CN111735864A - 一种氮氧传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮氧传感器，包括氧化锆基体，氧化锆基体包括有从下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，在第一氧化锆陶瓷层上设置一个公共电极；在第二氧化锆陶瓷层上包含有三个腔室：所述第二腔室的上、下两侧分别设置有一个主泵电极，所述第三腔室的下侧设置有测量电极，在第三氧化锆陶瓷层和第四氧化锆陶瓷层之间设置有参考电极，在第四氧化锆陶瓷层与第五层氧化锆陶瓷层之间设置有加热电极。本发明所提供的传感器，感应灵敏，结构简单，响应时间短。

Description

一种氮氧传感器
技术领域
本发明属于传感器技术领域，更具体地，涉及一种氮氧传感器。
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。传统的氮氧传感器，不仅响应时间较长，而且生产工序仍然相对复杂。本发明通过对传感器的结构设计，发明了一种新型的氮氧传感器。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明专利的目的在于提供一种氮氧传感器，以解决现有技术中由于结构复杂不足的问题。本发明提供了一种氮氧传感器，包括氧化锆基体，氧化锆基体包括有从下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，在第一氧化锆陶瓷层上设置一个公共电极；在第二氧化锆陶瓷层上包含有三个腔室：第一腔室为定氧腔室，第二腔室为泵氧腔室，第三腔室为测量腔室；所述第二腔室内设置有泵氧，所述第二腔室的上、下两侧分别设置有一个主泵电极，所述第三腔室的下侧设置有测量电极；所述第二腔室上侧的主泵电极与第一氧化锆陶瓷层上的公共电极构成了第一泵氧电极，所述第三腔室上侧的测试电极和第一氧化锆陶瓷层上的公共电极电极构成了第一测量电极，在第三氧化锆陶瓷层和第四氧化锆陶瓷层之间设置有参考电极，作为测量电极的参考电极，在第四氧化锆陶瓷层与第五层氧化锆陶瓷层之间设置有加热电极。
优选地，所述所有陶瓷层的材料都是氧化钇稳定氧化锆陶瓷，所有电极材料都是由金属铂、铑、氧化锆混合浆料印刷于陶瓷层上表面。
优选地，所述在第一腔室、第二腔室、第三腔室之间，分别通过扩散障层隔开。
本发明的实施可以获得以下技术效果：本发明提供的一种氮氧传感器，结构简单，对于氧气的感应灵敏，缩短了响应时间，减少生产成本。
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为本发明结构示意图。
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，一种氮氧传感器，其特征在于，包括氧化锆基体（1），氧化锆基体（1）包括有从下至下依次层叠布置的第一氧化锆陶瓷层（2）、第二氧化锆陶瓷层（3）、第三氧化锆陶瓷层（4）、第四氧化锆陶瓷层（5）、第五氧化锆陶瓷层（6），在第一氧化锆陶瓷层（2）上设置一个公共电极（14）；在第二氧化锆陶瓷层（3）上包含了三个腔室：第一腔室（7）为定氧腔室，第二腔室（8）为泵氧腔室，第三腔室（9）为测量腔室，所述第二腔室（8）内设置有泵氧，所述第二腔室的上、下两侧分别设置有一个主泵电极（10），所述第三腔室（9）的下侧两侧分别设置有测量电极（11）；在第二腔室（8）上侧的主泵电极（10）与第一氧化锆陶瓷层（2）上的公共电极（14）构成了第一泵氧电极，第三腔室（9）上侧的测试电极和第一氧化锆陶瓷层（2）上的公共电极（14）电极构成了第一测量电极，在第三腔室（9）中含有一个测量电极（11）；在第三氧化锆陶瓷层（4）中含有一个参考气体腔室，其与大气相连，作为参考气体通道；在第三氧化锆陶瓷层（4）和第四氧化锆陶瓷层（5）之间存在一个参考电极（12），作为测量电极（11）的参考电极（12）；在第四氧化锆陶瓷层（5）与第五层氧化锆陶瓷层之间存在加热电极（13），所述加热电极是给整个氮氧化物传感器加热，使其在短时间内达到工作温度。
进一步的，所述在第一腔室（7）、第二腔室（8）及第三腔室（9）之间，分别通过扩散障层（15）隔开，形成缓冲空间。
更进一步的，所述所有陶瓷层的材料都是氧化钇稳定氧化锆陶瓷，所有电极材料都是由金属铂、铑、氧化锆混合浆料印刷于陶瓷层表面。
氮氧传感器工作时，位于第一腔室（7）的含氮氧化物的混合气体通过扩散障层（15）进入第二腔室（8），第二腔室（8）中的泵氧电极工作，将气体中的大部分氧气泵出，之后气体进入第三腔室（9），在测量电极（11）是上高温和催化电极的作用下，气体中的所有NO2被还原为NO和O2，NO又进一步被还原成N2和O2，经过氮氧化物还原得到的O2进入第四腔室，在泵氧电极的作用下泵出第四腔室，通过测试泵氧电极与参考电极（12）的电势差，调节电压的大小，通过测量极限电流从而得到对应尾气中氮氧化物分解产生的氧气的浓度，进而可以反映出尾气中氮氧化物气体的浓度。本发明结构简单，对于氧气的感应灵敏，缩短了响应时间，减少生产成本。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种氮氧传感器，其特征在于，包括氧化锆基体（1），氧化锆基体（1）包括有从下至下依次层叠布置的第一氧化锆陶瓷层（2）、第二氧化锆陶瓷层（3）、第三氧化锆陶瓷层（4）、第四氧化锆陶瓷层（5）、第五氧化锆陶瓷层（6），在第一氧化锆陶瓷层（2）上设置一个公共电极（14）；在第二氧化锆陶瓷层（3）上包含有三个腔室：第一腔室（7）为定氧腔室，第二腔室（8）为泵氧腔室，第三腔室（9）为测量腔室；所述第二腔室（8）内设置有泵氧，所述第二腔室（8）的上、下两侧分别设置有一个主泵电极（10），所述第三腔室（9）的下侧设置有测量电极（11）；所述第二腔室（8）上侧的主泵电极（10）与第一氧化锆陶瓷层（2）上的公共电极（14）构成了第一泵氧电极，所述第三腔室（9）上侧的测试电极和第一氧化锆陶瓷层（2）上的公共电极（14）电极构成了第一测量电极；在第三氧化锆陶瓷层（4）与第四氧化锆陶瓷层（5）之间设置有参考电极（12），作为测量电极（11）的参考电极（12）；在第四氧化锆陶瓷层（5）与第五层氧化锆陶瓷层之间设置有加热电极（13）。
2.根据权利要求1中所述的一种氮氧传感器，其特征在于，所述所有陶瓷层的材料都是氧化钇稳定氧化锆陶瓷，所有电极材料都是由金属铂、铑、氧化锆混合浆料印刷于陶瓷层表面。
3.根据权利要求1中所述的一种氮氧传感器，其特征在于，所述在第一腔室（7）、第二腔室（8）、第三腔室（9）之间，分别通过扩散障层（15）隔开。
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