[实用新型]简易乙醇气体检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种简易的乙醇气体传感检测装置，该装置能准确、快速地检测出工业生产和驾驶员呼气中的乙醇气体浓度。 

背景技术

乙醇是一种易燃、其蒸气与空气可形成爆炸性混合物的危险化学品，人的半致死量LD₅₀为13.7g/kg。在生产中长期接触高浓度乙醇可引起鼻、眼、粘膜刺激症状，以及头痛、头晕、疲乏、易激动、震颤、恶心等。工厂车间中的有毒物质如苯胺、硝基苯、四氯化碳、卤代烃等可使人对乙醇的抵抗力显著下降，接触上述物质的人要特别注意乙醇的危害作用。美国职业安全与健康管理局(OSHA)则规定工厂车间中允许乙醇气体的最大浓度为1900mg/m³或1000ppm。 

目前市场上针对乙醇气体检测的微型化装置有很多，但其核心乙醇敏感元件大多为氧化物-半导体传感器，且这些装置还需从美国、韩国、日本等国进口。虽然这种氧化物-半导体传感器使用较方便，但其电路设计非常复杂，不易制备，且需高温烧结而成，易受毒害而失效。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种简易的乙醇气体检测装置，该装置采用的乙醇敏感元件是涂膜石英晶体传感器，易于制备、操作方便、可反复使用，能在数分钟内准确地检测出乙醇气体的浓度。 

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种能检测乙醇气体的装置，该装置包括两个进气管路和一个出气管路，所述的进气管合并成一路通过干燥管进入检测瓶，检测瓶上用橡胶塞密封，所述橡胶塞中插有一个石英晶体传感器和所述的出气管，涂敷在传感器上的涂膜材料是2-甲基间苯二酚杯[4]芳烃(全名：5，11，17，23-四甲基-2，8，14，20-四乙基-4，6，10，12，16，18，22，24-八羟基杯[4]芳烃)，所述石英晶体传感器与晶体管-晶体管-逻辑(TTL)振荡电路连接，所述振荡电路与频率计数器连接，构成一个传感检测回路。其特征是装置的设计、石英晶体传感器的应用和对乙醇有特异吸附功能的涂膜物质2-甲基间苯二酚杯[4] 芳烃的使用。它可以通过超分子作用高灵敏、高选择性地吸附乙醇气体分子。通过大量实验数据发现，其涂敷于石英晶体传感器上的量为16-27微克之间时的检测效果最佳。整个装置由以上几个部件组装而成，易拆除更换，便于携带。其工作原理是乙醇气体能选择性地吸附在涂膜物质上，产生的微小质量变化会使传感器的谐振频率发生变化，以频率变化值来计算所测气样中乙醇气体的浓度。 

在装置的设计上，氮气和乙醇试样的两个进气管路可独立开关，氮气和乙醇试样可交替进入检测瓶内。氮气可以使吸附在所述涂膜物质上的乙醇气体脱附，使传感器谐振频率恢复到初值。整个过程在十分钟以内就可以完成，随后就能继续用于下一次的检测，所以该装置能有效地减少检测时间和简化操作过程。 

本实用新型的有益效果是，可以准确、快速、连续地测定乙醇气体的浓度，且装置结构简单，易于便携智能化改造。因而特别适用于工业生产、高危作业环境、机动车驾驶人员酗酒酒醉/酒驾呼气的乙醇浓度检测。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。 

图1是简易乙醇气体检测装置的示意图。 

图2是传感器的频率变化值(以Hz表示)与乙醇气体对应浓度(ppm)的关系曲线图。 

图3是对乙醇气体分子有特定选择性吸附功能的2-甲基间苯二酚杯[4]芳烃的分子结构。 

图1中1.气样进气管，2.氮气进气管，3.气样进气管开关，4.氮气进气管开关，5干燥管(内填充3A分子筛)，6.石英晶体传感器，7.出气管开关，8.橡胶塞，9.出气管，10.检测瓶，11.振荡电路，12.频率计数器。 

图2是把21微克的2-甲基间苯二酚杯[4]芳烃涂敷于石英晶体传感器上，通过加入标准样品的乙醇气体可得到乙醇气体浓度与响应频率变化值的关系曲线，该曲线拟合的方程为： 

y＝375.84x-1055.42 

其中y表示乙醇气体的浓度(ppm)，x表示频率变化值ΔF(Hz)。上述关系曲线是在室温25℃时绘制的。 

具体实施方式