基于精密質量流量控制器（MFC）的呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置

蔡開城+郭貴勇

【摘 要】本文介紹了現有常用呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置系統組成、工作原理以及存在的一些不足，并提出一種解決現有不足的系統方案，并詳細介紹新方案中呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置的組成部件、工作原理、裝置創新點及意義。

【關鍵字】呼出氣體酒精含量探測器；精密質量流量控制器（MFC）；檢定裝置

0 引言

呼出氣體酒精含量探測器是公安交通管理部門判斷駕車司機是否酒后駕車的主要檢測設備，是現場出具執法憑證的唯一手段，保證檢測設備的準確性和統一性是保障公民權益、交通安全、社會穩定和交警依法行政、公平執法的必要條件。呼出氣體酒精含量探測器的溯源是通過計量部門的呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置來實現的。

1 現有常用的呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置

目前的國內使用的呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置由主標準器和微量進樣器、氣袋、氣泵等配套設備組成，主標準器為MF-3B型液態有機氣體配氣裝置。該裝置自動計時及采樣，配氣精度高，穩定性好，操作方便，但也存在一些問題：（1）檢定效率低。以檢定一臺呼出氣體酒精含量探測器為例，檢定低、中高三個濃度值至少要配置三袋標準酒精氣體，以1L/min流量配置10L的一袋氣體需要10分鐘，配置三袋氣體就要耗時30分鐘；若不滿足準確度要求就應該對呼出氣體酒精含量探測器重新標定，有些需配置定值校準濃度氣體，又需10分鐘。若一次校準十幾臺或幾十臺呼出氣體酒精含量探測器，則校準工作量將更大。（2）人為因素影響大。由于在配置過程中無水乙醇注入量為微升級，操作人員手動的誤差、注射器針尖酒精液滴的張力、閥門的吸附作用、酒精分子本身重于空氣平均分子導致的裝置內上下酒精濃度不同和注射器本身可能存在的誤差都會影響最終的配比結果。以上種種不足直接或間接地影響到呼出氣體酒精含量探測器檢定的準確、可靠性。隨著經濟的高速發展，呼出氣體酒精含量探測器種類和數量日益增多，對呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置自動化程度和各項計量性能也有了更高的要求，以上的種種不足逐漸突顯出來。因此，對這些不足的解決，勢在必行。

2 擬采用的呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置

隨著計算機技術、傳感器技術和PLC技術的發展，研制一種解決以上不足的呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置成為可能。本文擬采用的呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置的原理如下圖1所示，呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置由氣體發生裝置和氣體控制裝置組成。氣體發生裝置由零級空氣產生系統和恒溫酒精產生系統組成，利用高穩定性恒溫槽產生固定揮發酒精氣體，由連續流動氣體，將產生槽的酒精揮發氣體帶出。氣體控制裝置由流量控制組件、溫度壓力氣體感測控制組件、紅外線呼氣酒精分析儀、PLC數據采集控制組件及計算機等部件組成，利用精密質量流量控制器（MFC）產生穩定酒精氣流，利用呼氣酒精分析儀（EBA）進行線上酒精濃度監測。通過溯源的干式標準混合酒精氣體，可對呼氣酒精分析儀進行標定，實現呼氣酒精濃度的溯源，保證了呼氣酒精氣體探測器的檢定精度。該裝置通過連續不間斷的載流氣體與稀釋氣體，達到配氣連續自動化；通過內置酒精測量裝置，達到濃度驗證自動化；經過與標準氣體比對表明配置的呼氣酒精氣體完全滿足JJG657-2006《呼出氣體酒精含量探測器》對呼氣酒精氣體的濃度精度要求。

圖1 呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置原理圖

在硬件的配備上，零級空氣產生系統由2臺空壓機、1臺冷干機、4級過濾裝置、在線調壓閥、FT-IR發生器、零級空氣發生器、2個不銹鋼儲氣筒和壓力監測裝置組成，恒溫酒精產生系統主要由恒溫槽和酒精溶液組成；氣體控制裝置由流量控制組件、溫度壓力氣體感測控制組件、不銹鋼輸氣管路、在線式紅外線呼氣酒精分析儀及PLC數據采集、系統控制組件及計算機等部件組成。

3 數據共享

擬采用的呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置軟件部分實行統一的數據保存格式，為檢定資料電子檔案管理提供了有力的支持，為與無紙化出證系統對接提供了數據基礎。檢定過程中，檢定人員可以實時的將檢定數據錄入到檢定記錄中，當檢定結束后，可將呼出氣體酒精含量探測器的檢定資料保存到各種媒介的存儲器中，為呼出氣體酒精含量探測器檢定數據管理提供高效的查詢支持。通過對同一臺呼出氣體酒精含量探測器的多次檢定數據的查詢對比，可以對呼出氣體酒精含量探測器的長期穩定性，作出正確的判斷。通過對同一區域（品牌）的呼出氣體酒精含量探測器的合格率統計可以掌握這一區域（品牌）呼出氣體酒精含量探測器使用情況，為相關監管部門提供數據支持。

4 結語

呼氣酒精氣體配氣裝置研制，可以提高呼出氣體酒精含量探測器計量標準的準確度和可靠性，提高呼出氣體酒精含量探測器檢定的自動化控制程度，提高工作效率，為呼出氣體酒精含量探測器計量提供堅實可靠的技術保障。

【參考文獻】

[1]國家質量監督檢驗檢疫總局檢定規程：JJG657-2006《呼出氣體酒精含量探測器》.

[2]沈正生，邢奇鳳，趙海波，曹詠，顧家鈺.呼出氣體酒精含量探測器計量檢定標準裝置的研究，《中國計量》，2007（10）：53-54.