DE19740342A1 - Verfahren zum Kalibrieren eines Atemalkoholmeßgerätes - Google Patents

Verfahren zum Kalibrieren eines Atemalkoholmeßgerätes

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Kalibrieren eines Atemalkoholmeßgerätes mittels eines Kalibriergasgenerators mit einem Flüssigkeitsbehälter für wäßrige Ethanollösung und Luftzufuhreinrichtungen, die dazu ausgelegt sind, die Ethanollösung von Luft durchperlen zu lassen und Gas aus der Atmosphäre oberhalb der Ethanollösung zum Atemalkoholmeßgerät zu leiten.
Atemalkoholmeßgeräte befinden sich in zunehmendem Maße bei Kontrollen der Polizei im Straßenverkehr im Einsatz. Um die Meßgenauigkeit sicherzustellen, insbesondere im Hinblick auf spätere Gerichtsverfahren, werden die Atemalkoholmeßgeräte regelmäßig kalibriert. Zur Kalibrierung ist es notwendig, ein Gas mit bekannter Konzentration an Ethanol bereitzustellen. Zur Bereitstellung des Prüfgases sind Kalbriergasgeneratoren bekannt, wie sie beispielsweise in der DE 32 16 109 C2 beschrieben sind.
Bekannte Kalibriergasgeneratoren weisen Flüssigkeitsbehälter auf, die mit wäßrigen Ethanollösungen bekannter Konzentration gefüllt sind. Ferner sind Luftzufuhreinrichtungen vorhanden, die Luft mittels einer Pumpe ansaugen und die Luft in dem Flüssigkeitsbehälter austreten lassen, so daß sie die Ethanollösung durchperlt. Aus der Gasatmosphäre oberhalb der Ethanollösung führt eine Leitung zu dem Atemalkoholmeßgerät. Während der Luftstrom in kleinen Bläschen durch die Lösung perlt, findet eine Anreicherung der Luft mit Ethanol und gleichzeitig eine Sättigung mit Wasserdampf statt. Der Ethanolgehalt der abgeleiteten Luft hängt dabei nach dem Henryschen Gesetz von der Konzentration des Ethanols in der Ethanollösung und der Temperatur ab, bei der die Ethanolabgabe aus der Flüssigkeit in die Luft stattfindet.
Die Temperaturabhängigkeit des Verteilungskoeffizienten Ka/W, der das Verhältnis der Alkoholkonzentration der Luft relativ zu der im Wasser angibt, läßt sich mit folgender Temperaturabhängigkeit beschreiben:
a/W = 0,04145.ea.T
wobei T die Temperatur in °C ist und a = 0,0658 (1/°C). Diese Temperaturabhängigkeit ist z. B. in dem Artikel "Atemalkoholmeßgeräte: Grundlagen der Kalibrierung" von Günter Schoknecht und Bruno Barduhn, Blutalkohol Vol. 32/1995, S. 1-9, beschrieben.
Aus der oben angegebenen Abhängigkeit folgt, daß die Temperatur der Lösung mit möglichst geringer Abweichung konstant gehalten werden muß, um eine möglichst stabile Ethanolkonzentration in der Gasphase zu erhalten. Wird z. B. eine relative Stabilität der Ethanolkonzentration in der Gasphase von 1% angestrebt, so muß die Temperatur im Rahmen von Δ T = 0,01/a = 0,15° C konstant gehalten werden.
Um die Temperatur auf einen vorgegebenen Referenzwert zu bringen, waren die bekannten Kalibriergasgeneratoren mit Thermostat- und Heizeinrichtungen versehen, um die wäßrige Ethanollösung auf eine Referenztemperatur von 34°C zu bringen und die Kalibrierung bei dieser Referenztemperatur auszuführen. Bei vorgegebener fester Referenztemperatur und bekannter Ethanolkonzentration in der wäßrigen Lösung konnte so die Kalibrierung ausgeführt werden.
Nachteilig an der bekannten Verfahrensweise ist, daß ein mobiler Einsatz des Kalibrierungsverfahrens nur sehr eingeschränkt möglich ist, da die Heizeinrichtungen für die Kalibriergasgeneratoren Energieversorgung benötigen. Nachteilig ist ferner eine relativ lange Aufwärmzeit, damit das System in einen stabilen aufgewärmten Zustand kommt. Dabei können sich auch Kondensationsprobleme in den Zuleitungen ergeben. Insgesamt ist ein solches Kalibrierungsverfahren technisch recht aufwendig, da präzise Regelungen und Heizeinrichtungen erforderlich sind, die den Aufbau der Geräte technisch aufwendiger und dadurch auch teurer machen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfacheres und günstigeres Verfahren zur Kalibrierung von Atemalkoholmeßgeräten sowie eine Kombination von Kalibriergasgenerator und Atemalkoholmeßgerät zur Ausführung des Verfahrens anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Kalibriergasgenerator-Atemalkoholmeßgerät-Kombination mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur der Ethanollösung in dem Kalibriergasgenerator gemessen und ein die Temperatur repräsentierendes elektrisches Signal erzeugt, das, direkt oder nach Aufbereitung, über eine Übertragungseinrichtung zu dem Atemalkoholmeßgerät geleitet und weiter in die Auswerteelektronik in dem Atemalkoholmeßgerät geleitet wird. Die Auswerteelektronik ist so vorbereitet, daß das die Temperatur repräsentierende elektrische Signal zur Umrechnung des Meßergebnisses in der Auswerteelektronik auf das bei einer vorgegebenen Referenztemperatur zu erwartende Meßergebnis verwendet wird. Das so erhaltene Meßergebnis bei der Referenztemperatur kann dann wie üblich zur Kalibrierung verwendet werden, da dieses Meßergebnis bei der Referenztemperatur nur noch von der Ethanolkonzentration in der wäßrigen Lösung abhängt, die als bekannt vorausgesetzt wird.
Die oben angegebene Temperaturabhängigkeit kann umgeschrieben werden, um auf das bei der Referenztemperatur zu erwartende Meßergebnis umzurechnen:
Mref = M0.e-a(T-34°C)
wobei M0 das tatsächliche Meßergebnis ist, das bei der tatsächlichen Temperatur T in der Auswerteelektronik ermittelt wird. Mit Hilfe der obigen Beziehung läßt sich also das tatsächliche Meßergebnis auf das bei der Referenztemperatur von Tref = 34°C zu erwartende Meßsignal Mref umrechnen.
Die Auswerteelektronik des Atemalkoholmeßgerätes kann relativ einfach angepaßt werden, um die erforderlichen Umrechnungsfunktionen auszuführen, da die Auswerteelektronik ohnehin in Form von Chips realisiert ist, die leicht erweitert bzw. so programmiert werden können, um die gewünschten Umrechnungsfunktionen auszuführen. Es muß an dem Atemalkoholmeßgerät jedoch für eine Schnittstelle gesorgt werden, in der das die Temperatur repräsentierende elektrische Signal von der Übertragungseinrichtung eingespeist werden kann. Ferner muß das Atemalkoholmeßgerät mit einer Schalteinrichtung versehen sein, mit der zwischen Kalibrier- und Meßbetriebsmodus umgeschaltet werden kann, wobei die Auswerteelektronik nur im Kalibriermodus die geschilderte Umrechnung vornimmt.
Die Umsetzung des elektrischen Signals des Thermometers in ein digitales Signal kann entweder schon in der Übertragungseinrichtung oder erst hinter der Schnittstelle in dem Atemalkoholmeßgerät ausgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt erhebliche Vorteile mit sich, da eine Thermostatisierung des Kalibriergasgenerators nicht mehr notwendig ist.
Eine Kalibriergasgenerator-Atemalkoholmeßgerät-Kombination zur Ausführung des Verfahrens kann einen Kalibriergasgenerator mit einem Flüssigkeitsbehälter aufweisen, in dem das Thermometer fest angebracht ist und das mit der Übertragungseinrichtung fest verbunden ist, wobei die Übertragungseinrichtung weiter mit einem Kabel versehen ist, das an eine Schnittstelle am Atemalkoholmeßgerät anschließbar ist, um das die Temperatur repräsentierende elektrische Signal in die Auswerteelektronik des Atemalkoholmeßgerätes weiterzuleiten. Die Auswerteelektronik ist so vorbereitet, um das Meßergebnis der Ethanolkonzentration in der Gasphase auf das bei einer vorgegebenen Referenztemperatur zu erwartende Meßergebnis mittels einer vorgegebenen Abhängigkeit von der aus dem elektrischen Signal oder dem aufbereiteten Signal erhaltenen Temperatur der wäßrigen Ethanollösung und der vorgegebenen Referenztemperatur umzurechnen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in der beigefügten Figur beschrieben.
Die Figur zeigt schematisch den Aufbau einer Kombination aus Kalibriergasgenerator und Atemalkoholmeßgerät zur Ausführung des Verfahrens der Erfindung.
Der Kalibriergasgenerator 1 hat einen Flüssigkeitsbehälter 2, der mit wäßriger Ethanollösung teilweise gefüllt ist. Die Luftzufuhreinrichtungen, nämlich eine Pumpe (nicht gezeigt), eine Zufuhrleitung 4, ein Sprudelkörper 5 und eine Ausgabeleitung 6 zum Atemalkoholmeßgerät 7, dienen dazu, die wäßrige Ethanollösung von Luft durchperlen zu lassen und die mit Ethanol und Wasserdampf gesättigte Luft dann zum Meßeingang des Atemalkoholmeß­ gerätes 7 weiterzuleiten. Der Sprudelkörper 5 erzeugt möglichst kleine Blasen mit einer großen Gesamtoberfläche, um einen guten Stoffaustausch zu erzielen, so daß während des Durchströmens ein Gleichgewichtszustand mit der Lösung erreicht wird.
In die wäßrige Ethanollösung in dem Flüssigkeitsbehälter 2 taucht ein Thermometer 8 ein, das ein die Temperatur der Lösung repräsentierendes elektrisches Signal erzeugt und dieses an eine Übertragungseinrichtung 9 weiterleitet. Das elektrische Signal wird von der Übertragungseinrichtung 9, entweder direkt oder nach Aufbereitung oder Umwandlung, über ein Kabel zu einer Schnittstelle an dem Atemalkoholmeßgerät 7 weitergeleitet. Die Schnittstelle ist mit der Auswerteelektronik des Atemalkoholmeßgerätes verbunden. Die Auswerteelektronik wird in typischen Fällen in Form eines Mikroprozessors realisiert sein, der durch entsprechende Vorbereitung zur weiteren Auswertung des Temperatursignals programmiert sein kann. Aus dem die Temperatur repräsentierenden Signal wird der tatsächliche Temperaturwert gewonnen und in der Auswerteelektronik dazu verwendet, um das Meßergebnis für die Alkoholkonzentration in das bei einer vorgegebenen Referenztemperatur zu erwartende Meßergebnis Mref umzurechnen. Die Referenztemperatur ist z. B. 34°C, so daß die Umrechnung in der Auswerteelektronik auf das Referenzmeßergebnis MRef mit folgender Formel ausgeführt werden kann:
Mref = M0.e-a(T-34°C).
Das so erhaltene Meßergebnis für die Ethanolkonzentration in der Gasphase bei Referenztemperatur kann dann bei bekannter Konzentration der Ethanollösung direkt zur Kalibration verwendet werden, ohne daß dabei eine Thermostatisierung erforderlich wäre.
Die Übertragungseinrichtung 9 wird mit einer Batterie betrieben, damit kein Netz­ anschluß erforderlich ist. Zur Erzielung einer möglichst langen Betriebsdauer ohne Batteriewechsel wird die Übertragungseinrichtung 9 erst eingeschaltet, wenn ein Druckschalter 11 ein Durchströmen des Kalibriergasgenerators 1 feststellt. Eine Einschalteinrichtung 10 schaltet dann die Übertragungseinrichtung 9 ein.
Die Übertragungseinrichtung 9 kann das von dem Thermometer 8 gelieferte Analogsignal entweder analog weiterleiten oder bereits eine Umwandlung in ein Digitalsignal vornehmen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Kalibrieren eines Atemalkoholmeßgerätes (7) mittels eines Kalibriergasgenerators (1) mit einem Flüssigkeitsbehälter (2) für wäßrige Ethanollösung und Luftzufuhreinrichtungen, die dazu ausgelegt sind, die Ethanollösung von Luft durchperlen zu lassen und Gas aus der Atmosphäre oberhalb der Ethanollösung zum Atemalkoholmeßgerät (7) zu leiten, mit den Schritten:
Messen der Temperatur der Ethanollösung mittels eines Thermometers (8) und Erzeugen eines die Temperatur repräsentierenden elektrischen Signals,
Aufnahme des elektrischen Signals in einer Übertragungseinrichtung (9) und Weiterleitung des elektrischen Signals oder eines daraus aufbereiteten Signals zu dem Atemalkoholmeßgerät (7) und in dessen Auswerteelektronik,
Automatisches Umrechnen des Meßergebnisses des Atemalkoholmeßgerätes (7) in der Auswerteelektronik auf das bei einer vorgegebenen Referenztemperatur zu erwartende Meßergebnis mittels einer vorgegebenen Abhängigkeit von der aus dem elektrischen Signal oder dem aufbereiteten Signal erhaltenen Temperatur der wäßrigen Ethanollösung und der vorgegebenen Referenztemperatur, und
Auswerten des bei der vorgegebenen Referenztemperatur erwarteten Meßergebnisses zur Kalibrierung des Atemalkoholmeßgerätes (7).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Übertragungseinrichtung (9) aus einer Batterie mit Strom versorgt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Einschalteinrichtung (10) die Übertragungseinrichtung (9) nur dann einschaltet, wenn über einen Druckschalter (11) festgestellt wird, daß die Luftzufuhreinrichtungen Gas zum Atemalkoholmeßgerät (7) leiten.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem signalverarbeitende Schaltungen in der Übertragungseinrichtung (9) das die Temperatur repräsentierende elektrische Signal des Thermometers (8) in ein digitales Signal umsetzen.
5. Kombination aus einem Atemalkoholmeßgerät (7) und einem Kalibriergasgenerator (1) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der
das Thermometer (8) in dem Flüssigkeitsbehälter (2) des Kalibriergasgenerators (1) und die Übertragungseinrichtung (9) an dem Flüssigkeitsbehälter (2) angebracht sind,
ein Kabel die Übertragungseinrichtung (9) mit einer Schnittstelle an dem Atemalkoholmeßgerät (7) verbindet, um das die Temperatur repräsentierende elektrische Signal in die Auswerteelektronik des Atemalkoholmeßgerätes (7) weiterzuleiten, und
die Auswerteelektronik so vorbereitet ist, um das Meßergebnis der Ethanolkonzentration auf das bei einer vorgegebenen Referenztemperatur zu erwartende Meßergebnis mittels einer vorgegebenen Abhängigkeit von der aus dem elektrischen Signal oder dem aufbereiteten Signal erhaltenen Temperatur der wäßrigen Ethanollösung und der vorgegebenen Referenztemperatur umzurechnen.
6. Kombination nach Anspruch 5, bei der die Übertragungseinrichtung (9) mit einer Batterie zur Stromversorgung versehen ist.
7. Kombination nach Anspruch 5 oder 6, bei der ein Druckschalter (11) in dem Flüssigkeitsbehälter (2) vorgesehen ist, der ein elektrisches Signal an eine Einschalteinrichtung (10) abgibt, wenn die Luftzufuhreinrichtungen arbeiten wobei die Einschalteinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, die Übertragungseinrichtung (9) solange eingeschaltet zu halten, wie die Luftzufuhreinrichtungen nach Anzeige des Druckschalters (11) arbeiten.
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