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1、IntoxIntoxIntoxIntox EC/IREC/IREC/IREC/IR II II II IIFuelFuelFuelFuel cellcellcellcell 传感器，历史和理论传感器，历史和理论Alco-SensorAlco-SensorAlco-SensorAlco-Sensor V V V V操作操作&维修维修IntoxIntoxIntoxIntox EC/IREC/IREC/IREC/IR II II II II红外红外&气流设计气流设计IntoxIntoxIntoxIntox EC/IREC/IREC/IREC/IR II II II II设计原理设计原理干气干气&湿气
2、标准湿气标准IntoxIntoxIntoxIntox EC/IREC/IREC/IREC/IR II II II II功能键功能键IntoxIntoxIntoxIntox EC/IREC/IREC/IREC/IR II II II II车间手册车间手册讲义讲义注释注释主体测试序列主体测试序列 主体测试错误主体测试错误FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 技术技术Intox EC/IRIIAlco-SensorV2009 Intoximeters本书中的资料如有变更，恕不另行通知，用于由授权的工厂培训代表做培训讲座使用。本手册不能在未经 Intoximeters 公司
3、书面许可下以任何形式或手段，电子或底板为任何目的复制或者传输，IntoximetersIntoximetersIntoximetersIntoximeters FuelFuelFuelFuelcell-cell-cell-cell-历史历史.英国的 Dr. Tom Jones 和 Dr. Martin Wright 把该理论应用于乙醇检 测，发展了 Fuel cell 和样品系统，该系统把固定体积的肺深部呼气运 送到一个含有 Fuel cell 的气室；这个小的酒精测试器是在 1969 年的 成果。 .1970 年，Dr. Tom Jones 接触到 St. Louis 的 Intoximet
4、ers 的 Mac Forrester 看是否可以进行联合发展计划，Alcotek 的 Karl Wolf Snr 也参与其中。 .Karl Wolf Snr 完善该设计和生产了 fieldworthy,1973 年手持式仪器 开始销售。 .该仪器运送一连续 1cc 容积肺深部呼气样品到 Fuel cell 传感器。由 该传感器生成电流与样品中的浓度成比例关系。 .第一台 Intoximeter Alco-SensorAlco-Sensor 系列仪器-在英国叫 Lion SL-2 和 SD-2.IntoximetersIntoximetersIntoximetersIntoximeters F
5、uelFuelFuelFuelcell-cell-cell-cell-历史历史.William Grove 在 1839 年第一次用 Fuel cell 发电。-第一个 Fuel cell 组成-两个铂丝在酸性溶液中，用用氢提供给一个铂丝或者电极及氧提供给另一极。当两个电极连接时，它们之间会有电流流过。-这些相同的基本的 Fuel cells 被用于作为电源同时仍然是 NASA使用 Fuel cells 的基础及其他研究人员用于发电-在 1960 年，Innsbrook 的 Gruber 教授，奥地利用该基本电极酸性建立实验和改变 Fuel cell 以检测不同物质出现，可能会有氧化在一极。乙
6、醇被发现是这种物质。IntoximetersIntoximetersIntoximetersIntoximeters FuelFuelFuelFuelcell-cell-cell-cell-基本基本 FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 构造构造.在最简单的结构中，乙醇 Fuel cell 组成成分为：-一个多孔，化学惰性塑料盘大约直径 25mm（1 英寸），厚度1mm.-两面都有很薄的铂金（铂黑）涂层。-多孔盘中注入酸性电解质溶液（如硫酸）。-铂丝连接到每一个铂黑表面。-整个装置安装在一个塑料盒子上，盒子底部密封且上面连接到样品室。-该基本配置如图 1 说明。铂黑
7、涂层IntoximetersIntoximetersIntoximetersIntoximeters FuelFuelFuelFuelcell-cell-cell-cell-结构结构酸 性 电解 质 溶液塑料盒子铂丝塑料盒盖子多孔塑料盘峰值输出峰值输出- - - -第一代第一代IntoximetersIntoximetersIntoximetersIntoximeters FuelFuelFuelFuelcell-cell-cell-cell-结构结构铂黑塑料盘表面上铂黑涂层的显微图片截面（x20，000）孔酸性电解质填充孔隙IntoximetersIntoximetersIntoximete
8、rsIntoximeters FuelFuelFuelFuelcell-cell-cell-cell-结构结构多孔塑料盘铂黑仪器顶部和塑料盘的显微图片截面（x500）IntoximetersIntoximetersIntoximetersIntoximeters FuelFuelFuelFuelcell-cell-cell-cell-化学反应化学反应.一份肺深部呼气 1cc 样品被吸收进 Fuel cell 上部气室。.样品中的任何酒精会发生化学反应且在 Fuel cell 上被氧化。.乙醇氧化产生醋酸作为副产品。.氧化过程中每分子乙醇转化产生两个自由电子。.该过程中正氢离子（H+）成为自由离
9、子，并迁移到 Fuel cell 下表面.这些粒子与大气中的氧结合形成水，该过程中消耗 H+。IntoximetersIntoximetersIntoximetersIntoximeters FuelFuelFuelFuelcell-cell-cell-cell-化学反应化学反应.该过程的结果是上表面产生一个多余的电子，下表面相应缺少一个电子。.连接两个电极表面，外部电路中有电流通过以中和电荷。.电流产生的能量与通过 Fuel cell 转换乙醇总量成正比关系。.通过适当的信号处理，我们能够直接显示出呼气乙醇浓度。.第一代仪器中-峰值=乙醇值IntoximetersIntoximetersIn
10、toximetersIntoximeters FuelFuelFuelFuelcell-cell-cell-cell-化学反应化学反应.乙醇氧化-举例-在硫酸水溶液中乙醇阳极氧化机制-涉及四个乙醇分子的电子转移1cc 呼气 乙醇样品IntoximetersIntoximetersIntoximetersIntoximeters FuelFuelFuelFuelcell-cell-cell-cell-化学反应化学反应醋酸 乙醇电流1000 欧的电阻第一代峰高 Fuel cell 信号分析峰值电压-乙醇浓度IntoxIntoxIntoxIntox EC/IREC/IREC/IREC/IR II I
11、I II IIFuelFuelFuelFuel cellcellcellcell 集成传感器集成传感器FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 集成集成.Fuel cell 信号综合分析用于第二代仪器和证据型仪器.1987 年 IntoximetersIntoximeters 和 AlcotekAlcotek 开始研究以达到 Fuel cell 用于证据型传感器的特性要求。. AlcotekAlcotek 和 IntoximetersIntoximeters 用多种实验得来的数据，包括来自IR-3000 带 Fuel cell 辅助传感器的证据型仪器的资料。这包括Fue
12、l cell 信号分析的方法调查。.该研究的结果是 Fuel cell 综合分析方法得到了发展。该方法在1990 年 USA 和 EU 获得专利。FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 集成集成.1987 年，Intoximeters 采用 Fuel cell 技术用于所有证据型仪 器。这一决定的原因是： 1.Fuel cell 对人呼气中的乙醇是特定吸收的 2.Fuel cell 通过零点是线性的（不像红外传感器） 3单点校准使装置在其整个范围内精确。 4.Fuel cell 的精确性和重复性满足证据型要求。 5.Fuel cell 被科学界确认为具有证据型仪器潜力
13、。 6.在低 BAC 时，Fuel cell 要比红外技术更精确。 7.Fuel cell 是耐用的且相对便宜。 8.低功耗要求。FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 信号集成分析信号集成分析FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 集成集成.1990 年 IntoximetersIntoximeters 决定开发一个新的利用综合分析方法的仪器生产线。.集成仪器：-Alco-SensorAlco-Sensor IVIV-EC/IREC/IR-AlcoMonitorAlcoMonitor CCCC-在 2003 年 AlcoSensorAlco
14、Sensor FSTFST 仍是基于 Fuel cell 综合分析访求得以开发。FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 集成集成.在 Fuel cell 综合分析中有如下发生：-Fuel cell 信号曲线代表无负载电阻时 Fuel cell 输出电源能量。（在峰值分析时，我们在 Fuel cell 的两个输出电极上接 1000欧姆负载电阻）-信号曲线下方面积代表从样品中进入 Fuel cell 的乙醇分子转化的所有电源输出的总能量。-该面积被认为是 Fuel cell 信号积分。FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 集成集成.曲线下面的面
15、积代表样品中乙醇分子转换过程中产生的电能FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 集成集成. 积分-重复试验的落差降低-3 分种间隔 10 次试验后的干气样品标准结果为 0.100 g/210LFuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 集成集成.积分方法的运用需要做几种设计判定：.积分初值限制-峰值/16 或者 P/16 时间FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 集成集成.积分-Fuel cell 结构设计提高 -开放式 Fuel cell 盒子 .由于没有任何阻碍因此在乙醇转化为醋酸过程中样品可以无阻碍 地进入催化剂
16、以提高快速接触和反应时间 -盒子材料 .原来的是 ABS 塑料-这有一定的透水度因此会有相对湿度影响电 解质溶液。 现在使用一种工程塑料材料- .集成 Fuel cell 使用一种较低渗透性的塑料盒子材料- .这会延迟电解质溶液中水的消耗且增强了校准稳定性和 Fuel cell 的预期寿命。. 铂丝电极的改善-原始电极.仅是点接触-造成电极和 Fuel cell 表面接触较弱和不稳定。-新电极.是预成形的-以确保电极和 Fuel cell 表面接触最佳.这提高了-Fuel cell 信号的稳定性和使 Fuel cell 更不易受冲击和震动的影响。FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 集成集成FuelFuelFuelFuelcellcellcellcell 集成集成开放式电池电极.仅点接触仅点接触 - -造成电极和 Fuel cell 表面接触较弱和不稳定。 - -Fuel cell 校准的稳定性易受冲击和震动的影响。Intoximeters
