CN206671126U - 一种多功能传感器的敏感元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能传感器的敏感元件，其特征在于：第一层基片、第二层基片、第三层基片、第四层基片从上至下叠加，第二层基片中间留有矩形豁口作为参比气室通道，外氧工作电极印刷在第一层基片顶面的前端，外氧工作电极上覆盖有电极保护层；内氧工作电极印刷在第一层基片底面的前端，第三层基片和第四层基片之间夹有加热电极，加热电极底面垫有加热电极下绝缘层，加热电极顶面覆盖加热电极上绝缘层，颗粒物检测电极印刷在第四层基片底面前端，其包含了检测氧气浓度和颗粒物浓度的功能，节省了一套电控单元系统，简化了开发流程，降低了开发成本；且同一层基片上集成了自加热功能和测温功能，结构简单，减少了电极浆料的浪费。

Description

一种多功能传感器的敏感元件

技术领域

本实用新型涉及一种多功能传感器的敏感元件，属于汽车尾气排放技术领域。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，机动车污染问题已经严重影响我们的日常生活。汽车排放产生的碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物和颗粒物( PM)是空气污染的主要来源，会对环境和人体健康造成很大的危害。机动车的排放问题越来越受到人们的关注，针对上述环境问题世界各国都出台了愈加严格的排放法规。由于发动机燃烧室内混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比， CO、HC和NOx的排放值将急剧升高，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度。同时，为了有效去除柴油机废气中的颗粒物，通常需要在排气系统中安装颗粒物捕集器( DPF)。而颗粒物捕集器的可靠再生和失效分析是由颗粒物传感器来实现的。由于发动机燃烧后尾气温度不足以提供颗粒物的再生温度，所以颗粒物传感器通常自带自加热功能。同时要求传感器必须能够经受-30℃~1000℃的经常性的温度突变冲击，所以机械性能稳定耐高温的陶瓷基颗粒物传感器应用最为广泛。

检索发现，陶瓷基的氧传感器和颗粒物传感器的专利有很多，如专利CN201420171332.1报道了一种叠层片式氧传感器芯片结构。该传感器包括感应层、氧气参比通道层和加热层。氧传感器工作时加热层对芯片进行加热，为了避免电击穿，在加热电极的上下表面都设有绝缘层。所述感应层包括有多孔保护层、外感应电极和内感应电极引出线、印刷有内感应电极连接点的功能陶瓷片、内感应电极；专利CN201180073062.X报道了一种颗粒物传感器，用于检测气氛中颗粒物数量，该传感器包括钇稳定氧化锆基片、工作电极、测温电极和加热电极，其原理基于对钇稳定氧化锆基片上印刷的梳状电极的电阻的测试，当传感器接触尾气，梳状电极之间吸附颗粒物，形成电流回路，通过加热的方式再生，输出的电流信号用来评估颗粒物的质量；等等。没有与本专利相同或相似的专利存在。由于氧传感器和颗粒物传感器处于发动机排气管的不同位置，单独工作，每个传感器的敏感元件均需配备一套电控单元，增加了开发成本；同时每个传感器的敏感元件正常工作时都需要带有自加热功能，造成了贵金属电极浆料的浪费。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种多功能传感器的敏感元件，其包含了检测氧气浓度和颗粒物浓度的功能，节省了一套电控单元系统，简化了开发流程，降低了开发成本；且同一层基片上集成了自加热功能和测温功能，结构简单，减少了电极浆料的浪费。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种多功能传感器的敏感元件，由电极保护层、外氧工作电极、第一层基片、内氧工作电极、第二层基片、第三层基片、加热电极上绝缘层、加热电极、加热电极下绝缘层、第四层基片、颗粒物检测电极、参比气室通道、测温电极导线、检测电极绝缘层、电极引脚a、电极引脚b、电极引脚c、电极引脚d、电极引脚e、电极引脚f和电极引脚g组成，其特征在于：第一层基片、第二层基片、第三层基片、第四层基片从上至下叠加，第二层基片中间留有矩形豁口作为参比气室通道，外氧工作电极印刷在第一层基片顶面的前端，电极引脚e、电极引脚f和电极引脚g位于第一层基片顶面的后端，外氧工作电极通过导线与电极引脚f连接，外氧工作电极上覆盖有电极保护层；内氧工作电极印刷在第一层基片底面的前端，内氧工作电极的内氧工作电极导线从第一层基片后端的通孔穿过与电极引脚e连接，第三层基片和第四层基片之间夹有加热电极，加热电极底面垫有加热电极下绝缘层，加热电极顶面覆盖加热电极上绝缘层，加热电极的加热电极导线从第四层基片后端的通孔穿过与第四层基片底面后端的电极引脚b、电极引脚c连接，颗粒物检测电极印刷在第四层基片底面前端，颗粒物检测电极的颗粒物检测电极导线与第四层基片底面后端的电极引脚a和电极引脚d连接，第三层基片和第四层基片之间还布置有测温电极，测温电极导线从第四层基片侧面伸出与第一层基片顶面的电极引脚g连接。

所述的第一层基片、第二层基片、第三层基片和第四层基片的厚度为200~400um。

所述的颗粒物检测电极为两个梳子状的交叉电极结构，两交叉电极间的距离为50~150um。

本实用新型的积极效果是其有效地解决了因为氧传感器和颗粒物传感器但工作造成的电控单元开发成本高，开发过程复杂的问题，降低了开发成本；且同一层基片上集成了自加热功能和测温功能，结构简单，减少了电极浆料的浪费。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：如图1所示，一种多功能传感器的敏感元件，由电极保护层1、外氧工作电极2、第一层基片3、内氧工作电极4、第二层基片5、第三层基片6、加热电极上绝缘层7、加热电极8、加热电极下绝缘层9、第四层基片10、颗粒物检测电极11、参比气室通道12、测温电极导线13、检测电极绝缘层14、电极引脚a、电极引脚b、电极引脚c、电极引脚d、电极引脚e、电极引脚f和电极引脚g组成，其特征在于：第一层基片3、第二层基片5、第三层基片6、第四层基片10从上至下叠加，第二层基片5中间留有矩形豁口作为参比气室通道 12，外氧工作电极2印刷在第一层基片3顶面的前端，电极引脚e、电极引脚f和电极引脚g位于第一层基片3顶面的后端，外氧工作电极2通过导线与电极引脚f连接，外氧工作电极2上覆盖有电极保护层1；内氧工作电极4印刷在第一层基片3底面的前端，内氧工作电极4的内氧工作电极导线从第一层基片3后端的通孔穿过与电极引脚e连接，第三层基片6和第四层基片10之间夹有加热电极8，加热电极8底面垫有加热电极下绝缘层9，加热电极8顶面覆盖加热电极上绝缘层7，加热电极8的加热电极导线从第四层基片10后端的通孔穿过与第四层基片10底面后端的电极引脚b、电极引脚c连接，颗粒物检测电极11印刷在第四层基片10底面前端，颗粒物检测电极11的颗粒物检测电极导线与第四层基片10底面后端的电极引脚a和电极引脚d连接，第三层基片6和第四层基片10之间还布置有测温电极，测温电极导线13从第四层基片10侧面伸出与第一层基片3顶面的电极引脚g连接。

所述的第一层基片3、第二层基片5、第三层基片6和第四层基片10的厚度为200~400um。

所述的颗粒物检测电极11为两个梳子状的交叉电极结构，两交叉电极间的距离为50~150um。

Claims (3)

1.一种多功能传感器的敏感元件，由电极保护层、外氧工作电极、第一层基片、内氧工作电极、第二层基片、第三层基片、加热电极上绝缘层、加热电极、加热电极下绝缘层、第四层基片、颗粒物检测电极、参比气室通道、测温电极导线、检测电极绝缘层、电极引脚a、电极引脚b、电极引脚c、电极引脚d、电极引脚e、电极引脚f和电极引脚g组成，其特征在于：第一层基片、第二层基片、第三层基片、第四层基片从上至下叠加，第二层基片中间留有矩形豁口作为参比气室通道，外氧工作电极印刷在第一层基片顶面的前端，电极引脚e、电极引脚f和电极引脚g位于第一层基片顶面的后端，外氧工作电极通过导线与电极引脚f连接，外氧工作电极上覆盖有电极保护层；内氧工作电极印刷在第一层基片底面的前端，内氧工作电极的内氧工作电极导线从第一层基片后端的通孔穿过与电极引脚e连接，第三层基片和第四层基片之间夹有加热电极，加热电极底面垫有加热电极下绝缘层，加热电极顶面覆盖加热电极上绝缘层，加热电极的加热电极导线从第四层基片后端的通孔穿过与第四层基片底面后端的电极引脚b、电极引脚c连接，颗粒物检测电极印刷在第四层基片底面前端，颗粒物检测电极的颗粒物检测电极导线与第四层基片底面后端的电极引脚a和电极引脚d连接，第三层基片和第四层基片之间还布置有测温电极，测温电极导线从第四层基片侧面伸出与第一层基片顶面的电极引脚g连接。

2.根据权利要求1中所述的一种多功能传感器的敏感元件，其特征在于所述的第一层基片、第二层基片、第三层基片和第四层基片的厚度为200~400um。

3.根据权利要求1中所述的一种多功能传感器的敏感元件，其特征在于所述的颗粒物检测电极为两个梳子状的交叉电极结构，两交叉电极间的距离为50~150um。