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CN113984699A - 一种呼气式酒精检测装置 - Google Patents

一种呼气式酒精检测装置 Download PDF

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CN113984699A
CN113984699A CN202111239637.2A CN202111239637A CN113984699A CN 113984699 A CN113984699 A CN 113984699A CN 202111239637 A CN202111239637 A CN 202111239637A CN 113984699 A CN113984699 A CN 113984699A
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infrared laser
laser
infrared
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潘冬宁
谢汶浚
武斌
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Photonic Integration Wenzhou Innovation Research Institute
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Photonic Integration Wenzhou Innovation Research Institute
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Abstract

本发明公开了一种呼气式酒精检测装置，包括气体收集模块、气体检测模块和数据处理模块；气体收集模块用于收集待测者呼出的气体；气体检测模块包括红外激光器和红外探测器；红外激光器射出的红外激光穿过气体收集模块后进入红外探测器；红外探测器用于将红外激光转变为电信号；数据处理模块用于根据红外激光穿过气体收集模块前后的电信号变化确定检测结果。由于红外激光器可以发出连续红外激光，且只需要红外激光与待测者呼出的气体接触，即可得到检测结果，因此本发明的呼气式酒精检测装置响应及检测速度均较快。当需再次进行检测时，只需要排空收集池内的气体即可，操作方便且有效提高了检测效率。另外本发明装置的检测精度高、寿命长。

Description

一种呼气式酒精检测装置
技术领域
本发明涉及一种呼气式酒精检测装置，属于光学检测技术领域。
背景技术
酒精检测装置是用来检测待测者是否摄入酒精及摄入酒精含量的仪器。它可以作为交通警察查酒驾时的检测工具，以有效减少重大交通事故的发生。
现有技术中酒精检测装置所使用的检测传感器为电化学传感器。电化学传感器存在检测及恢复速度慢、需要定期校准或更换，否则检测结果不准确的问题。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种呼气式酒精检测装置，以解决现有技术中的酒精检测装置存在的检测及恢复速度慢、需要定期校准或更换，否则检测结果不准确的技术问题。
本发明公开了一种呼气式酒精检测装置，包括：气体收集模块、气体检测模块和数据处理模块；
所述气体收集模块，用于收集待测者呼出的气体；
所述气体检测模块包括红外激光器和红外探测器；
所述红外激光器射出的红外激光穿过所述气体收集模块后进入所述红外探测器；
所述红外探测器，用于将所述红外激光转变为电信号；
所述数据处理模块，用于根据所述红外激光穿过所述气体收集模块前后的电信号变化确定检测结果。
优选地，所述气体收集模块包括滤膜、滤嘴和收集池；
所述滤膜设置于所述滤嘴内，用于滤除所述气体中的水汽；
所述收集池与所述滤嘴连接，用于收集滤除水汽的所述气体；
所述收集池的侧壁开设有激光入口和激光出口；
相应的，所述红外激光经由所述激光入口进入至所述收集池，并经由所述激光出口出射至所述红外探测器。
优选地，所述气体检测模块还包括激光反射单元；
所述激光反射单元设置于所述收集池内，用于使进入所述收集池内的所述红外激光多次反射后出射至所述红外探测器。
优选地，所述激光反射单元包括多个反射镜；
所述反射镜为平面镜和/或凹面镜。
优选地，所述气体收集模块还包括排风扇；
所述排风扇设置于所述收集池的侧壁上，用于排出所述收集池内的气体，使所述收集池内呈负压状态。
优选地，所述装置还包括与所述数据处理模块连接的信息采集模块；
所述信息采集模块，用于采集所述待测者的生物信息；
所述数据处理模块还用于关联所述待测者的生物信息和所述检测结果。
优选地，所述装置还包括与所述数据处理模块连接的人机交互模块。
优选地，所述人机交互模块包括语音播报单元；
所述语音播报单元，用于播报提示信息及所述检测结果。
优选地，所述人机交互模块还包括显示单元；
所述显示单元，用于显示所述检测结果。
优选地，所述红外激光器发射的红外激光的波长为3300nm—3500nm。
本发明的呼气式酒精检测装置相较于现有技术，具有如下有益效果：
由于红外激光器可以发出连续红外激光，且只需要红外激光与待测者呼出的气体接触，即可得到检测结果，因此，本发明提供的呼气式酒精检测装置的响应及检测速度均较快。当需再次进行检测时，只需要排空收集池内的气体即可，操作方便且有效提高了检测效率。另外，由于红外激光器具有单色性好、方向性好、稳定性佳、可使用时间长的优点，使得本发明的酒精检测装置检测精度高且寿命长。
附图说明
图1为本发明实施例提供的呼气式酒精检测装置的外部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的呼气式酒精检测装置的内部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的呼气式酒精检测装置中气体收集模块的结构示意图；
图4为图3对应的AA剖面的一侧剖面图；
图5为图3对应的AA剖面的另一侧剖面图；
图6为本发明实施例提供的呼气式酒精检测装置中气体收集模块和气体检测模块的组合结构示意图；
图7为本发明实施例提供的呼气式酒精检测装置中信息采集模块的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的呼气式酒精检测装置中数据处理模块的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的呼气式酒精检测装置中人机交互模块的结构示意图。
图中001为气体收集模块，002为气体检测模块，003为信息采集模块，004为数据处理模块，005为人机交互模块；
101为滤嘴，102为滤膜，103为第一排风扇，104为第二排风扇，105为收集池；106为激光出口；107为激光入口；
201为红外激光器，202为第三平面镜，203为红外探测器；204为第一平面镜，205为第二平面镜，206为第一凹面镜，207为第二凹面镜，208为第三凹面镜；
301为面部识别摄像头；
401为红外激光控制器，402为红外激光控制器电源，403为红外探测器电路板，404为排风扇电路板，405为排风扇电路板电源；
501为语音播报单元，502为触摸式显示屏。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
本发明的呼气式酒精检测装置可以为手持式也可以为桌面式。本实施例仅以桌面式酒精检测装置为例说明本方案。
如图1至图9所示，本发明实施例的呼气式酒精检测装置包括：气体收集模块001、气体检测模块002和数据处理模块004；
其中气体收集模块001，用于收集待测者呼出的气体；
气体收集模块001的结构见图3至图6，包括滤膜102、滤嘴101和收集池105；
滤膜102设置于滤嘴101内，用于滤除气体中的水汽，防止水汽影响检测精度；
收集池105与滤嘴101连接，用于收集滤除水汽的气体；
收集池105的侧壁开设有激光入口107和激光出口106；
气体检测模块002包括红外激光器201、红外探测器203和激光反射单元；
红外激光器201射出的红外激光穿过气体收集模块001后进入红外探测器203，红外探测器203将红外激光转变为电信号；具体地：红外激光器201射出的红外激光经由激光入口107进入至气体收集模块001内的收集池105，并经由激光出口106出射至红外探测器203，红外探测器203将红外激光转变为电信号；
本实施的激光反射单元设置于收集池105内，用于使进入收集池105内的红外激光多次反射，与收集池105内的气体充分接触后射出至红外探测器203，从而在气体内有酒精时，确保酒精可充分吸收红外激光，保证检测结果的准确性。
上述激光反射单元包括一或多个反射镜；反射镜为平面镜和/或凹面镜。示例性地，激光反射单元包括第一反射结构和第二反射结构；
第一反射结构和第二反射结构设置在收集池105相对的两个侧壁上，并且与激光入口107和激光出口106不在同一侧壁。
其中第一反射结构包括与收集池105内壁固定连接的第一平面镜204、第二平面镜205和第一凹面镜206，其中第一凹面镜206设置于第一平面镜204和第二平面镜205之间。
第二反射结构包括与收集池105内壁固定连接的第二凹面镜207和第三凹面镜208。
第一反射结构和第二反射结构的设置需要满足：红外激光通过激光入口107进入至收集池105，依次经过第二平面镜205、第二凹面镜207、第一凹面镜206、第三凹面镜208和第一平面镜204后从激光出口106出射进入至红外探测器203。
第一反射结构和第二反射结构的设置，可以在确保红外激光多次反射的前提下使得激光反射单元的结构紧凑，占用空间小。
需要说明的是，上述实施例中的反射镜的数量、类型、设置位置及设置角度可根据实际情况进行设置，本发明对此不作具体限制。
本发明实施例中的数据处理模块004用于根据红外激光穿过气体收集模块001前后的电信号变化确定检测结果。根据电信号的变化量，即可获得酒精的含量。
本实施例使用红外激光检测待测者呼出的气体中是否有酒精及酒精的含量，主要是基于酒精对中红外光谱内波长为3300nm—3500nm的光有强吸收作用，因此本实施例选择能够发出波长3300nm—3500nm之间的红外激光器作为激光发射源。例如可以选择3345nm或3390nm为峰值波长的红外激光器。
本实施例还设置了第三平面镜202，其用于将红外激光器201的光路折叠，使得红外激光器201产生的红外激光经由第三平面镜202反射后进入至激光入口107。光路折叠使得酒精检测装置内部更为紧凑，占用空间更小。
本发明实施例中的气体收集模块001还包括排风扇；
排风扇设置于收集池105的侧壁上，用于排出收集池105内的气体，使收集池105内呈负压状态。
其中，排风扇的数量可以根据实际情况设置，设置的数量多，其排出收集池105内的气体的速度会更快，但是相应的，其占用的空间就相对比较大。本实施例中，设置了第一排风扇103和第二排风扇104两个排风扇，两个排风扇分别设置于滤嘴101的两侧。
为明确待测者，并将检测结果与其关联，本实施例中还包括信息采集模块003，信息采集模块003与数据处理模块004连接；
信息采集模块003用于采集待测者的生物信息；其中生物信息包括指纹、虹膜、面部信息等，本实施例中的信息采集模块003的结构见图7，其所采集的信息为面部信息，面部信息的采集使用的设备为面部识别摄像头301。
上述数据处理模块004还用于关联待测者的生物信息和检测结果。
本实施例的装置中还包括与数据处理模块004连接的人机交互模块005，人机交互模块005的结构见图9。
其中人机交互模块005包括语音播报单元501；
语音播报单元501用于播报提示信息及检测结果。
人机交互模块005还包括显示单元；
显示单元502用于显示检测结果。本实施例中的显示单元为触摸式显示屏，使得人机交互更为便捷。
本实施例的数据处理模块004的结构见图8，数据处理模块004中包括红外激光控制器401和红外激光控制器电源402，其中红外激光控制器401与红外激光器201连接。
数据处理模块004中还包括红外探测器电路板403，其与红外探测器203连接，该红外探测器电路板403具有数据处理功能，其可根据红外激光穿过气体收集模块前后的电信号变化确定检测结果。
数据处理模块004中还包括排风扇电路板404和排风扇电路板电源405，其中排风扇电路板404与第一排风扇103和第二排风扇104连接。
本实施例中的气体收集模块001、气体检测模块002和数据处理模块004可根据实际需要进行组装，从而组装为桌面式的酒精检测装置或者手持式的酒精检测装置。
本实施例的呼气式酒精检测装置的使用方法为：
当待测者靠近检测装置后，语音播报单元通知待测者通过面部识别摄像头记录个人信息。
记录完成后，语音播报系统告知待测者向气体收集模块001中的滤嘴101呼气，被测气体经滤膜102过滤其中含有的水汽，被收集于收集池105中。
气体检测模块002内的红外激光器201发出连续红外激光，连续的红外激光穿过被测气体，并在收集池105内多次反射，最终汇聚到红外探测器203。红外激光穿过被测气体，如果待测者呼出的气体含有酒精，则红外激光将被酒精气体吸收，致使红外探测器203探测到的光谱信号变化，如果待测者呼出的气体不含酒精，则红外激光将只受微弱影响，光谱信号变化较小。光谱信号的变化将通过传输至红外探测器电路板403的电信号进行数据处理。
数据处理模块004根据接收到的红外探测器203发出的电信号，判断待测者呼出的气体中是否包含有酒精气体，或检测出待测者呼出的气体中酒精气体浓度，即经过数据处理模块004即可得到检测结果。
将检测结果通过人机交互模块005的触摸式显示屏显示和/或通过语音播报单元进行播报。
检测结束，排风扇清空收集池105内的气体，以待下次检测。
由于红外激光器可以发出连续红外激光，且只需要红外激光与待测者呼出的气体接触，即可得到检测结果，因此，本发明的呼气式酒精检测装置的响应及检测速度均较快。当需再次进行检测时，只需要排空收集池内的气体即可，操作方便且有效提高了检测效率。另外，由于红外激光器具有单色性好、方向性好、稳定性佳、可使用时间长的优点，使得本发明的酒精检测装置检测精度高且寿命长。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种呼气式酒精检测装置，其特征在于，包括气体收集模块、气体检测模块和数据处理模块；
所述气体收集模块，用于收集待测者呼出的气体；
所述气体检测模块包括红外激光器和红外探测器；
所述红外激光器射出的红外激光穿过所述气体收集模块后进入所述红外探测器；
所述红外探测器，用于将所述红外激光转变为电信号；
所述数据处理模块，用于根据所述红外激光穿过所述气体收集模块前后的电信号变化确定检测结果。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体收集模块包括滤膜、滤嘴和收集池；
所述滤膜设置于所述滤嘴内，用于滤除所述气体中的水汽；
所述收集池与所述滤嘴连接，用于收集滤除水汽的所述气体；
所述收集池的侧壁开设有激光入口和激光出口；
相应的，所述红外激光经由所述激光入口进入至所述收集池，并经由所述激光出口出射至所述红外探测器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述气体检测模块还包括激光反射单元；
所述激光反射单元设置于所述收集池内，用于使进入所述收集池内的所述红外激光多次反射后出射至所述红外探测器。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述激光反射单元包括多个反射镜；
所述反射镜为平面镜和/或凹面镜。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述气体收集模块还包括排风扇；
所述排风扇设置于所述收集池的侧壁上，用于排出所述收集池内的气体，使所述收集池内呈负压状态。
6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述数据处理模块连接的信息采集模块；
所述信息采集模块，用于采集所述待测者的生物信息；
所述数据处理模块还用于关联所述待测者的生物信息和所述检测结果。
7.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述数据处理模块连接的人机交互模块。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述人机交互模块包括语音播报单元；
所述语音播报单元，用于播报提示信息及所述检测结果。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述人机交互模块还包括显示单元；
所述显示单元，用于显示所述检测结果。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述红外激光器发射的红外激光的波长为3300nm—3500nm。
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