǎo)致燃料電池型酒精測(cè)試儀的價(jià)格是半導(dǎo)體型酒精測(cè)試儀好幾倍的事實(shí)。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(duì)外呈現(xiàn)為電阻值就降低，半導(dǎo)體型呼氣酒精測(cè)試儀就是利用這個(gè)原理做

5、成的。這種半導(dǎo)體在不同工作溫度時(shí)，對(duì)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(cè)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(duì)酒精具有最高的敏感度。以下為半導(dǎo)體型酒精濃度檢測(cè)儀器對(duì)人體酒精信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的幾個(gè)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(bào)發(fā)表的關(guān)于主動(dòng)呼氣式酒精探測(cè)儀的文章。該應(yīng)用以單片機(jī)為核心，利用傳感器對(duì)人體酒精信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。系統(tǒng)需要駕駛員主動(dòng)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(dòng)汽車時(shí)，報(bào)警裝置將會(huì)提醒駕駛員主動(dòng)進(jìn)行酒精含量檢測(cè)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)處于被鎖狀態(tài)，汽車無(wú)

6、法啟動(dòng)。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(jì)最大特點(diǎn)是為防止駕駛員逃避檢測(cè)，系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)話筒及一個(gè)溫度傳感器作為呼氣檢測(cè)模塊。呼氣時(shí)，話筒電流會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)口腔呼出的氣體應(yīng)比環(huán)境溫度高少許，溫度傳感器會(huì)檢測(cè)到溫度上升。只有這兩個(gè)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(hào)，開始對(duì)酒精傳感器探測(cè)的氣體信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。由于酒精含量與酒精傳感器檢測(cè)后產(chǎn)生的電壓信號(hào)成比例關(guān)系，因而可根據(jù)電壓信號(hào)進(jìn)行酒精含量的判斷。檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過放大、檢波電路，利用89C2051自帶的電位比較器對(duì)此信號(hào)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(dòng)機(jī)控制繼電器閉合，汽車可以啟動(dòng)；反之，超標(biāo)指示燈亮起，報(bào)警喇叭同時(shí)響起，說明不能行駛，若司機(jī)強(qiáng)行啟動(dòng)，控制繼電器切斷點(diǎn)火裝置電源，使汽車無(wú)法行駛，從而實(shí)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(cè)系統(tǒng)，在駕駛員位于駕駛座時(shí)，能主動(dòng)檢測(cè)駕駛員呼氣中的酒精含量，若超過規(guī)定含量，自動(dòng)鎖定車輛，無(wú)法啟動(dòng)的車載酒精鎖。從而有效防止酒后駕車的行為[4]。這個(gè)思想主要由常溫型酒精傳感器、微動(dòng)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(dòng)開關(guān)感受到

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