CN110749638B - 一种基于氧化锆的微型氧浓度传感元件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于传感技术领域，涉及一种基于氧化锆的微型氧浓度传感元件。该元件包括：两个过滤片(1)、三个电极环(2)以及两个氧化锆片(3)，其中，按照过滤片(1)、电极环(2)、氧化锆片(3)、电极环(2)、氧化锆片(3)、电极环(2)、过滤片(1)的顺序依次对中叠放，所述三个电极环(2)分别与与其接触的上下两个层形成三个空腔。
Description
技术领域
本发明属于传感技术领域，特别涉及一种基于氧化锆的微型氧浓度传感元件。
背景技术
飞机在飞行过程中，需要时刻监控氧气系统中的氧分压值，用于氧分压的控制，确保提供给飞行员的氧气处于舒适、安全的状态。目前氧浓度传感元件基本采用套管式和平板式，套管式体积大，并且只能定性检测；平板式安装尺寸大，焊点强度低，难以耐受航空机械应力环境。并且以上两种形式的传感元件普遍采用大气作为参比气体，只适用于汽车、锅炉等地面设备，航空产品大气随高度变化，非恒定，不适用于航空产品。
发明内容
本发明的目的：提供精度高、可靠性高、环境适应性高的微型氧浓度传感元件。
本发明的技术方案：
第一方面，提供了一种基于氧化锆的微型氧浓度传感元件，其特征在于，包括：两个过滤片1、三个电极环2以及两个氧化锆片3，其中，按照过滤片1、电极环2、氧化锆片3、电极环2、氧化锆片3、电极环2、过滤片1的顺序依次对中叠放，所述三个电极环2分别与与其接触的上下两个层形成三个空腔。
可选地，还包括：一个密封环4，所述密封环4设置在侧面上。
可选地，所述过滤片1为多孔透气材料。
可选地，所述过滤片1为氧化铝。
可选地，所述氧化锆片3与所述电极环2接触的表面涂敷有多孔铂涂层。
可选地，所述电极环2为环状结构，一侧设置有引出端。
可选地，所述密封环4覆盖范围至少包含中间的电极环2与两个氧化锆片3的结合部位。
可选地，所述密封环4通过烧结形成在所述传感元件的侧面上。
本发明的有益效果：一般氧化锆氧浓度传感元件的参比气室为大气，通过电极环2的环状结构设计，配合两件氧化锆片3以及密封环4制造出一个微型密闭的空腔5，作为传感元件的参比气室，解决了飞机上无法用大气作为参比气室的问题。其中一件氧化锆片3可用于动态控制空腔5内的氧气含量，大幅提高测量精度和可靠性。整体结构通过烧结结合，省去安装固定结构，保证传感元件尺寸、重量较小，客观上降低了与外界的接触面积和自身惯性，提高了环境适应性。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的结构示意图；
图2为根据本发明的实施例的氧化锆片3的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明。
如图1所示，一种基于氧化锆的微型氧浓度传感元件，包括两件过滤片1、三件电极环2、两件氧化锆片3、一件密封环4。氧化锆片3两侧表面涂有多孔铂涂层，以过滤片1、电极环2、氧化锆片3、电极环2、氧化锆片3、电极环2、过滤片1的顺序依次对中叠放，密封环4覆盖在侧面，经烧结结合，形成微型密闭的空腔5。上侧电极环2和中间电极环2之间通入电流，控制空腔5内的氧含量，下侧电极环2和中间电极环2之间的氧化锆片3感应空腔5与外界的氧气浓度差，产生浓差电动势，通过电极环2的引出端输出。
设置过滤片1，并采用多孔透气材料，例如氧化铝，能够确保外界被测气体能够均匀的扩散至氧化锆片3的表面，过滤颗粒杂质，提高测量精度、稳定性和可靠性。
如图2所示，氧化锆片3与电极环2接触的表面涂敷有多孔铂涂层，不阻碍氧气与氧化锆片3的接触，起到氧气与氧离子的互相转变的催化作用，提高测量灵敏度。
电极环2设置为环状结构，配合两件氧化锆片3以及密封环4，客观形成一个微型密闭空腔5，通过调节电极环2间通入的电流，可调整空腔5内的氧含量，作为参比气室，消除了外界因素对于参比气室的影响，提高了测量精度和环境适应性。
传感元件通过烧结结合，尺寸重量十分微小，客观上降低了与外界的接触面积和自身惯性，在外界环境的温度、湿度、真空度、颗粒、机械冲击等影响下，传感元件对此的响应十分微弱，提高了环境适应性和可靠性。
Claims (4)
1.一种基于氧化锆的微型氧浓度传感元件，其特征在于，包括：两个过滤片、三个电极环以及两个氧化锆片，其中，按照过滤片、电极环、氧化锆片、电极环、氧化锆片、电极环、过滤片的顺序依次对中叠放，所述三个电极环分别与与其接触的上下两个层形成三个空腔，
还包括：一个密封环，所述密封环设置在侧面上，所述密封环覆盖范围至少包含中间的电极环与两个氧化锆片的结合部位，所述密封环通过烧结形成在所述传感元件的侧面上，所述电极环为环状结构，一侧设置有引出端，
两个氧化锆片以及密封环形成一个密闭空腔作为参比气室，上侧电极环和中间电极环之间通入电流，控制空腔内的氧含量，下侧电极环和中间电极环之间的氧化锆片感应空腔与外界的氧气浓度差，产生浓差电动势，通过电极环的引出端输出。
2.根据权利要求1所述的传感元件，其特征在于，所述过滤片为多孔透气材料。
3.根据权利要求1所述的传感元件，其特征在于，所述过滤片为氧化铝。
4.根据权利要求1所述的传感元件，其特征在于，所述氧化锆片与所述电极环接触的表面涂敷有多孔铂涂层。
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