Defnyddir technoleg profi alcohol yn eang mewn meysydd fel gorfodi traffig, diogelwch galwedigaethol, a diagnosis meddygol. Ei nod craidd yw mesur yn gywir y crynodiad o alcohol (ethanol) yn anadl allanadlu person neu hylifau corff. Mae dyfeisiau profi alcohol prif ffrwd presennol yn seiliedig yn bennaf ar adweithiau ocsideiddio cemegol, technoleg synhwyrydd lled-ddargludyddion, sbectrosgopeg isgoch, ac egwyddorion celloedd tanwydd. Mae'r technolegau hyn yn amrywio'n sylweddol o ran eu mecanweithiau canfod a'u senarios perthnasol.
Ocsidiad Cemegol (Colorimetreg)
Mae ocsidiad cemegol yn dechnoleg profi alcohol cynnar nodweddiadol, yn seiliedig ar briodweddau lleihau ethanol. Mae dyfeisiau cyffredin, megis "stribedi breathlyzer" neu "tiwbiau adweithydd lliwimetrig," yn ei gwneud yn ofynnol i'r profwr chwythu i mewn i ddyfais sy'n cynnwys adweithydd cemegol penodol. Mae'r ethanol yn adweithio gyda'r adweithydd mewn adwaith rhydocs, gan arwain at newid lliw. Er enghraifft, mae deucromad potasiwm (K₂Cr₂O₇) yn cael ei leihau gan ethanol mewn amgylchedd asidig i ïonau cromiwm trifalent gwyrdd (Cr³⁺). Mae dwyster y lliw yn gymesur â'r crynodiad ethanol a gellir ei feintioli gan ddefnyddio siart lliwimetrig neu sbectroffotomedr. Mae'r dull hwn yn syml i'w weithredu ac yn rhad, ond mae'n agored i dymheredd amgylchynol, lleithder, a sylweddau ymyrryd (fel aseton ac asetaldehyde), gan arwain at gywirdeb isel ac fe'i defnyddir yn bennaf ar gyfer sgrinio rhagarweiniol.
Technoleg Synhwyrydd Lled-ddargludyddion
Mae synwyryddion alcohol lled-ddargludyddion yn defnyddio sensitifrwydd ocsidau metel (fel tun deuocsid (SnO₂)) i nwy ethanol. Pan fydd moleciwlau ethanol yn arsugno ar yr wyneb lled-ddargludyddion, mae eu dargludedd yn newid. Mae'r broses ocsideiddio yn rhyddhau electronau, gan achosi i wrthwynebiad y deunydd ostwng. Mae maint y newid gwrthiant hwn yn gysylltiedig â'r crynodiad ethanol. Mae'r math hwn o synhwyrydd yn cynnig ymateb cyflym (fel arfer yn cwblhau canfod o fewn eiliadau), yn gryno, ac am bris rhesymol, gan ei gwneud yn addas ar gyfer dyfeisiau cludadwy. Fodd bynnag, mae ei sefydlogrwydd yn wael, ac mae'n agored i amrywiadau tymheredd ac ymyrraeth gan gyfansoddion organig anweddol eraill (VOCs). Mae defnydd hirdymor yn gofyn am raddnodi rheolaidd, ac mae ei gywirdeb yn gyffredinol is na'r hyn sydd ar gyfer offerynnau gradd proffesiynol.
Sbectrosgopeg isgoch (sbectrosgopeg IR)
Mae sbectrosgopeg isgoch yn ddull manwl uchel cydnabyddedig mewn meddygaeth fforensig a gorfodi cyfraith traffig. Mae'n dibynnu ar amsugno nodweddiadol golau isgoch o donfeddi penodol gan foleciwlau ethanol. Mae bondiau C-H, O{{{-H,&C-O-O bondiau Ethanol yn arddangos brigau amsugno amlwg yn y bandiau isgoch agos-a chanol-(ee, tua 2.9μm, 3.4μm, a 9.5μm). Trwy fesur gwanhad amsugniad golau anadl allanadlu ar y tonfeddi hyn a chymhwyso cyfraith Cwrw Lambert-, gellir cyfrifo'r crynodiad ethanol. Gall sbectromedrau isgoch trawsnewid pedwarydd (FTIR) neu synwyryddion isgoch nad ydynt yn gwasgaru (NDIR) wahaniaethu'n gywir rhwng ethanol a chyfansoddion organig eraill (fel methanol ac aseton), arddangos ymwrthedd ymyrraeth cryf, a gellir defnyddio eu canlyniadau canfod yn uniongyrchol fel tystiolaeth gyfreithiol. Fodd bynnag, mae'r dyfeisiau hyn yn gymharol fawr ac yn defnyddio llawer o ynni, ac yn nodweddiadol mae angen eu gosod yn sefydlog mewn safleoedd neu labordai gorfodi'r gyfraith.
Egwyddor Cell Tanwydd
Synwyryddion alcohol sy'n seiliedig ar gelloedd tanwydd yw'r ateb craidd ar gyfer dyfeisiau cludadwy manwl iawn ar hyn o bryd. Mae eu hegwyddor gweithredu yn seiliedig ar adwaith ocsideiddio electrocemegol. Mae'r synhwyrydd yn cynnwys dau electrod mandyllog (anod a catod) a philen cyfnewid proton. Pan fydd ethanol mewn anadl allanadlu yn tryledu i'r anod, mae'n cael ei ocsidio gan gatalydd (fel platinwm) i asid asetig a phrotonau (H⁺), gan ryddhau electronau i gynhyrchu cerrynt trydan. Mae'r electronau'n llifo trwy gylched allanol i'r catod, lle mae'r protonau'n croesi'r bilen ac yn cyfuno ag ocsigen i ffurfio dŵr. Mae'r dwysedd presennol yn gymesur â'r crynodiad ethanol, ac mae mesur y gwerth cyfredol yn caniatáu cyfrifo'r cynnwys alcohol yn gywir. Mae'r dechnoleg hon yn cynnig sensitifrwydd uchel (terfyn canfod i lawr i 0.01 mg / L), ystod linellol eang, ac imiwnedd i'r rhan fwyaf o nwyon ymyrrol. Fe'i defnyddir yn eang mewn cloeon alcohol cerbydau (Ignition Interlock) a synwyryddion llaw pen uchel.
Senarios Cymharu Technoleg a Chymhwyso
Mae gan ddyfeisiau canfod alcohol sy'n seiliedig ar wahanol egwyddorion canfod eu manteision a'u hanfanteision eu hunain: mae lliwimetreg gemegol yn addas ar gyfer sgrinio cychwynnol ar raddfa fawr, mae synwyryddion lled-ddargludyddion yn diwallu anghenion cludadwyedd dyddiol, mae sbectrosgopeg isgoch yn cynnig cywirdeb gradd fforensig, ac mae technoleg celloedd tanwydd yn cydbwyso cywirdeb a chyflymder ymateb. Mewn cymwysiadau ymarferol, mae gorfodi'r gyfraith yn aml yn defnyddio -dull dilysu modd deuol: "prawf cychwynnol celloedd tanwydd + prawf eilaidd isgoch" i sicrhau canlyniadau dibynadwy. Fodd bynnag, efallai y byddai'n well gan fonitro meddygol neu ddiwydiannol ddyfeisiau celloedd tanwydd neu led-ddargludyddion oherwydd eu hygludedd a'u cywirdeb.
Gyda datblygiad systemau microelectromecanyddol (MEMS) ac algorithmau deallusrwydd artiffisial, mae technoleg canfod alcohol modern yn esblygu tuag at miniaturization a deallusrwydd. Yn y dyfodol, gallai ymasiad amlsynhwyrydd leihau cyfraddau galwadau diangen ymhellach a gwella sefydlogrwydd canfod mewn amgylcheddau cymhleth.