CN110687187A - 一种气体氧浓度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气体氧浓度传感器，包括：氧传感器主体、信号处理模块、逻辑处理模块和对外接口，所述氧传感器主体、所述信号处理模块、所述逻辑处理模块与所述对外接口依次连接。通过将气体氧浓度传感器中设置信号处理和逻辑处理的模块，使得气体氧浓度传感器检测到的数据能够直接进行分析和传输，信号传输的效率极大的提高。

Description

一种气体氧浓度传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种气体氧浓度传感器。
背景技术
在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。
现有的氧传感器核心元件是多孔的ZrO2陶瓷管，它是一种固态电解质，两侧面分别烧结上多孔铂(Pt)电极。在一定温度下，由于两侧氧浓度不同，高浓度侧(陶瓷管内侧4)的氧分子被吸附在铂电极上与电子(4e)结合形成氧离子O2-，使该电极带正电，O2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧(废气侧)，使该电极带负电,即产生电势差。
但现有的氧传感器作为氧气分析仪的关键部件，其功能简单，在气体散热等智能化的过程操作相对欠缺，信号的处理和传输方面还具有较大的提升空间。专用的氧气分析仪的体积较大，不利于多点检测和安装。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种气体氧浓度传感器。
为了解决上述问题，本发明公开了一种气体氧浓度传感器，包括：氧传感器主体、信号处理模块、逻辑处理模块和对外接口，所述氧传感器主体、所述信号处理模块、所述逻辑处理模块与所述对外接口依次连接。
进一步地，所述对外接口为为热插拔接口。
进一步地，还包括壳体，所述壳体包覆于所述氧传感器主体、所述信号处理模块和所述逻辑处理模块外侧。
进一步地，所述对外接口一端与所述逻辑处理模块连接、另一端穿过所述壳体的底部。
进一步地，所述氧传感器主体包括气体通道、检测气室、加热单元、传感器和散热单元，所述气体通道贯穿所述检测气室，所述加热单元设于所述检测气室底部，所述加热单元包覆所述传感器，所述散热单元设于所述传感器主体外侧。
进一步地，散热单元为散热鳍。
进一步地，还包括温度过渡区，所述温度过渡区设于所述氧传感器主体与所述信号处理模块之间。
进一步地，所述传感器为氧化锆传感器。
本发明包括以下优点：通过将气体氧浓度传感器中设置信号处理和逻辑处理的模块，使得气体氧浓度传感器检测到的数据能够直接进行分析和传输，信号传输的效率极大的提高，同时，一体化设计和支持热拔插，可以有效支持多点检测，缩小系统体积。
附图说明
图1是本发明的一种气体氧浓度传感器的结构框图。
11进气口、12散热鳍、13检测气室、14散热支架、15传感器、16出气口、17加热单元、2壳体、3温度过渡区、4信号处理模块、5逻辑处理模块、6对外接口
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的核心构思之一在于，一种气体氧浓度传感器，包括：氧传感器主体、信号处理模块4、逻辑处理模块5和对外接口6，所述氧传感器主体、所述信号处理模块4、所述逻辑处理模块5与所述对外接口6依次连接。通过将气体氧浓度传感器中设置信号处理和逻辑处理的模块，使得氧传感器检测到的数据能够直接进行分析和传输，信号的精度和传输的效率极大的提高，提高系统集成程度。传输的数据精度能达到专用氧气分析仪的级别，但是体积小很多。
参照图1，示出了本发明的一种气体氧浓度传感器的结构框图，具体可以包括：氧传感器主体、信号处理模块4、逻辑处理模块5和对外接口6，所述氧传感器主体、所述信号处理模块4、所述逻辑处理模块5与所述对外接口6依次连接。在本实施例中，当待测气体通过进气通道进入到氧传感器时，信号处理模块4控制氧传感器主体对待测气体的氧气浓度进行检测，在一具体实施例中，上述氧传感器主体具体采用氧化锆氧传感器，上述氧化锆氧传感器具有灵敏度高、稳定性好、响应快和设备简单等优点。通过氧化锆传感器检测目标环境的氧气浓度，并将上述氧气浓度信息传送至信号处理模块4，氧传感器主体检测完的空气要排出，因此所述氧传感器主体设有输出通道。上述输出通道与流量计连接，上述流量计用于检测气体更新速度，通过判断流量计的流量值，调整流量旋钮来调整检测气体更新速度。流量旋钮与流量计连接。信号处理模块4可通过模块上的气压传感器判断气体更新状态，防止气路的堵塞。同时采用信号处理模块4和逻辑处理模块5，使得气体氧浓度传感器检测到的数据能够直接进行分析和传输，信号的精确度和传输的效率极大的提高。
在本实施例中，所述对外接口6为为热插拔接口。热插拔即带电插拔，指的是在不关闭系统电源的情况下，将模块、板卡插入或拔出系统而不影系统的正常工作，从而提高了系统的可靠性、快速维修性、冗余性和对灾难的及时恢复能力等。对于多点并联检测系统而言，在本申请中的气体氧浓度传感器中采用热插拔的方式，能够提高气体氧浓度传感器的数据传输的稳定性，保证气体氧浓度传感器的信号高效传输，不会互相干扰。
在本实施例中，所述气体氧浓度传感器还包括壳体2，所述壳体2包覆于所述氧传感器主体、所述信号处理模块4和所述逻辑处理模块5外侧。
在本实施例中，所述对外接口6一端与所述逻辑处理模块5连接、另一端穿过所述壳体2的底部。
在本实施例中，所述氧传感器主体包括气体通道、检测气室13、加热单元17、传感器15和散热单元，所述气体通道贯穿所述检测气室13，所述加热单元17设于所述检测气室13底部，所述加热单元17包覆所述传感器15，所述散热单元设于所述传感器15主体外侧。在一具体实施例中设置为氧化锆氧传感器，能够实现气体氧浓度传感器的加热和温度控制，传感器15氧浓度差信号的采集及氧量计算和标准信号输出并且能够提供合理的人机交互界面，由于氧化锆在常温下不具有氧离子传导功能，只有在高温下才可以用作氧浓度差电池氧传感器，所以氧量分析仪必须具有加热和恒温功能。
在本实施例中，散热单元为散热鳍12。其包括一个主体部和两个连接部，在该主体部的两端各设有两个固定孔，其中部开设有一个穿孔，并且在该穿孔处向该散热鳍12片的一侧凸伸一接合部，使该种散热鳍12片通过穿孔和连接部与热管接合。该连接部是从该主体部的两端分别垂直向外延伸而成的，其包括一竖直部和一承载部。该竖直部包括一个第一收容块和两个第二收容块。该第一收容块的两侧各形成一第一收容部，而该第二收容块之间则形成一第二收容部。该承载部是从该竖直部的第二收容部处向内垂直延伸形成，且其与该主体部平行，并且在其上对应于该主体部的固定孔处凸设有两个固定凸起。通过增加散热鳍12片的数量、增加散热鳍12片的长度两种，其体现的一个数据就是“厚高比”——即散热片鳍片厚度和高度的比值，这个值越小意味着单位体积的散热鳍12片就可以做的越密，数量越多，有效散热的表面积就越大，散热性能也就越好。其制作轻便，增加散热表面积，热效果好，鳍片式的散热器更安全。
在本实施例中，还包括温度过渡区3，所述温度过渡区3设于所述氧传感器主体与所述信号处理模块4之间。上述温度过渡区3用于降低传感器15高温工作的能量，避免影响电路板的正常运行。
在一具体实施例中，进气通道两端设有进气口11和出气口16，待测气体通过进气口11进气道检测气腔、加热单元17对传感器15位置处进行加热升温，使得待测气体达到传感器15工作温度，待气体检测完后从出气口16排出。本实施例中还设有散热支架14，上述散热支架14用于支撑散热鳍12，温度过渡区3将信号处理模块4与传感器15隔处预设距离，能够使得信号处理器的温度环境不受传感器15的工作温度影响，提高检测数据的准确性，上述传感器15与信号处理模块4连接，再经逻辑处理模块5进行逻辑处理最后经对外接口6将检测结果输出。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种气体氧浓度传感器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，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，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种气体氧浓度传感器，其特征在于，包括：氧传感器主体、信号处理模块、逻辑处理模块和对外接口，所述氧传感器主体、所述信号处理模块、所述逻辑处理模块与所述对外接口依次连接。
2.根据权利要求1所述的气体氧浓度传感器，其特征在于，所述对外接口为为热插拔接口。
3.根据权利要求1所述的气体氧浓度传感器，其特征在于，还包括壳体，所述壳体包覆于所述氧传感器主体、所述信号处理模块和所述逻辑处理模块外侧。
4.根据权利要求3所述的气体氧浓度传感器，其特征在于，所述对外接口一端与所述逻辑处理模块连接、另一端穿过所述壳体的底部。
5.根据权利要求1所述的气体氧浓度传感器，其特征在于，所述氧传感器主体包括气体通道、检测气室、加热单元、传感器和散热单元，所述气体通道贯穿所述检测气室，所述加热单元设于所述检测气室底部，所述加热单元包覆所述传感器，所述散热单元设于所述传感器主体外侧。
6.根据权利要求5所述的气体氧浓度传感器，其特征在于，散热单元为散热鳍。
7.根据权利要求5所述的气体氧浓度传感器，其特征在于，还包括温度过渡区，所述温度过渡区设于所述氧传感器主体与所述信号处理模块之间。
8.根据权利要求5所述的气体氧浓度传感器，其特征在于，所述传感器为氧化锆传感器。
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