水分对呼出气体酒精含量检测仪量值影响分析

柳竹青 夏贤君 潘俊

【摘 要】呼出气体酒精含量检测仪是检测人体呼出气体酒精含量的计量仪器，在按国家检定规程检定该仪器时所配制的酒精气体为不含水分的“干气”，而在实际使用中，该仪器实际测量的都是含一定水分的“湿气”，检定用的“干气”和实际用的“湿气”的酒精含量有多少差别，对仪器示值有多大影响，文章将通过实验进行论证。

【关键词】检定;水分;酒检仪;干气;湿气;呼出气体酒精含量（BrAC）;血液中酒精含量（BAC）

【中图分类号】TH83 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）06-0124-02

0 引言

呼出气体酒精含量检测仪（简称酒检仪）是公安部门用于现场快速检测车辆驾驶人员摄入酒精含量的主要执法工具，也是现场出具执法凭证的唯一手段。该设备是被国家质检总局列入执法类强制检定的计量器具，所以对其进行周期检定尤为重要。在《呼出气体酒精含量探测器检定规程（JJG 657—2006）》中，酒检仪的检定方法是采用质量流量动静相结合的配制方法，利用MF-3B型液态有机气体配气装置配制成相应的乙醇标准气体作为标准物质进行检定。但该装置配制出来的气体是“干气”（Dry gas），通过将贮存不同浓度的“干气”（Dry gas）的气袋依次通入酒检仪，读得相应各个气袋“干气”的浓度示值，从而对酒检仪进行校准，校准后再进行检定，确保酒检仪检测的数据准确及具有溯源性。但酒检仪在交警执法部门的实际使用中，它检测的对象是人，它所检测的是含有一定量水分的人体内呼出的气体，即“湿气”（moisture），那么这两种气体之间的水分含量不一致，是否会对检定结果造成影响，是否会影响酒检仪校准的准确性，本文将通过实验进行论证。

1 酒检仪及其工作原理

酒检仪作为非侵入式检测设备，能够直接测量人体内肺部深处酒精的气体浓度，测示值能根据国际通用标准“血液：呼气比”（blood：breath ratio）[1]直接换算成血液中的酒精浓度，不同的国家认可的“血液：呼气比”并不完全相同，在我国，这个换算值是1∶2 200，假如人体呼出气体酒精含量（BrAC）为0.472 mg/L，则血液中酒精含量（BAC）如下：

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

酒检仪依据检测传感器工作原理可分为半导体型、燃料电池型和红外线型[2]，由于价格和使用性能等因素，目前我国公安部门大多采用的是燃料电池型呼出气体酒精含量检测仪，它属于电化学类型，以白金为电极，将进入燃烧室内的酒精气体充分燃烧转变为电能，待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律[3]，该类型酒检仪计量准确性高，稳定性好，通过测定输出电流的大小就可以确定待测气体的酒精浓度。

2 检定细节研究及结果比较

检定装置由液态有机气体配气装置、采样泵装置、微量进样器、气袋等设备组成。该装置动态配气具有出气量大、配气精度高、稳定性好等特点。工作原理如下：通过秤量一定质量的无水乙醇酒精，将其注入温度为105 ℃的气化室内进行气化，并配以一定容量的纯净空气，制成所需要的标准酒精气体。根据无水乙醇质量和配制气体总体积可计算得出所配制气体的酒精浓度，计算公式如下：

C酒=m/V=  （2）

公式（2）中，m为无水乙醇质量，v1为无水乙醇提取体积，ρ1为无水乙醇密度，δ%为无水乙醇体积分数，V为配制气体总体积，C酒为标准酒精气体浓度;乙醇纯度标准物质GBW06112，体积分数为99.8%，不确定度为0.3%，k=2。

根据《呼出气体酒精含量探测器检定规程（JJG 657—2006）》要求，利用标准配气装置配制出浓度为0.472 mg/L的酒精气体作为本次实验的标准参照值。在实验中，实验人员利用微量进样器抽取12 μL浓度为99.8%的无水乙醇注入配气装置中配制成浓度为0.472 mg/L的标准“干气”1袋（标定为1号气袋），在同样条件下再配制3袋标准气体，配气期间注入12 μL无水乙醇之后，分别注入1 g、5 g、10 g纯水（相应标记为2、3、4号气袋），由于燃烧室内温度高达115 ℃，可直接将纯水气化，制成3袋不同湿度的乙醇气体。将4个气袋各自静置20 min后，当2、3、4号气袋水汽与乙醇气体充分混合后，再用标准酒精测试仪TP1125型酒检仪进行检测，测量6次取其平均值，最后进行结果对比论证。在室温为25 ℃、湿度为65%的环境条件下，气袋内湿度值用绝对湿度表示，我们假设1号气袋的“干气”的绝对湿度为0，则2、3、4号气袋的绝对湿度可用如下公式算出：

ρw=e/（Rw×T）=m/V（3）

公式（3）中，m为各纯水质量，V为配制气体总体积（20 mL），ρw为绝对湿度。

已知各通入气袋纯水质量及配制气体的总体积，可计算出相应2、3、4号气袋的绝对湿度值分别为0 mg/L、50 mg/L、250 mg/L、500 mg/L。

3 水分影响及结果分析

1、2、3、4号气袋的水分影响及结果分别见表1～表4。

根据各表中的数据，各组气袋检测平均值差值必须满足公式（4）：

C标-C≤ ×Urel×C （4）

公式（4）中，Urel为呼出气体酒精含量探测器检定装置中的不确定度，Urel=3.4%，则

1 g纯水差值：

0.475-0.476=0.001≤0.023 （5）

5 g纯水差值：

0.475-0.474=0.001≤0.023 （6）

10 g纯水差值：

0.475-0.474=0.001≤0.023 （7）

数据比对结果表明，除去人为操作引入的误差，相同标称浓度的气体在酒检仪上的读数几乎一致，且在加入纯水之后，其浓度平均值满足公式（4）的要求，实验数据表明酒精气体水分含量的大小对酒检仪检定结果的影响微乎其微。

4 结语

通过对酒检仪的“干气”“湿气”的实验数据进行对比可知，标准酒精气体的水分含量不会影响酒检仪的示值变化，对检定校准结果的影响也微乎其微。酒检仪在相同浓度下检定示值的变化误差主要来自操作人员的人为控制误差，所以检定人员在周期检定过程中，要不断提高自身的检定水平，注意相关检定事项及细节，确保酒检仪的计量准确性。此外，由于研究人员水平有限，试验条件有限，因此本次研究不能面面俱到，不妥之处请广大同行批评指正，共同对呼出气体酒精含量检测仪的检定展开更深层次的研究，为相关执法部门提供更准确的数据。

参 考 文 献

[1]王维康，王显建，郑宏昌，等.呼出气体酒精含量检测仪溯源技术探讨[J].计量技术，2015（7）：20-23.

[2]孫琳，毛森，李佳，等.呼出气体酒精探测器测量结果影响因素探讨[J].计量与测试技术，2016，43（9）：52-

53.

[3]朱海华.基于电化学酒精传感器的高准确度酒精浓度测试仪设计[J].电子器件，2013，36（4）：564-567.

[责任编辑：陈泽琦]