Принцип работы алкотестера
Алкотестер – это устройство, которое измеряет содержание алкоголя в дыхании или сокращенно BrAC. Измерения обычно получают путем вычисления массы в процентах на единицу объема. BrAC считается таким же точным, как концентрация алкоголя в крови (BAC). Соотношение алкоголя в дыхании к алкоголю в крови 2100:1 используется для превращения BrAC в BAC. Это означает, что 2100 мг легочного воздуха будет содержать столько же алкоголя, сколько 1 мл крови.
Существуют разные типы алкотестеров, но преобладающим типом является цифровое, ручное устройство, которое можно использовать многократно.
Итак, как работает алкотестер? Алкотестер измеряет содержание алкоголя в дыхании, отражающее процент алкоголя в крови человека. Власть может использовать эти показатели для оценки уровня опьянения человека. После употребления алкоголя организм поглощает это химическое вещество через слизистую желудка в кровь. Когда кровь проходит через легкие, часть алкоголя улетучивается и перемещается в легкие. Концентрация алкоголя в лёгких зависит от концентрации в крови. Устройство считывает измерение концентрации алкоголя в легких в вашем дыхании. Большинство людей считают, что эти приборы проверяют содержание алкоголя в их крови, но на самом деле они проверяют содержание алкоголя в вашем дыхании.
Алкотестеры предназначены для проверки определенной пробы воздуха. Проба алкоголя в выдыхаемом воздухе берется пользователем, который в течение примерно 5 секунд дует в алкотестер. Объем воздуха, необходимый для выполнения 5-секундного выдоха, должен поступать из глубокой области лёгких, где можно провести точные измерения BrAC. Качественные алкотестеры будут иметь так называемый эффективный захват дыхания, когда для взятия образца устройства требуется определенное количество воздуха и спирта. Если количества недостаточно, алкотестер не даст показаний и посоветует пользователю попробовать еще раз.
Перед взятием пробы нагревательный элемент, содержащийся в датчике алкотестера, поднимет температуру датчика до 34 градусов Цельсия. Эта температура примерно равна температуре дыхания человека, которая необходима для точного взятия пробы. После выдувания образец дыхания пройдет из мундштука в воздухозаборную трубку, а затем через датчик алкотестера. Датчик электронным способом будет измерять и вычислять образец, затем передавать информацию на цифровой дисплей, где ее можно будет просмотреть.
Тесты на алкоголь, доступные сегодня, достаточно точны, но они не идеальны. Кроме того, неправильное использование алкотестеров может привести к серьезным ошибкам. Водители, едва превышающие разрешенный лимит, могут иметь защиту от неблагоприятных тестов на выдох, поскольку все алкотестеры имеют погрешность.
Загрязненные образцы дыхания также могут вызвать неточные показатели BAC. Например, вы можете получить высшее содержание алкоголя в крови, если вы только что выпили, а часть алкоголя осталась у вас во рту. Другие вещества, например, жидкость для полоскания рта, также могут регистрироваться как алкоголь.
Многие разные факторы могут влиять на точность алкотестера. Например, другие соединения в дыхании, температура, состояние здоровья и человеческие ошибки могут влиять на точность показаний. Кроме того, на точность результатов может повлиять объем воздуха, выдыхаемый человеком во время выполнения теста.
Алкотестер обычно относится к портативному устройству, анализирующему дыхание человека, чтобы определить концентрацию алкоголя в крови. Это устройство может быть полезным способом измерения состояния опьянения и сообщать людям, когда они превысили разрешенный предел для управления автомобилем.
Виды алкотестеров
Огромный прогресс в технологии тестирования дыхания был достигнут после появления первых алкотестеров в 30-х годах. В настоящее время алкотестеры более или менее полностью автоматически и разработаны для того, чтобы быть практически доступными оператору, чтобы исключить человеческую ошибку.
Различают несколько типов алкотестеров:
Электрохимические алкотестеры – это устройства, где электрический ток создается в результате химической реакции, происходящей на поверхности электродной системы. Окисление спирта/этанола до ацетальдегида осуществляется в топливном элементе, состоящем из напыления золота и платины на пористом материале. Происходящая химическая реакция превращает любой спирт в уксусную кислоту, это превращение производит фиксированное количество электронов на молекулу спирта.
Небольшой электрический ток, производящий алкоголь в дыхании человека, реагируя на электрод в устройстве, может использоваться для отображения на цифровом дисплее, перемещения иглы или включения определенных индикаторов на устройстве, в зависимости от обнаруженного количества алкоголя. Технология топливных элементов особенно подходит для портативных скрининговых устройств из-за малого размера устройств и низких требований к электропитанию.
Большинство портативных проверочных устройств, используемых сотрудниками правоохранительных органов, используют технологию электрохимических элементов. Электротехнические алкотестеры предоставляют точные результаты, но достаточно дороги в производстве.
Преимущества электрохимических алкотестеров:
- Высокотехнологичный датчик, чувствительный к алкоголю.
- На измерение алкоголя не могут повлиять эндогенные вещества, такие как ацетон (производимый диабетиками), угарный газ или толуол.
- Длительный срок использования (около 5 лет).
Недостатки электрохимических алкотестеров:
- Невозможно определить, был ли образец дыхания альвеолярным (воздух из глубоких легких). В результате это может привести к ошибочно высоким показателям, если субъект недавно выпил и все еще имеет алкоголь во рту (хотя это очень маловероятно, поскольку алкоголь изо рта испаряется очень быстро).
Алкотестеры с инфракрасным оптическим датчиком используют инфракрасную спектроскопию, идентифицирующую различные молекулы на основе того, как они поглощают инфракрасный свет. Молекулы постоянно вибрируют, и вибрации изменяются, когда они начинают поглощать инфракрасный свет.
Молекулы содержат так называемые связки, и каждый тип связи поглощает инфракрасный свет на разных длинах волн. Фотоэлемент используется в устройстве, чтобы определить, сколько инфракрасного света поглотило связь этанола. Затем фотоэлемент создает электрический импульс в зависимости от того, сколько инфракрасного света было поглощено. Затем электрический импульс посылается микропроцессору в приборе, который вычисляет уровень BAC человека на основе того, сколько света было поглощено.
Алкотестеры, использующие технологию инфракрасного оптического датчика, чрезвычайно точны, и эта технология особенно подходит для настольных доказательных алкотестеров.
Преимущества алкотестеров с инфракрасным оптическим датчиком:
- Не нужно убеждаться, что образец дыхания является альвеолярным (воздух из глубоких легких).
- Обеспечивает высокую точность и используется для доказательных целей в судебном преследовании.
- Может обнаружить наличие алкоголя во рту.
- Имеет длительный срок эксплуатации и будет оставаться стабильным в течение многих лет (устройство необходимо регулярно калибровать и проверять во время использования).
Недостатки алкотестеров с инфракрасным оптическим датчиком:
- Устройства для тестирования дыхания, использующие ИК-технологию, имеют больший размер и не подходят для портативной ручной работы.
Алкотестеры с двумя сенсорами. Многие доказательные настольные аппараты для тестирования дыхания используют системы двойных датчиков. Используют как инфракрасные, так и электрохимические датчики (EC/IR). Таким образом, два независимых измерения берутся из того же образца воздуха, гарантируя, что все полученные показания являются 100 % точными.
Полупроводниковые алкотестеры измеряют уровень алкоголя в образце воздуха на основе изменения сопротивления полупроводников внутри устройства. Полупроводники производят небольшой постоянный электрический ток. Когда спирт контактирует с полупроводником, он поглощается поверхностью полупроводника, изменяет удельное сопротивление и, следовательно, изменяет электрический ток. Это дает информацию о количестве алкоголя, присутствующего в образце дыхания.
Поверхностный эффект, с помощью которого они работают, зависит от атмосферы. Их чувствительность к алкоголю может отличаться в зависимости от климата и высоты над уровнем моря, где производится тестирование дыхания.
Полупроводниковая технология используется в большинстве дешевых моделей алкотестеров, поскольку они относительно дешевы в производстве. Точность этих типов алкотестеров в лучшем случае сомнительна. Хотя они могут дать надежную индикацию BAC (содержание алкоголя в крови) человека при правильных условиях и в зависимости от качества устройства. Большинство массово производимых новых устройств для тестирования дыхания используют эту технологию.
Преимущества полупроводниковых алкотестеров:
- Малые по размеру и дешевые в производстве и покупке.
- Легко доступны в магазинах и в каталогах для заказа по почте.
Недостатки полупроводниковых алкотестеров:
- Датчик может быть нестабильным.
- Очень чувствителен к атмосферному воздействию.
- Окись углерода, сигаретный дым и многие другие газы окружающей среды могут влиять на показания.
- Чувствителен к изменениям температуры, влажности и режима дыхания.
Различия электрохимических и полупроводниковых алкотестеров
Полупроводниковые и электрохимические алкотестеры хорошо зарекомендовали себя при обнаружении содержания алкоголя в дыхании, но каждый тип имеет свои особенности и преимущества.
Полупроводниковые алкотестеры. Полупроводниковый датчик электронным способом окисляет спирт с помощью оксида олова. Окислительно-восстановительная реакция осуществляется устройством путем сочетания спирта с водой и уксусной кислотой, и измеряется генерируемый ток. Измеренный ток является показателем количества прореагировавшего в организме алкоголя.
Полупроводниковые датчики точны в анализе уровня BAC, если нет других летучих веществ, влияющих на кровоток, и постоянная температура дыхания. Это означает, что полупроводниковые датчики очень чувствительны к химическим веществам, кроме алкоголя, например, жидкости для полоскания рта. Поэтому после последнего приема алкоголя или любой другой пищи перед использованием этого устройства рекомендуется подождать 20 минут.
Полупроводниковые датчики являются относительно недорогими и очень популярными как персональные алкотестеры и для проведения небольших тестов. Обычно они считывают до 2 знаков после запятой и имеют диапазон точности ± 0,01 % BAC. Если проводить техническое обслуживание и регулярно калибровать каждые шесть месяцев, эти алкотестеры могут хорошо работать и давать точные результаты.
В общем, полупроводниковые алкотестеры отлично подходят для личного использования, если точность недостаточно важна.
Электрохимические алкотестеры содержат два платиновых электрода, между которыми установлен проницаемый кислотно-электролитный материал. Когда воздух, который выдыхает человек проходит мимо одной стороны топливного элемента, платина мгновенно окисляет присутствующий в воздухе алкоголь и генерирует уксусную кислоту, электроны и протоны.
Затем образовавшиеся электроны текут от платинового электрода через проволоку, которая соединена с измерителем электрического тока с одной стороны и с платиновым электродом, с другой стороны. Протоны, с другой стороны, двигаются через нижнюю часть топливного элемента и совмещаются с кислородом и электронами для производства воды. Чем больше количество окисленного спирта, тем сильнее будет электрический ток. BAC рассчитывается микропроцессором, измеряющим электрический ток.
Блоки топливных элементов разработаны для проведения нескольких тестов в день и являются более точными по сравнению с полупроводниковыми датчиками, поскольку они могут давать показания BAC с точностью до 3 знаков после запятой с меньшим диапазоном точности ± 0,005 % BAC.
Портативные электрохимические алкотестеры используются правоохранителями для предварительной проверки дыхания. По своей точности этот тип алкотестеров часто используются для тестирования на рабочем месте.
