王法光　歐陽忠偉（溫州市計量技術研究院，浙江　溫州　325001）

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使用環(huán)境溫度對呼出氣體酒精含量探測器測量準確度的影響

王法光歐陽忠偉
（溫州市計量技術研究院，浙江溫州325001）

摘要：我國目前對呼出氣體酒精含量探測器的檢定，主要依據JJG657-2006《呼出氣體酒精含量探測器》檢定規(guī)程，在此規(guī)程中，規(guī)定了檢定時的環(huán)境溫度為（25±2）℃，而我們日常在使用中，其使用環(huán)境溫度偏離（25±2）℃較大。為了評估使用環(huán)境溫度對呼出氣體酒精含量探測器測量準確度的影響，本文進行了相關的實驗，然后對實驗結果進行了分析，然后提出了解決問題的方法。

關鍵詞：呼出氣體酒精含量探測器；環(huán)境溫度；測量準確度

一、問題提出

呼出氣體酒精含量探測器（以下簡稱儀器）是一種公安機關對機動車駕駛人進行呼氣酒精測試來檢驗血液酒精含量的一種計量器具。根據GB19522-2010《車輛駕駛人員血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗》，血液酒精含量大于等于20mg/100mL小于80mg/100mL的，判定為酒后駕駛，血液酒精含量大于等于80mg/100mL的，判定為醉酒駕駛。如果儀器測量不準確，將直接造成執(zhí)法不公。

儀器由氣路、電子電路、傳感器和顯示器組成。被測對象將肺部深處的氣體吹入氣路，之后采樣泵采樣一定體積的氣體送入傳感器，電子電路對傳感器的響應進行檢測并對電信號進行處理，然后得出氣體中的酒精含量，根據GB19522-2010《車輛駕駛人員血液、呼氣酒精含量閾值與檢驗》，肺部深處氣體中酒精的含量與血液中酒精含量之間的比例為1∶2200，根據這個比例，儀器直接在顯示器上顯示被測對象血液中的酒精含量。在這中間，傳感器是影響測量準確度的一個關鍵部件。

我們知道傳感器在不同溫度下，對相同酒精含量的氣體的響應是不同的，因此，儀器生產廠家會對傳感器的響應進行溫度修正，從而實現準確測量，但是傳感器的個體存在差異，每個傳感器需要獨立進行溫度修正，而由于工作量的問題，現在大部分儀器廠商都選擇用同一條溫度修正曲線對不同的傳感器進行修正，然后在（25±2）℃的環(huán)境下進行校準檢測。因此，在實際使用中，儀器傳感器會老化，儀器個體也存在差異，以及使用環(huán)境溫度的巨大差異，使用中的誤差是難以避免的，所以我們設計了實驗，對使用環(huán)境溫度對呼出氣體酒精含量探測器測量準確度的影響進行研究。

二、實驗情況

我們選取了兩只某廠商生產的儀器（器號為310605和310645）作為研究對象，選取DJS708型高低溫濕熱試驗箱來提供所需的溫度環(huán)境。實際步驟如下：

1.在（25±2）℃的環(huán)境下，用0.473 mg/L的標準氣體對儀器進行校準，并按照JJG657-2006《呼出氣體酒精含量探測器》檢定規(guī)程（以下簡稱規(guī)程）對其重復性進行檢測，結果符合規(guī)程要求。

2.配制0.315mg/L濃度的標準氣體兩袋。

3.設置高低溫濕熱試驗箱溫度0℃，放入儀器，達到溫度后，將儀器放入試驗箱，穩(wěn)定2h，將儀器取出，分別用標準氣體測量其濃度值并記錄。每測一次，立即將儀器放入試驗箱，5min之后進行下一次測試。重復測量3次。

4.分別設置溫度5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃，濕度保持在50%RH，重復步驟3，記錄相應的數據，見表1。

表1實驗數據

三、數據分析及影響因素探討

1.在20℃～30℃范圍內，儀器準確度較高：儀器在（25±2）℃溫度下校準過，傳感器反映的就是在這個溫度下的響應值，因此，在25℃附近溫度區(qū)間，儀器的溫度修正較為準確。儀器的傳感器在20℃～30℃范圍內的響應值最高，而其溫度范圍又較為貼近25℃，因此，經修正后，相比其他溫度區(qū)域，在20℃～30℃范圍內，經校正后的儀器內存儲的溫度修正曲線與實際的溫度修正曲線較為接近，因此，在這個溫度范圍內，儀器準確度較高。

2.在15℃以下或者35℃以上時，儀器出現較大偏差：經過一段時間的使用，傳感器的性能會下降，其直接表現就是傳感器對同一濃度氣體的響應值下降，隨之變化的，就是傳感器在不同溫度下的響應值，此時，儀器實際的溫度修正曲線和程序內置的溫度修正曲線存在偏差，因此，我們需要對儀器進行校準。依據規(guī)程，我們將校準點選取在（25±2）℃溫度下進行，將這個溫度點的儀器響應值除以內置的溫度修正曲線在相應溫度點的響應值，得到一個系數，再內置的溫度修正曲線乘以這個系數，將得到一個新的溫度修正曲線，而由于傳感器對酒精的響應值在20℃～30℃范圍內是最大的，在其他區(qū)間響應較低，經長期使用或者污染后，在偏離20℃～30℃溫度范圍的區(qū)域內，傳感器性能下降也較快，而上述的校準以及修正算法無法預測及反映這一點，從而導致溫度偏離25℃越大，溫度修正誤差越大。

3.在溫度較低時重復性較差：傳感器的響應隨溫度的上升而升高，在20℃～40℃范圍內的某點達到峰值，然后下降。儀器在20℃以下，由于傳感器的響應值較低，而儀器在設計時，一般采用一塊模數轉換芯片（AD），即在響應值較低的情況下，其換算到氣體濃度的分辨率就變得很低，反映到性能上面，就是在溫度較低時，儀器重復性較差。

四、解決方案

1.儀器生產廠家應對儀器的校準程序重新進行設計：將目前實行的單溫度點校準改為多溫度點校準，根據校準的結果以及溫度修正曲線的固有特性，對傳感器的溫度修正曲線進行擬合，使其更契合傳感器的固有特性。例如達特傳感器，則推薦在5℃、20℃和40℃下進行校準。

2.儀器生產廠家應對儀器整個生命周期的計量性能做深入研究：儀器生產廠家可仔細研究儀器的開機時間、測試次數、以及每次測試的濃度數據對儀器計量性能的影響，而這個影響在不同的環(huán)境溫度點應該是不同的，應該分別進行深入研究。爭取達到根據儀器的累計開機時間、累計測試次數以及測試的累計濃度值，來對儀器進行自動修正，對溫度修正曲線進行自動調整，同時預測儀器的使用壽命。

3.使用單位應保證在20℃～30℃的環(huán)境溫度下使用，以保證測量準確度：如果不在這個溫度區(qū)間使用，結合實驗數據可得，當溫度高于30℃的時候，測量結果偏高，這時候將造成很多本來未達到酒后駕駛標準的機動車駕駛員被判定為酒后駕駛，當溫度低于20℃的時候，測量結果偏低，造成很多本來是酒后駕駛的機動車駕駛員逃脫了法律的懲罰，很多本來是醉酒駕駛的機動車駕駛員輕判為酒后駕駛。在實際操作中，我們可以先使用快速排查酒精檢測儀對機動車駕駛員進行初步排查，初步判定其呼氣中是否含有酒精，發(fā)現機動車駕駛人有酒后駕駛機動車嫌疑時，立即在設置好20℃～30℃溫度區(qū)間的執(zhí)勤車內或者是室內進行呼氣酒精測試，已保證交通執(zhí)法部門執(zhí)法的準確可靠性。

4.計量檢定部門應該修訂規(guī)程，在多個溫度點對儀器進行檢定，確定溫度點的點數，而這幾個溫度點的選擇要參考實際的儀器使用區(qū)域的常年溫度范圍，最大值和最小值附近的點必須進行檢定，然后計算各個點的示值誤差，根據各個點的最大允許誤差，來對儀器的檢定結果進行判定，力求檢定結果能夠反映更多的儀器計量性能。在實際操作中，我們可以使用高低溫試驗箱創(chuàng)造恒溫環(huán)境，參考實驗步驟3進行測量，讀取儀器測量值，對儀器進行不同溫度下的示值誤差的檢定。

結語

呼出氣體酒精含量探測器作為交通執(zhí)法部門的執(zhí)法器具已經應用多年，也極大地改善了執(zhí)法的效率和準確性，然而目前存在的使用溫度對儀器的測量準確度的影響仍然較大，而減少甚至消除溫度的影響需要各個相關單位部門做大量的工作，進行深入地研究。相信經過各方的共同努力，未來，我們能解決這個問題。

參考文獻

［1］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電子器件，2013（4）：564-567.

［2］JJG657-2006，《呼出氣體酒精含量探測器》檢定規(guī)程［S］.

［3］GB/T21254-2007，呼出氣體酒精含量檢測儀［S］.

［4］DARTSENSORSLTDAlcoholsensor applicationnotesV7.0［Z］.

中圖分類號：TH83

文獻標識碼：A