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Tipologie sensori


Le tecnologie attualmente utilizzate dagli etilometri per la rilevazione dell’alcol sono tre: con sensore a semiconduttore, elettrochimico e a raggio infrarosso.

Le tre tipologie di sensori sono completamenti differenti fra loro per natura e funzionamento, e pertanto difficili da paragonare. I costi spaziano da pochi euro per i semiconduttori più economici alle migliaia di euro per quelli ad infrarosso.

Per rendere più chiara la differenza fra le varie tipologie di sensori, specificheremo una percentuale indicativa di errore per ogni strumento, ossia la percentuale di scostamento massima dal valore teorico reale (es. con un errore del ±10%, si indica che dal risultato ottenuto, si può avere uno scarto di massimo del 10% dal valore teorico reale).

In aggiunta, suddivideremo i vari sensori in ulteriori “classi”, in quanto esistono diverse tipologie di sensori a semiconduttore ed elettrochimici, che differiscono per qualità, precisione e condizioni d’utilizzo (condizioni di Umidità e Temperature particolari).

SENSORI A SEMICONDUTTORE

Il costo contenuto unitamente una buona affidabilità, ha fatto si che venisse impiegato nella maggior parte degli etilometri in commercio. I sensori a semiconduttore di ottima qualità raggiungono una precisione di circa il 10%, e mantengono la calibrazione per circa 500 Test.

Il funzionamento di un sensore a semiconduttore è determinato dalla variazione di conducibilità di un elemento semiconduttore (SnO2), provocata dall'assorbimento chimico dei gas a contatto con la superficie porosa del semiconduttore riscaldata elettricamente a una prestabilita temperatura. La temperatura dell'elemento sensibile (a seconda del tipo di gas da rivelare compresa tra 100 e 450 °C) è un parametro determinante per la sensibilità/selettività. Per sua natura il sensore a semiconduttore presenta una notevole sensibilità anche a gas non combustibili come il vapore acqueo, fumo di sigaretta, ecc.. Per avere un test corretto infatti, non si deve soffiare fumo a altri gas sul sensore.

Il sensore può avere una vita di diversi anni, ma è la calibrazione che perde con il tempo, ed è comunque difficile quantificare la durata di quest’ultimo, in quanto la durata è data anche dal corretto uso dello strumento.

Sensore a Semiconduttore di Classe III

Sono i cosiddetti “Hot-Wire”, i sensori più economici che si trovano in commercio. Anche grazie alla loro compattezza e ai bassi consumi, è attualmente il più utilizzato nella stragrande maggioranza degli etilometri di basso costo, con margini di errore talvolta superiori al ±30%.

Sensore a Semiconduttore di Classe II

Sono i classici sensori a semiconduttore con un margine di errore di circa il ±15%, hanno una buona sensibilità e precisione. Per contro, essendo dei sensori di rilevazione di gas generici, potrebbero essere influenzati da altri elementi, così da compromettere il risultato. I sensori potrebbero avere un alto consumo di batterie.

Sensore a Semiconduttore di Classe I

Sono i sensori a semiconduttore specifici per alcol, con un margine di errore del ±10%. Hanno una buona sensibilità e precisione, poiché essendo specifici per l’alcol, sono meno influenzati da elementi esterni. I nuovi modelli utilizzano una tecnologia che consente di ridurre il consumo per l’alimentazione, aspetto importate per gli etilometri portatili.

SENSORI ELETTROCHIMICI

Tutti gli etilometri professionali impiegano i più precisi sensori elettrochimici, avendo un’accuratezza e una stabilità più elevata rispetto a quelli a semiconduttore.

Il funzionamento di un sensore elettrochimico è determinato dalla variazione dei parametri elettrici di due elettrodi immersi in una soluzione elettrolita. Tale variazione è causata dalle reazioni di ossidoriduzione del gas a contatto con la superficie degli elettrodi. Gli elettrodi e l'elettrolita sono posti in membrane semimpermeabili. Per ottenere elevate precisioni e risoluzioni i sensori elettrochimici sono in genere dotati di tre elettrodi (Reference, Sensing, Counter). I sensori elettrochimici reagiscono con il gas da rilevare, e la conseguente trasformazione/consumo di materiale degli elettrodi si traduce in una variazione di sensibilità. Il tempo di risposta può essere lungo per concentrazioni basse, data la lentezza della reazione chimica. La temperatura e l’umidità potrebbero influenzare la sensibilità del sensore. I sensori elettrochimici richiedono calibrazioni periodiche, da stabilire in base all’utilizzo dello strumento e al passare del tempo.

Sono disponibili in commercio diverse tipologie di sensori elettrochimici, differenziate soprattutto in base alle dimensioni. I primi modelli, in circolazione già dal 1982, misurano 32 mm, mentre quelli più recenti hanno dimensioni di circa 16 mm e 11 mm. Di questi ultimi esistono a loro volta numerose versioni le quali, anche a parità di dimensioni, si distinguono per caratteristiche tecniche che si adattano alle più varie condizioni di umidità e temperatura. Un esempio particolare è costituito dal sensore degli etilometri interlock, installati direttamente sulle automobili e pertanto in grado di sopportare anche le temperature più elevate (da -10 a 70 C).

Sensore Elettrochimico di Classe III

I sensori elettrochimici di fascia III, sono i più “economici” della categoria pur assicurando un margine di errore indicativo dell’ 8%. Dotati di un’ottima precisione e stabilità, sono utilizzati sia per etilometri portatili che a moneta.

Sensore Elettrochimico di Classe II

I sensori elettrochimici di fascia II, portano il margine di errore indicativo dell’ 5%. Anch’essi dotati di un’ottima precisione e stabilità, vengono utilizzati per etilometri professionali e di screening dalle forze dell’ordine portatili, oltre che su etilometri a moneta di alta gamma.

Sensore Elettrochimico di Classe II

Con i sensori elettrochimici di fascia I si raggiunge il livello qualitativo attualmente più elevato della categoria: in infatti questo caso il margine di errore indicativo è del 3/4%. Dato il suo costo elevato viene utilizzato per etilometri professionali di alta qualità.

SENSORE AD INFRAROSSO

Tale tecnologia è applicata esclusivamente sugli etilometri omologati come strumento probatorio dal Ministro dei Trasporti in dotazione alle forze dell’ordine. Questo sensore si avvale di raggi all’infrarosso a doppia lunghezza d’onda (3 e 9 mm), che attraversano il campione di aria espirata. Poiché l’alcol etilico ha un’elevata capacità di assorbimento delle radiazioni, al termine della misurazione un fotorilevatorecalcola quanto si è ridotta l’energia del raggio infrarosso e trasmette poi il dato ad un microprocessore. Il valore del tasso alcolemico è il risultato della proporzione tra l’alcol nel sangue e l’alcol nell’aria espirata dai polmoni.

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