[实用新型]一种基于压力传感器高灵敏动态监测呼气采样的电化学酒精测试仪

说明书

本实用新型公开了一种基于压力传感器高灵敏动态监测呼气采样的电化学酒精测试仪，包括由MCU、供电模组、显示器、吹嘴、电化学酒精传感器、酒精传感器前端处理电路，压力传感器，压力传感器感应放大电路、呼出气体通道组成。本实用新型在电路上使用压力传感器及其感应放大电路设计，与电化学酒精传感器及其处理电路进行组合，对呼气流量的大小、呼气连续性动态监测，受环境温度影响较小，从而智能的控制呼气时间与呼气体积。

技术领域

本实用新型属于气体检测技术领域，具体涉及一种基于压力传感器高灵敏动态监测呼气采样的电化学酒精测试仪。

背景技术

酒精测试仪主要有半导体酒精测试仪与电化学酒精测试仪(又称燃料电池型酒精测试仪)，相较半导体，电化学酒精测试仪具有精度高，可重复性与稳定性好，使用寿命长等优点。目前，市面上民用级电化学酒精测试仪对呼气采样的感应主要有热敏电阻或霍尔元件。

热敏电阻感应是在酒精测试仪的传感器感应通道安装热敏电阻，功能示意图如图1。当测试人呼气测试时，热敏电阻感应呼气时的温度，以负温度系数为例，温度越高，热敏电阻Rt电阻越小，热敏电阻上的电压Vout1就会下降，其曲线如图1中的热敏电阻感应呼气温度的输出电压曲线VT所示，当VT迅速下降时，如图1的S1段，判断呼气开始；VT迅速上升时，如图1的S2段，判断呼气中断。热敏电阻在低温时感应温度变化的灵敏度高，高温时感应温度变化的灵敏度弱，高于40℃时，热敏电阻感应温度变化的灵敏度大幅降低，电阻变化率越来越小，热敏电阻感应呼气温度的输出电压曲线VT变化率也越小。人体温度为37℃左右，故而从人体内呼出气体温度也为34-37℃左右，如果测试的环境温度在37℃左右，环境与呼气温度差不多，此时热敏电阻感应呼气的灵敏度最低。

霍尔元件工作原理即霍尔效应，霍尔效应即对霍尔元件的电流成正角之方向施加磁场，霍尔元件在电流与磁场之直角方向上会产生一定的电势，功能示意图如图2，在酒精测试仪的传感器感应通道中装上磁铁N，与磁铁相隔一定距离的电路板上设计霍尔元件，在磁铁N与霍尔元件相对应位置之间的传感器感应通道里放一个弹簧，没有呼气时，磁铁N与霍尔元件之间有弹簧隔开，当呼气测试时，磁铁N承受呼气压力，压缩弹簧，当磁铁N移动到霍尔元件位置时，霍尔元件感应磁铁N的磁场，产生一定的电压Vout2，其电压变化曲线如图2的霍尔元件感应磁场的输出电压曲线VH，当VH有输出时，如图2的S3段，判断呼气开始；当VH无输出时，如图2的S4段，判断呼气中断。然而，不管是热敏电阻还是霍尔元件感应，能判断有无呼气测试，但呼气流量大小无法判断。

欧盟2012年在一般公众使用的呼气酒精测试装置领域起草并正式表决通过了EN16280标准，此标准规定了酒精测试仪的基本安全、性能要求及试验方法，特别规定酒精测试仪能监测呼出气体的连续性和呼出气体的体积容量，以便准确的反应人体内酒精含量。根据EN 16280标准的要求：酒精测试仪必须能够监测呼出气体的连续性和呼出气体的体积容量，而且呼气最小体积为1.2L，最小呼气流量为0.15L/s，呼气的时间不小于3s。当呼气的最小流量小于0.15L/s或呼气中断或由于呼气时间不够3s导致呼气体积未达到1.2L的要求，酒精测试仪必须能够给出错误提示，不出具体的测试数值。

当呼气流量为最小流量0.15L/s时，需要的呼气时间为1.2L/(0.15L/s)=8s；按EN16280标准，呼气最小时间不小于3s，当呼气的时间为3s时，呼气1.2L气体体积所需要的呼气流量为1.2L/3s=0.4L/s，综上所述，当测试人呼气流量等于0.15L/s时，最小呼气时间为8s，当呼气流量等于0.4L/s时，呼气时间为EN 16280规定的最短时间3s，当呼气流量大于0.4L/s时，呼气时间也不能低于为EN 16280规定的最短时间3s，当呼气流量大于0.15L/s而小于0.4L/s时，呼气时间介于3s到8s之间。基于热敏电阻与霍尔元件的电化学酒精测试可以判断呼气测试的开始或中断，但由于无法判断呼气流量的大小，故而不能判断呼气流量是否低于0.15L/s，也不能根据呼气流量的大小而智能的控制呼气时间。

发明内容