CN107561142B - 一种独立分段加电压的氮氧传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种独立分段加电压的氮氧传感器，其氧化锆基体包括从上至下依次层叠布置的第一、二、三、四、五、六氧化锆陶瓷层，氧化锆基体内部于第一、三氧化锆陶瓷层之间设置进气口、第一腔室、第二腔室，进气口与第一腔室之间、第一腔室与第二腔室之间设置第二扩散障；第一腔室内设置氧泵，氧泵包括主泵电极、公共电极；第二腔室内设置测量泵，测量泵包括测量电极，第三、五氧化锆陶瓷层之间设置参比空气通道，第三氧化锆陶瓷层下表面设置有伸入至参比空气通道内的参考电极；第一氧化锆陶瓷层下表面设置辅泵电极；该新式氮氧传感器配装MCU微处理控制器、多路模拟开关。本发明具有结构设计新颖且能够有效地提高测量准确性的优点。

Description

一种独立分段加电压的氮氧传感器
技术领域
本发明涉及氮氧传感器技术领域，尤其涉及一种独立分段加电压的氮氧传感器。
背景技术
用空气作氧化剂来源燃烧燃料所产生的废气，通常含有少量但却值得注意的各种氮氧化物（一氧化氮、二氧化氮等），统称为氮氧化物。其中，氮氧化物不仅能破坏臭氧层，转化成酸雨，且在阳光下易与碳氢化合物或挥发性有机物作用，产生光化学烟雾，引起呼吸道疾病，严重威胁人类的生存与健康。
随着社会的发展，机动车辆的数量越来越多，而机动车辆的尾气中包括多种排放物，例如氮氧化物、颗粒物等。为了保护环境，减少机动车辆有害物的排放，通过使用诸如催化转换器的排气系统组件控制排放；当然，还需要多种气体传感器，包括氮氧传感器，用于检测排气中的氮氧化物的含量。
其中，对于氮氧传感器而言，如何实现准确测量显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种独立分段加电压的氮氧传感器，该独立分段加电压的氮氧传感器结构设计新颖且能够有效地提高测量准确性。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种独立分段加电压的氮氧传感器，包括有氧化锆基体，氧化锆基体包括有从上至下依次层叠布置的第一氧化锆陶瓷层、第二氧化锆陶瓷层、第三氧化锆陶瓷层、第四氧化锆陶瓷层、第五氧化锆陶瓷层、第六氧化锆陶瓷层，氧化锆基体的内部于第一氧化锆陶瓷层与第三氧化锆陶瓷层之间设置有进气口、第一腔室、第二腔室，进气口与第一腔室之间设置有第一扩散障，第一腔室与第二腔室之间设置有第二扩散障；
第一腔室内设置有氧泵，氧泵包括有设置于第一氧化锆陶瓷层下表面且伸入至第一腔室内的主泵电极、设置于第一氧化锆陶瓷层上表面的公共电极；第二腔室内设置有测量泵，测量泵包括有设置于第三氧化锆陶瓷层上表面且伸入至第二腔室内的测量电极；第三氧化锆陶瓷层与第五氧化锆陶瓷层之间设置有与外部空气连通的参比空气通道，第三氧化锆陶瓷层的下表面设置有伸入至参比空气通道内的参考电极；第一氧化锆陶瓷层的下表面设置有伸入至第二腔室内的辅泵电极；
该新式氮氧传感器配装有MCU微处理控制器、多路模拟开关，MCU微处理控制器与多路模拟开关电性连接，多路模拟开关与主泵电极、辅泵电极电性连接。
其中，所述第五氧化锆陶瓷层与所述第六氧化锆陶瓷层之间设置有加热器。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种独立分段加电压的氮氧传感器，其包括有氧化锆基体，氧化锆基体包括有从上至下依次层叠布置的第一氧化锆陶瓷层、第二氧化锆陶瓷层、第三氧化锆陶瓷层、第四氧化锆陶瓷层、第五氧化锆陶瓷层、第六氧化锆陶瓷层，氧化锆基体的内部于第一氧化锆陶瓷层与第三氧化锆陶瓷层之间设置有进气口、第一腔室、第二腔室，进气口与第一腔室之间设置有第一扩散障，第一腔室与第二腔室之间设置有第二扩散障；第一腔室内设置有氧泵，氧泵包括有设置于第一氧化锆陶瓷层下表面且伸入至第一腔室内的主泵电极、设置于第一氧化锆陶瓷层上表面的公共电极；第二腔室内设置有测量泵，测量泵包括有设置于第三氧化锆陶瓷层上表面且伸入至第二腔室内的测量电极；第三氧化锆陶瓷层与第五氧化锆陶瓷层之间设置有与外部空气连通的参比空气通道，第三氧化锆陶瓷层的下表面设置有伸入至参比空气通道内的参考电极；第一氧化锆陶瓷层的下表面设置有伸入至第二腔室内的辅泵电极；该新式氮氧传感器配装有MCU微处理控制器、多路模拟开关，MCU微处理控制器与多路模拟开关电性连接，多路模拟开关与主泵电极、辅泵电极电性连接。通过上述结构设计，本发明具有结构设计新颖且能够有效地提高测量准确性的优点。
附图说明
下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明的结构示意图。
在图1中包括有：
1——氧化锆基体 11——第一氧化锆陶瓷层
12——第二氧化锆陶瓷层 13——第三氧化锆陶瓷层
14——第四氧化锆陶瓷层 15——第五氧化锆陶瓷层
16——第六氧化锆陶瓷层 21——进气口
22——第一腔室 23——第二腔室
31——第一扩散障 32——第二扩散障
41——主泵电极 42——公共电极
43——测量电极 44——参考电极
45——辅泵电极 5——参比空气通道
6——加热器。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
如图1所示，一种独立分段加电压的氮氧传感器，包括有氧化锆基体1，氧化锆基体1包括有从上至下依次层叠布置的第一氧化锆陶瓷层11、第二氧化锆陶瓷层12、第三氧化锆陶瓷层13、第四氧化锆陶瓷层14、第五氧化锆陶瓷层15、第六氧化锆陶瓷层16，氧化锆基体1的内部于第一氧化锆陶瓷层11与第三氧化锆陶瓷层13之间设置有进气口21、第一腔室22、第二腔室23，进气口21与第一腔室22之间设置有第一扩散障31，第一腔室22与第二腔室23之间设置有第二扩散障32。
进一步的，第一腔室22内设置有氧泵，氧泵包括有设置于第一氧化锆陶瓷层11下表面且伸入至第一腔室22内的主泵电极41、设置于第一氧化锆陶瓷层11上表面的公共电极42；第二腔室23内设置有测量泵，测量泵包括有设置于第三氧化锆陶瓷层13上表面且伸入至第二腔室23内的测量电极43；第三氧化锆陶瓷层13与第五氧化锆陶瓷层15之间设置有与外部空气连通的参比空气通道5，第三氧化锆陶瓷层13的下表面设置有伸入至参比空气通道5内的参考电极44；第一氧化锆陶瓷层11的下表面设置有伸入至第二腔室23内的辅泵电极45。
更进一步的，该新式氮氧传感器配装有MCU微处理控制器、多路模拟开关，MCU微处理控制器与多路模拟开关电性连接，多路模拟开关与主泵电极41、辅泵电极45电性连接。
需进一步指出，第五氧化锆陶瓷层15与第六氧化锆陶瓷层16之间设置有加热器6。
其中，主泵电极41由铂、金混合浆料印刷于第一氧化锆陶瓷层11下表面而形成，测量电极43由铂、铑混合浆料印刷于第三氧化锆陶瓷层13上表面而形成。在本发明工作过程中，加热器6进行辅助加热，且在高温条件下，主泵电极41和公共电极42之间施加电压，由主泵电极41、公共电极42所组成的氧泵结构将第一腔室22中的氧气泵出腔外，在此过程中，测量气体中的二氧化氮在第一腔室22会发生化学反应，且二氧化氮分解成一氧化氮与氧气。在第二腔室23中，在辅泵电极45和公共电极42之间施加电压，进一步将测量气体中的氧气含量减少至零，在高温条件下，测量气体在第二腔室23中接触到测量电极43，由于铂、铑的催化作用会发生化学反应，即一氧化氮会分解呈氮气和氧气，在测量电极43和公共电极42之间施加电压会将分解的氧气全部泵出腔室外，氧离子迁移的过程会产生一个电流，通过电流的大小得出氧气的含量，从而得到氮氧化合物的含量。
另外，为了防止或减少信号之间的干扰，本发明可以对主泵电极41、辅泵电极45分时供电加压，具体的：当主泵电极41加压时，多路模拟开关控制辅泵电极45断开，此时对通过主泵电极41的电流进行测量，测量完成后主泵电极41断开，而后再对辅泵电极45开始加压，对通过辅泵电极45的电流进行测量，测量完成后辅泵断开，接着再给主泵电极41加压，辅泵电极45断开以再次测量通过主泵电极41的电流，如此循环多次,计算出上述两个电流的平均值，然后以得到的平均值来作为后续运算的目标值。
综合上述情况可知，通过上述结构设计，本发明具有结构设计新颖且能够有效地提高测量准确性的优点。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种独立分段加电压的氮氧传感器，其特征在于：包括有氧化锆基体(1)，氧化锆基体(1)包括有从上至下依次层叠布置的第一氧化锆陶瓷层(11)、第二氧化锆陶瓷层(12)、第三氧化锆陶瓷层(13)、第四氧化锆陶瓷层(14)、第五氧化锆陶瓷层(15)、第六氧化锆陶瓷层(16)，氧化锆基体(1)的内部于第一氧化锆陶瓷层(11)与第三氧化锆陶瓷层(13)之间设置有进气口(21)、第一腔室(22)、第二腔室(23)，进气口(21)与第一腔室(22)之间设置有第一扩散障(31)，第一腔室(22)与第二腔室(23)之间设置有第二扩散障(32)；
第一腔室(22)内设置有氧泵，氧泵包括有设置于第一氧化锆陶瓷层(11)下表面且伸入至第一腔室(22)内的主泵电极(41)、设置于第一氧化锆陶瓷层(11)上表面的公共电极(42)；第二腔室(23)内设置有测量泵，测量泵包括有设置于第三氧化锆陶瓷层(13)上表面且伸入至第二腔室(23)内的测量电极(43)；第三氧化锆陶瓷层(13)与第五氧化锆陶瓷层(15)之间设置有与外部空气连通的参比空气通道(5)，第三氧化锆陶瓷层(13)的下表面设置有伸入至参比空气通道(5)内的参考电极(44)；第一氧化锆陶瓷层(11)的下表面设置有伸入至第二腔室(23)内的辅泵电极(45)；
该氮氧传感器配装有MCU微处理控制器、多路模拟开关，MCU微处理控制器与多路模拟开关电性连接，多路模拟开关与主泵电极(41)、辅泵电极(45)电性连接；
对主泵电极、辅泵电极分时供电加压，当主泵电极加压时，多路模拟开关控制辅泵电极断开，此时对通过主泵电极的电流进行测量，测量完成后主泵电极断开，而后再对辅泵电极开始加压，对通过辅泵电极的电流进行测量，测量完成后辅泵断开，接着再给主泵电极加压，辅泵电极断开以再次测量通过主泵电极的电流，如此循环,计算出两个电流的平均值，然后以得到的平均值来作为后续运算的目标值；
所述第五氧化锆陶瓷层(15)与所述第六氧化锆陶瓷层(16)之间设置有加热器(6)。
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