專利名稱：手持式激光酒駕遙測預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通安全檢測設(shè)備領(lǐng)域，是一種適用于交警部門對酒后駕駛快速查處的檢測儀器。
背景技術(shù)：
酒后駕駛是造成道路交通事故的主要原因。全球每年約有120萬人死于道路交通事故，其中大約50% — 60%的交通事故與酒后駕駛有關(guān)。然而酒后駕駛只有不到千分之一被交通管理部門查處，絕大部分沒有受到交通管理部門檢查，給交通安全帶來巨大隱患。因此酒后駕車已經(jīng)成為交通管理部門重點(diǎn)打擊的范疇。但我國公安交警警力的增長嚴(yán)重滯后于公路、機(jī)動(dòng)車和駕駛?cè)说脑鲩L，因此公安交通管理部門急需相應(yīng)的技術(shù)手段來完成酒后駕駛的快速篩選，提高執(zhí)法效率，減輕工作壓力。目前，可以對氣體中酒精含量進(jìn)行檢測的設(shè)備有五種基本類型，分別是燃料電池型(電化學(xué))、半導(dǎo)體型、紅外線型、氣體色譜分析型、比色型。由于價(jià)格和使用是否方便等因素所決定，目前普遍使用的只有燃料電池型(電化學(xué)型)和半導(dǎo)體型。這二種能夠制造成便攜型呼氣酒精測試器，適合于現(xiàn)場使用，是目前交警用呼吸式酒精探測儀對駕駛員進(jìn)行測試是最為普遍的方法。半導(dǎo)體型采用氧化錫半導(dǎo)體作為傳感器，這類半導(dǎo)體器件具有氣敏特性，當(dāng)接觸的氣體中其敏感的氣體濃度增加，它對外呈現(xiàn)的電阻值就降低，半導(dǎo)體型呼氣酒精測試儀就是利用這個(gè)原理做成的。這種半導(dǎo)體在不同工作溫度時(shí)，對不同的氣體敏感程度是不同的，因此半導(dǎo)體型呼氣酒精測試儀中都采用加熱元件，把傳感器加熱到一定的溫度，在該溫度下，該傳感器對酒精具有最高的敏感度。燃料電池型呼氣酒精測試儀采用燃料電池酒精傳感器作為氣敏元件，它屬于電化學(xué)類型，因此又稱為電化學(xué)型。燃料電池是當(dāng)前全世界都在廣泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染。作為酒精傳感器只是燃料電池的一個(gè)分支。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃燒室內(nèi)充滿了特種催化劑，它能使進(jìn)入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，也就是在二個(gè)電極上產(chǎn)生電壓，電能消耗在外接負(fù)載上，此電壓與進(jìn)入燃燒室內(nèi)氣體的酒精濃度成正比。采用呼吸式酒精檢測儀首先需要交警通過目測篩選出行駛過程中出現(xiàn)異常的車輛，將可疑車輛攔下，再對駕駛員進(jìn)行酒精含量檢測。這種方法的缺點(diǎn)是1)交警的目測會(huì)受到天氣的影響，視線不好時(shí)會(huì)影響判斷的準(zhǔn)確性；2)即便是酒后駕車，但是車輛行駛過程顯示正常，也容易影響交警的判斷。而這些僥幸逃過交警法眼的“漏網(wǎng)之魚”等到酒勁上來后會(huì)成為“馬路殺手”。3)若交警提高攔車檢查幾率則會(huì)導(dǎo)致大量非酒后駕駛車輛被查，嚴(yán)重時(shí)甚至造成交通堵塞，引發(fā)民怨?；赥DLAS技術(shù)的酒精遙測方法是目前最新的檢測方法，它采用窄線寬的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器光源，通過掃描分子的吸收譜線來實(shí)現(xiàn)對分子濃度的測量。國外早在2000年就開展了基于TDLAS的酒駕在線監(jiān)測方法研究。但國內(nèi)基于TDLAS的酒精檢測還未見報(bào)道?；赥DLAS的酒精檢測有響應(yīng)快速，選擇性強(qiáng)的特點(diǎn)，并且是非接觸測量，只要在一定距離內(nèi)目標(biāo)反射體反射率足夠，就能夠?qū)崿F(xiàn)酒精蒸汽的遠(yuǎn)距離遙測，并且可以實(shí)現(xiàn)小型化便攜化，能滿足交通管理部門對酒后駕駛的快速檢測需求，具有良好的應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種手持式激光酒駕遙測預(yù)警系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)基于吸收光譜法對機(jī)動(dòng)車內(nèi)酒精蒸汽的濃度測量。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
手持式激光酒駕遙測預(yù)警系統(tǒng)，包括有機(jī)身，機(jī)身內(nèi)安裝有DFB激光器及其控制模塊， 控制模塊包括有溫度電流控制單元和信號(hào)發(fā)生單元，功能主板上集成有信號(hào)采集和處理模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊、顯示報(bào)警模塊，顯示報(bào)警模塊上安裝有狀態(tài)切換按鈕，機(jī)身內(nèi)設(shè)置有電池、充電接口、開關(guān)，機(jī)身的上方安裝有瞄準(zhǔn)裝置，機(jī)身的下方安裝有手柄，其特征在于所述機(jī)身內(nèi)安裝有DFB激光器，所述機(jī)身外安裝有與DFB激光器及其控制模塊電連接的激光發(fā)射按鈕，機(jī)身的側(cè)壁上安裝有接收望遠(yuǎn)鏡，接收望遠(yuǎn)鏡鏡筒中安裝有光束準(zhǔn)直器，所述的 DFB激光器與光束準(zhǔn)直器之間通過光纖連接，接收望遠(yuǎn)鏡后端安裝有光電探測器，所述的光電探測器的信號(hào)輸出接入信號(hào)采集和處理模塊，DFB激光器能實(shí)現(xiàn)周期性的波長掃描，這樣重復(fù)掃描過所選酒精吸收峰。所述的光束準(zhǔn)直器與接收望遠(yuǎn)鏡同光軸設(shè)置。所述瞄準(zhǔn)裝置與DFB激光器的激光出口方向一致。所述DFB激光器實(shí)現(xiàn)近紅外I. 392 μ m處酒精吸收峰實(shí)現(xiàn)周期性掃描。本發(fā)明提供了一種手持式激光酒駕遙測預(yù)警系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了可實(shí)際應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車內(nèi)的實(shí)時(shí)在線的非侵入式酒精濃度的測量方法。激光經(jīng)單模光纖出射后由光束準(zhǔn)直器發(fā)射。 由接收望遠(yuǎn)鏡接收目標(biāo)物體反射光，光電探測器將接收后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并送入信號(hào)采集與處理單元進(jìn)行處理反演濃度。系統(tǒng)將反演結(jié)果送入顯示報(bào)警模塊，并根據(jù)設(shè)定報(bào)警限確定是否進(jìn)行報(bào)警。單激光器掃描酒精的特征吸收峰，由于待測區(qū)吸收中包含了酒精濃度信息，用于濃度反演。本發(fā)明中被測區(qū)只要求有一定反射率的反射體，而無需其它合作目標(biāo)，由于采用低噪聲光電探測器，并且系統(tǒng)采用電池供電，系統(tǒng)噪聲極低，適用于對待測區(qū)的酒精蒸汽遙測。本發(fā)明利用近紅外可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)，結(jié)合激光遙測技術(shù)探測帶有吸收信息的信號(hào)，采集處理后反演酒精濃度。可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜的高分辨性，使其容易通過仔細(xì)的吸收線選取消除其它環(huán)境氣體成分的干擾；光源調(diào)制方式經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，使得用于反演的信號(hào)對背景光波動(dòng)不敏感。反演方法采用線性回歸方法，該方法比較酒精吸收前后信號(hào)的相關(guān)性，能消除其它氣體的干擾，只要接收的信號(hào)足夠強(qiáng)，就可以對光路上的酒精濃度做出測量，在遙測距離上具有較強(qiáng)適應(yīng)性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在使用時(shí)只需將發(fā)射光束對準(zhǔn)待測區(qū)，光源的高頻調(diào)制使得測量可以快速完成，使用者可以根據(jù)顯示結(jié)果快速做出判斷。并且測量的啟動(dòng)完全由使用者控制。本發(fā)明能夠用于對小區(qū)域內(nèi)如車體內(nèi)的酒精濃度的實(shí)時(shí)遙測。
圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是在測量波段獲取的酒精蒸汽的吸收譜線。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，手持式激光酒駕遙測預(yù)警系統(tǒng)，包括有機(jī)身2，機(jī)身2內(nèi)安裝有DFB激光器及其控制模塊12，控制模塊包括有溫度電流控制單元和信號(hào)發(fā)生單元，功能主板17上集成有信號(hào)采集和處理模塊5、電源轉(zhuǎn)換模塊10、顯示報(bào)警模塊3，顯示報(bào)警模塊3上安裝有狀態(tài)切換按鈕1，機(jī)身2內(nèi)設(shè)置有電池14、充電接口 15、開關(guān)16，機(jī)身2的上方安裝有瞄準(zhǔn)裝置4，機(jī)身2的下方安裝有手柄9，其特征在于所述機(jī)身2內(nèi)安裝有DFB激光器11，所述機(jī)身2外安裝有與DFB激光器11電連接的激光發(fā)射按鈕13，機(jī)身2的側(cè)壁上安裝有接收望遠(yuǎn)鏡8，接收望遠(yuǎn)鏡8鏡筒中安裝有光束準(zhǔn)直器7，所述的DFB激光器11與光束準(zhǔn)直器7之間通過光纖連接，接收望遠(yuǎn)鏡8后端安裝有光電探測器6，所述的光電探測器6的信號(hào)輸出接入信號(hào)采集和處理模塊5，DFB激光器能實(shí)現(xiàn)周期性的波長掃描，這樣重復(fù)掃描過所選酒精吸收峰。所述的光束準(zhǔn)直器7與接收望遠(yuǎn)鏡8同光軸設(shè)置。所述瞄準(zhǔn)裝置4與DFB激光器11的激光出口方向一致。所述DFB激光器11實(shí)現(xiàn)近紅外I. 392 μ m處酒精吸收峰實(shí)現(xiàn)周期性掃描。本發(fā)明利用酒精在近紅外I. 392 μ m處的泛頻吸收帶一處較明顯的吸收峰的特征來反演酒精濃度。盡管酒精在I. 392 μ m處是寬帶吸收，該吸收峰寬度較窄，因此可以用半導(dǎo)體激光器來對該吸收峰進(jìn)行掃描。由DFB激光器及其控制模塊12控制DFB激光器11的基準(zhǔn)工作狀態(tài)，通過激光器工作溫度和激光器基本偏置電流的調(diào)節(jié)來改變激光器的出光中心波長。DFB激光器及其控制模塊12集成了信號(hào)發(fā)生單元，該信號(hào)發(fā)生單元產(chǎn)生鋸齒信號(hào)注入到DFB激光器11的偏置電流上，鋸齒信號(hào)周期性的改變激光器的注入電流大小實(shí)現(xiàn)周期性的波長掃描，這樣重復(fù)掃描過所選酒精吸收峰。DFB激光器11的出射光由光束準(zhǔn)直器 7發(fā)射，并有接收望遠(yuǎn)鏡8接收目標(biāo)反射的回波信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)光電探測器6轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集與處理模塊5進(jìn)行處理，提取光譜信息并反演酒精濃度， 并根據(jù)報(bào)警閾值判斷是否需要報(bào)警。如圖2所示，圖2為測量得到的酒精吸收譜線，可用來進(jìn)行濃度反演。
權(quán)利要求
1.手持式激光酒駕遙測預(yù)警系統(tǒng)，包括有機(jī)身，機(jī)身內(nèi)安裝有DFB激光器及其控制模塊，控制模塊包括有溫度電流控制單元和信號(hào)發(fā)生單元，功能主板上集成有信號(hào)采集和處理模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊、顯示報(bào)警模塊，顯示報(bào)警模塊上安裝有狀態(tài)切換按鈕，機(jī)身內(nèi)設(shè)置有電池、充電接口、開關(guān)，機(jī)身的上方安裝有瞄準(zhǔn)裝置，機(jī)身的下方安裝有手柄，其特征在于所述機(jī)身內(nèi)安裝有DFB激光器，所述機(jī)身外安裝有與DFB激光器及其控制模塊電連接的激光發(fā)射按鈕，機(jī)身的側(cè)壁上安裝有接收望遠(yuǎn)鏡，接收望遠(yuǎn)鏡鏡筒中安裝有光束準(zhǔn)直器，所述的DFB激光器與光束準(zhǔn)直器之間通過光纖連接，接收望遠(yuǎn)鏡后端安裝有光電探測器，所述的光電探測器的信號(hào)輸出接入信號(hào)采集和處理模塊，DFB激光器能實(shí)現(xiàn)周期性的波長掃描，這樣重復(fù)掃描過所選酒精吸收峰。
2.所述的手持式激光酒駕遙測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述的光束準(zhǔn)直器與接收望遠(yuǎn)鏡同光軸設(shè)置。
3.所述的手持式激光酒駕遙測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述瞄準(zhǔn)裝置與DFB激光器的激光出口方向一致。
4.所述的手持式激光酒駕遙測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述DFB激光器實(shí)現(xiàn)近紅外I.392 μ m處酒精吸收峰實(shí)現(xiàn)周期性掃描。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種手持式激光酒駕遙測預(yù)警系統(tǒng)，包括有機(jī)身，所述機(jī)身內(nèi)安裝有DFB激光器，機(jī)身外安裝有與DFB激光器及其控制模塊電連接的激光發(fā)射按鈕，機(jī)身的側(cè)壁上安裝有接收望遠(yuǎn)鏡，接收望遠(yuǎn)鏡鏡筒中安裝有光束準(zhǔn)直器，所述的DFB激光器與光束準(zhǔn)直器之間通過光纖連接，接收望遠(yuǎn)鏡后端安裝有光電探測器，光電探測器的信號(hào)輸出接入信號(hào)采集和處理模塊。在使用時(shí)只需將發(fā)射光束對準(zhǔn)待測區(qū)，光源的高頻調(diào)制使得測量可以快速完成，使用者可以根據(jù)顯示結(jié)果快速做出判斷，并且測量的啟動(dòng)完全由使用者控制。本發(fā)明能夠用于對小區(qū)域內(nèi)的酒精濃度的實(shí)時(shí)遙測。
文檔編號(hào)G01N21/39GK102608066SQ201110452350
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者劉建國, 劉文清, 姚路, 張玉鈞, 耿輝, 許振宇, 闞瑞峰, 阮俊 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所