CN107328826A - 一种便携式乙醇检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种便携式乙醇检测装置，应用于检测乙醇的浓度，其特征在于，包括感应电阻、常规电阻、可变电阻、电热丝、控制电路、供电电源、外壳及开关按钮。所述传感电阻采用二氧化钛‑氧化石墨‑石墨烯三元复合材料制备，其中二氧化钛：氧化石墨：石墨烯的质量比为1:20~100:0.05~0.2。采用此方法制备的感应电阻成本低，反应灵敏。此装置制造成本低，反应快，体积小，可便于携带。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体检测装置，特别是涉及一种便携式乙醇检测装置。
背景技术
随着交通运输业的迅猛发展，机动车和拥有驾驶执照的人员数量迅速增长，交通事故频繁发生。在中国，每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起；而造成死亡的事故中50%以上都与酒后驾车有关。对社会造成了极坏的影响，危害自己及他人的生命安全。目前，对酒驾及醉驾的处罚力度明显加强，每百毫升血液酒精含量大于20毫克为酒后驾驶，大于80毫克即为醉酒驾驶。
目前，血乙醇浓度检测的主要方法有分光光度法、呼气法等方法。呼气法由于不需要样本预处理，不必要抽取静脉血而得到了广泛的应用。目前常用的设备感度较低，响应时间较长，效率低下。
发明内容
基于此，有必要提供一种低成本的快速检测装置。
一种便携式乙醇检测装置，应用于检测乙醇的浓度，其特征在于，包括感应电阻、常规电阻、可变电阻、电热丝、仪表盘、控制电路、供电电源、外壳及开关按钮。
更进一步的，所述传感电阻采用二氧化钛-氧化石墨-石墨烯三元复合材料制备，其中二氧化钛：氧化石墨：石墨烯的质量比为1:20~100:0.05~0.2。
更进一步，所述电热丝环绕于感应电阻外，用于对感应电阻加热，其温度范围为80~120度。
更进一步，所述控制电路用于控制检测装置。
更进一步，所述供电电源用于给控制电路提供电源。
更进一步，所述开关按钮用于控制检测装置。
更进一步，感应电阻的制备方法，包括如下步骤：
将氧化石墨、硫酸钛及氨水按质量比为1:0.02~0.5:5~20加入水中，超声分散形成含有氧化石墨及二氧化钛的悬浮液；
将所述含有氧化石墨及二氧化钛的悬浮液经去离子水洗涤过滤后，得到负载有二氧化钛的氧化石墨；
在保护性气体的氛围下，将所述负载有二氧化钛的氧化石墨放置到可调温度的微波炉中，微波功率为700~900W，照射20min~60min，冷却后得到二氧化钛-氧化石墨-石墨烯复合材料；
将所述二氧化钛-氧化石墨-石墨烯复合材料与去离子水混合、研磨、压制成型，并将成型后的样品放置烘干箱烘干，即得到所述感应电阻。
更进一步，将所述含有氧化石墨及二氧化钛的悬浮液过滤后将过滤得到的固体物在100℃下真空干燥24h~48h得到负载有二氧化钛的氧化石墨。
更进一步，所述保护性气体选自氩气及氮气中的至少一种。
上述感应电阻由含有质量比为1:50:0.1二氧化钛-氧化石墨-石墨烯复合材料组成，且二氧化钛吸附乙醇后会引起电导率的变化，从而可以将感应电阻应用于乙醇传感器中以检测乙醇的浓度；由于石墨烯为片层结构，及氧化石墨的粘结性，二氧化钛均匀的且稳定的分散在石墨烯的片层之间，从而使得感应电阻的灵敏度较高；通过电热丝加热感应电阻后，可快速释放吸附的乙醇，用于再次检测。
本发明提供了一种高灵敏，低成本，结构简单且稳定的、可重复使用的乙醇检测装置。
附图说明
图1为实施方式中检测装置的结构示意图。
图2为实施方式的电路布线结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一种便携式乙醇检测装置包括感应电阻、常规电阻、可变电阻、电热丝、仪表盘、控制电路、供电电源、外壳及开关按钮。图1所示，便携式乙醇检测装置结构示意图，所述开关200及仪表盘300嵌在所述外壳100表面，所述外壳100开有用于吹气的孔洞110，所述控制电路布置在外壳内部。如图2所示为控制电路布线结构示意图，其中R1、R2、R3、R4、R5为定值电阻，Rx为可变电阻，Rg为感应电阻，H为电热丝、G为仪表盘，E为供电电源，K为开关。定值电阻R5与电热丝H相连，以调节电热丝的输出功率。
感应电阻的制备方法如下：
将氧化石墨、硫酸钛及氨水按质量比为10:0.2:5加入水中，超声分散形成含有氧化石墨及二氧化钛的悬浮液；
将所述含有氧化石墨及二氧化钛的悬浮液经去离子水洗涤过滤后，得到负载有二氧化钛的氧化石墨；
在氮气的氛围下，将所述负载有二氧化钛的氧化石墨放置到可调温度的微波炉中，微波功率为900W，照射30min，冷却后得到二氧化钛-氧化石墨-石墨烯复合材料；
将所述二氧化钛-氧化石墨-石墨烯复合材料与去离子水混合、研磨、压制成直径为5mm、长度为20mm的柱状，并将成型后的样品放置在100℃下真空干燥烘24h，即得到所述感应电阻。
上述感应电阻中含有二氧化钛-氧化石墨-石墨烯复合材料，且二氧化钛吸附乙醇后会引起电导率的变化，从而可以将感应电阻应用于乙醇传感器中以检测乙醇的浓度；由于石墨烯为片层结构，二氧化钛均匀的分散在石墨烯的片层之间，从而使得感应电阻的灵敏度较高。
本实施方式中，用于检测乙醇的电路图如图2所示。该电路中，感应电阻由含有质量比为1:50:0.1二氧化钛-氧化石墨-石墨烯复合材料组成，当感应电阻没有吸附乙醇时，配对电阻R1与感应电阻Rg的初始电阻（即未吸附乙醇时的电阻）相等，且R1=Rg=R2=R4=250kΩ。当感应电阻吸附了乙醇后，电阻Rg发生变化，电流表G测试的电流发生变化。根据预先测定的乙醇浓度与电阻Rg之间的对应关系以及电阻Rg与电流表G读数之间的对应关系，从而可以计算出乙醇的浓度。
更进一步的，根据预先测定的乙醇浓度与电阻Rg之间的对应关系以及电阻Rg与电流表G读数之间的对应关系，可以将电流表G的读数换算为乙醇的浓度，从而当电桥电路置于富含乙醇环境中时，根据电流表G的指针偏移位置可以直接读出乙醇的浓度。
更进一步的，调节可变电阻Rx，使得当乙醇浓度达到14μg/100ml时电流表G指针半偏，当浓度超过45μg/100ml时指针满偏。
实际检测中，开关打到K1，则接通检测装置，对着吹气口吹气3秒以上时间，当含有乙醇的气体吸附在感应电阻时，感应电阻的电阻值即发生改变，从而引起控制电路电流的变化，从仪表盘能读出相应的经过转换的浓度值；当检测完成后，开关打开K2，则开启电热丝加热，由于乙醇是热挥发气体，当温度加热到80度时，可快速挥发而脱离感应电阻，检测装置可再次用于检测。
需要说明的是，不限于采用图2所示的电路来检测乙醇含量。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种便携式乙醇检测装置，应用于检测乙醇的浓度，其特征在于，包括感应电阻、常规电阻、可变电阻、电热丝、仪表盘、控制电路、供电电源、外壳及开关按钮。
2.根据权利要求1，所述传感电阻采用二氧化钛-氧化石墨-石墨烯三元复合材料制备，其中二氧化钛：氧化石墨：石墨烯的质量比为1:20~100:0.05~0.2。
3.根据权利要求1所述电热丝环绕于感应电阻外，用于对感应电阻加热，其温度范围为80~120度。
4.根据权利要求1，所述仪表盘用于显示乙醇浓度。
5.根据权利要求1，所述控制电路用于控制检测装置。
6.根据权利要求1，所述供电电源用于给控制电路提供电源。
7.根据权利要求1，所述开关按钮用于控制检测装置。
8.根据权利要求1及权利要求2，感应电阻的制备方法，包括如下步骤：
将氧化石墨、硫酸钛及氨水加入水中，超声分散形成含有氧化石墨及二氧化钛的悬浮液；
将所述含有氧化石墨及二氧化钛的悬浮液经去离子水洗涤过滤后，得到负载有二氧化钛的氧化石墨；
在保护性气体的氛围下，将所述负载有二氧化钛的氧化石墨放置到可调温度的微波炉中，微波功率为700~900W，照射20min~60min，冷却后得到二氧化钛-氧化石墨-石墨烯复合材料；
将所述二氧化钛-氧化石墨-石墨烯复合材料与去离子水混合、研磨、压制成型，并将成型后的样品放置烘干箱烘干，即得到所述感应电阻。
9.根据权利要求1及权利要求8，将所述含有氧化石墨及二氧化钛的悬浮液过滤后将过滤得到的固体物在100℃下真空干燥24h~48h得到负载有二氧化钛的氧化石墨。
10.根据权利要求1及权利要求8，所述保护性气体选自氩气或氮气中的至少一种。
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