水分對呼出氣體酒精含量檢測儀量值影響分析

柳竹青 夏賢君 潘俊

【摘 要】呼出氣體酒精含量檢測儀是檢測人體呼出氣體酒精含量的計量儀器，在按國家檢定規程檢定該儀器時所配制的酒精氣體為不含水分的“干氣”，而在實際使用中，該儀器實際測量的都是含一定水分的“濕氣”，檢定用的“干氣”和實際用的“濕氣”的酒精含量有多少差別，對儀器示值有多大影響，文章將通過實驗進行論證。

【關鍵詞】檢定;水分;酒檢儀;干氣;濕氣;呼出氣體酒精含量（BrAC）;血液中酒精含量（BAC）

【中圖分類號】TH83 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）06-0124-02

0 引言

呼出氣體酒精含量檢測儀（簡稱酒檢儀）是公安部門用于現場快速檢測車輛駕駛人員攝入酒精含量的主要執法工具，也是現場出具執法憑證的唯一手段。該設備是被國家質檢總局列入執法類強制檢定的計量器具，所以對其進行周期檢定尤為重要。在《呼出氣體酒精含量探測器檢定規程（JJG 657—2006）》中，酒檢儀的檢定方法是采用質量流量動靜相結合的配制方法，利用MF-3B型液態有機氣體配氣裝置配制成相應的乙醇標準氣體作為標準物質進行檢定。但該裝置配制出來的氣體是“干氣”（Dry gas），通過將貯存不同濃度的“干氣”（Dry gas）的氣袋依次通入酒檢儀，讀得相應各個氣袋“干氣”的濃度示值，從而對酒檢儀進行校準，校準后再進行檢定，確保酒檢儀檢測的數據準確及具有溯源性。但酒檢儀在交警執法部門的實際使用中，它檢測的對象是人，它所檢測的是含有一定量水分的人體內呼出的氣體，即“濕氣”（moisture），那么這兩種氣體之間的水分含量不一致，是否會對檢定結果造成影響，是否會影響酒檢儀校準的準確性，本文將通過實驗進行論證。

1 酒檢儀及其工作原理

酒檢儀作為非侵入式檢測設備，能夠直接測量人體內肺部深處酒精的氣體濃度，測示值能根據國際通用標準“血液：呼氣比”（blood：breath ratio）[1]直接換算成血液中的酒精濃度，不同的國家認可的“血液：呼氣比”并不完全相同，在我國，這個換算值是1∶2 200，假如人體呼出氣體酒精含量（BrAC）為0.472 mg/L，則血液中酒精含量（BAC）如下：

CBAC=CBrAC×2 200 mg/L=1 038.4 mg/L≈103.8 mg/100 mL （1）

酒檢儀依據檢測傳感器工作原理可分為半導體型、燃料電池型和紅外線型[2]，由于價格和使用性能等因素，目前我國公安部門大多采用的是燃料電池型呼出氣體酒精含量檢測儀，它屬于電化學類型，以白金為電極，將進入燃燒室內的酒精氣體充分燃燒轉變為電能，待測氣體電化學反應所產生的電流與其濃度成正比并遵循法拉第定律[3]，該類型酒檢儀計量準確性高，穩定性好，通過測定輸出電流的大小就可以確定待測氣體的酒精濃度。

2 檢定細節研究及結果比較

檢定裝置由液態有機氣體配氣裝置、采樣泵裝置、微量進樣器、氣袋等設備組成。該裝置動態配氣具有出氣量大、配氣精度高、穩定性好等特點。工作原理如下：通過秤量一定質量的無水乙醇酒精，將其注入溫度為105 ℃的氣化室內進行氣化，并配以一定容量的純凈空氣，制成所需要的標準酒精氣體。根據無水乙醇質量和配制氣體總體積可計算得出所配制氣體的酒精濃度，計算公式如下：

C酒=m/V= ?（2）

公式（2）中，m為無水乙醇質量，v1為無水乙醇提取體積，ρ1為無水乙醇密度，δ%為無水乙醇體積分數，V為配制氣體總體積，C酒為標準酒精氣體濃度;乙醇純度標準物質GBW06112，體積分數為99.8%，不確定度為0.3%，k=2。

根據《呼出氣體酒精含量探測器檢定規程（JJG 657—2006）》要求，利用標準配氣裝置配制出濃度為0.472 mg/L的酒精氣體作為本次實驗的標準參照值。在實驗中，實驗人員利用微量進樣器抽取12 μL濃度為99.8%的無水乙醇注入配氣裝置中配制成濃度為0.472 mg/L的標準“干氣”1袋（標定為1號氣袋），在同樣條件下再配制3袋標準氣體，配氣期間注入12 μL無水乙醇之后，分別注入1 g、5 g、10 g純水（相應標記為2、3、4號氣袋），由于燃燒室內溫度高達115 ℃，可直接將純水氣化，制成3袋不同濕度的乙醇氣體。將4個氣袋各自靜置20 min后，當2、3、4號氣袋水汽與乙醇氣體充分混合后，再用標準酒精測試儀TP1125型酒檢儀進行檢測，測量6次取其平均值，最后進行結果對比論證。在室溫為25 ℃、濕度為65%的環境條件下，氣袋內濕度值用絕對濕度表示，我們假設1號氣袋的“干氣”的絕對濕度為0，則2、3、4號氣袋的絕對濕度可用如下公式算出：

ρw=e/（Rw×T）=m/V（3）

公式（3）中，m為各純水質量，V為配制氣體總體積（20 mL），ρw為絕對濕度。

已知各通入氣袋純水質量及配制氣體的總體積，可計算出相應2、3、4號氣袋的絕對濕度值分別為0 mg/L、50 mg/L、250 mg/L、500 mg/L。

3 水分影響及結果分析

1、2、3、4號氣袋的水分影響及結果分別見表1～表4。

根據各表中的數據，各組氣袋檢測平均值差值必須滿足公式（4）：

C標-C≤ ×Urel×C （4）

公式（4）中，Urel為呼出氣體酒精含量探測器檢定裝置中的不確定度，Urel=3.4%，則

1 g純水差值：

0.475-0.476=0.001≤0.023 （5）

5 g純水差值：

0.475-0.474=0.001≤0.023 （6）

10 g純水差值：

0.475-0.474=0.001≤0.023 （7）

數據比對結果表明，除去人為操作引入的誤差，相同標稱濃度的氣體在酒檢儀上的讀數幾乎一致，且在加入純水之后，其濃度平均值滿足公式（4）的要求，實驗數據表明酒精氣體水分含量的大小對酒檢儀檢定結果的影響微乎其微。

4 結語

通過對酒檢儀的“干氣”“濕氣”的實驗數據進行對比可知，標準酒精氣體的水分含量不會影響酒檢儀的示值變化，對檢定校準結果的影響也微乎其微。酒檢儀在相同濃度下檢定示值的變化誤差主要來自操作人員的人為控制誤差，所以檢定人員在周期檢定過程中，要不斷提高自身的檢定水平，注意相關檢定事項及細節，確保酒檢儀的計量準確性。此外，由于研究人員水平有限，試驗條件有限，因此本次研究不能面面俱到，不妥之處請廣大同行批評指正，共同對呼出氣體酒精含量檢測儀的檢定展開更深層次的研究，為相關執法部門提供更準確的數據。

參 考 文 獻

[1]王維康，王顯建，鄭宏昌，等.呼出氣體酒精含量檢測儀溯源技術探討[J].計量技術，2015（7）：20-23.

[2]孫琳，毛森，李佳，等.呼出氣體酒精探測器測量結果影響因素探討[J].計量與測試技術，2016，43（9）：52-

53.

[3]朱海華.基于電化學酒精傳感器的高準確度酒精濃度測試儀設計[J].電子器件，2013，36（4）：564-567.

[責任編輯：陳澤琦]