三電極血液酒精測試儀設(shè)計.pdf

1、交警部門廣泛采用血液中酒精濃度(Blood Alcohol Concentration, BAC)作為酒后駕駛和醉酒駕駛的判斷依據(jù)。檢測BAC的主要設(shè)備為氣相色譜儀,該設(shè)備存在價格昂貴、檢測時間長、體積大的缺點,不適用于現(xiàn)場測試。目前常用的現(xiàn)場酒精檢測儀器是呼氣式酒精測試儀,其測試精度低、受環(huán)境因素影響大。設(shè)計一種快速、高精度的可用于現(xiàn)場測試的血酒精濃度測試儀具有實際意義。基于三電極血酒精傳感器,論文設(shè)計了一種便攜式酒精濃度測試儀。

2、r>　　酒精測試儀的工作原理是基于電流值和酒精濃度在一定范圍內(nèi)存在著線性關(guān)系,通過測量電流的值,計算出對應(yīng)的血酒精濃度。酒精濃度的測量采用的是三電極生物酶傳感器。三電極包括對電極(counter electrode)、工作電極(work electrode)、參比電極(reference el ectrode)。測試過程是通過外部電路使參比電極和工作電極之間保持一個恒定電壓,在工作電極和對電極之間則會產(chǎn)生對應(yīng)的微電流。因此在硬件電路實現(xiàn)

3、方面需要設(shè)計一個保持電位恒定的恒電位電路和測量微電流的電路。恒電位電路以高精密儀器運放為核心器件,用深度電壓負(fù)反饋實現(xiàn)對電壓的穩(wěn)定控制。微電流測量的方法是先將其轉(zhuǎn)換為電壓,然后進(jìn)行濾波放大,最后測量出對應(yīng)的電壓,計算出相應(yīng)的電流。整個測試儀以STM32微控制器作為主芯片,具有低功耗、可靠性高等特點。
　　在軟件設(shè)計方面,論文以μc/OS-Ⅱ為平臺進(jìn)行開發(fā)。首先在STM32上移植μc/OS-Ⅱ操作系統(tǒng),然后基于μc/OS-Ⅱ設(shè)計多任

4、務(wù)軟件。軟件包含控制測試電壓的產(chǎn)生、AD采樣、控制顯示等功能。測試電壓可根據(jù)不同的測試要求進(jìn)行更改,電壓是通過控制DA器件產(chǎn)生的。AD采樣主要處理工作電極中產(chǎn)生的電流信號,通過單片機處理后將其轉(zhuǎn)換成酒精濃度并進(jìn)行顯示,顯示任務(wù)驅(qū)動屏幕進(jìn)行濃度的顯示。
　　實驗結(jié)果表明恒電位儀電路可以控制電位的穩(wěn)定,誤差小于1mv,電壓輸出范圍在-3.3V到3.3V之間。微電流測試電路測量電流的下限達(dá)到0.01μA。測試儀可以準(zhǔn)確檢測出0~10.0