CN207007767U - 一种新式氮氧传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新式氮氧传感器，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分别设置扩散障；第一腔室内设置有氧泵，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、参考电极；第五、六氧化锆陶瓷层之间设置加热器；该新式氮氧传感器配装MCU微处理控制器、电压表，MCU微处理控制器的电流输出端与参考电极电性连接，MCU微处理控制器的电流输入端与测量电极电性连接。本实用新型具有设计新颖、精确度高的优点，且能有效对探头温度进行监控。

Description

一种新式氮氧传感器

技术领域

本实用新型涉及氮氧传感器技术领域，尤其涉及一种新式氮氧传感器。

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，对探头温度的精确控制是工作时的一个必需条件；其中，探头温度的变化会导致泵电流的变化，所以温度的监控可以应用于测量的修正。现有技术普遍采用温度传感器来对探头温度进行监控，测量不准确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种新式氮氧传感器，该新式氮氧传感器结构设计新颖、精确度高且能够有效地对探头温度进行监控。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现。

一种新式氮氧传感器，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；第五氧化锆陶瓷层与第六氧化锆陶瓷层之间设置有加热器；

该新式氮氧传感器配装有MCU微处理控制器、用于监测测量电极与参考电极两者之间电压的电压表，电压表与MCU微处理控制器电性连接，MCU微处理控制器的电流输出端与参考电极电性连接，MCU微处理控制器的电流输入端与测量电极电性连接，MCU微处理控制器输出频率为1-3KHZ的高频方波交流电。

其中，所述MCU微处理控制器配装有限流电阻，所述测量电极与所述参考电极之间的氧离子导体电阻与限流电阻串联连接。

其中，所述第一氧化锆陶瓷层的下表面设置有伸入至所述第二腔室内的辅泵电极。

本实用新型的有益效果为：本实用新型所述的一种新式氮氧传感器，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分别设置扩散障；第一腔室内设置有氧泵，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；第五、六氧化锆陶瓷层之间设置加热器；该新式氮氧传感器配装MCU微处理控制器、用于监测测量电极与参考电极两者之间电压的电压表，电压表与MCU微处理控制器电性连接，MCU微处理控制器的电流输出端与参考电极电性连接，MCU微处理控制器的电流输入端与测量电极电性连接，MCU微处理控制器输出频率为1-3KHZ的高频方波交流电。通过上述结构设计，本实用新型具有结构设计新颖、精确度高的优点，且能够有效地对探头温度进行监控。

附图说明

下面利用附图来对本实用新型进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1为本实用新型的结构示意图。

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 71——MCU微处理控制器

72——限流电阻。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本实用新型进行说明。

如图1所示，一种新式氮氧传感器，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。

更进一步的，该新式氮氧传感器配装有MCU微处理控制器71、用于监测测量电极43与参考电极44两者之间电压的电压表，电压表与MCU微处理控制器71电性连接，MCU微处理控制器71的电流输出端与参考电极44电性连接，MCU微处理控制器71的电流输入端与测量电极43电性连接，MCU微处理控制器71输出频率为1-3KHZ的高频方波交流电。

需进一步指出，MCU微处理控制器71配装有限流电阻72，测量电极43与参考电极44之间的氧离子导体电阻与限流电阻72串联连接。

还有就是，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。

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。在本实用新型工作过程中，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IP2，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。

在本实用新型进行内阻测量过程中，微处理控制器产生一频率为1-3KHZ的高频方波，方波的峰峰值（P-P）电压为5V，串联一个限流电阻72，然后和测量电极43与参考电极44之间的氧离子导体内阻Ri构成串联电路，总电流I的峰值为500微安，串联限流电阻72和Ri形成一个由电压驱动的电阻分压电路，例如，如果RI = 100欧姆，然后500微安（P-P）乘以100欧姆产生峰峰值（P-P）50毫伏的电压。通过测量参考泵单元上的电压，就可计算出内阻Ri值，根据内阻Ri值即可确定探头温度。

综合上述情况可知，通过上述结构设计，本实用新型具有结构设计新颖、精确度高的优点，且能够有效地对探头温度进行监控。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。

Claims (3)

1.一种新式氮氧传感器，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）；

该新式氮氧传感器配装有MCU微处理控制器（71）、用于监测测量电极（43）与参考电极（44）两者之间电压的电压表，电压表与MCU微处理控制器（71）电性连接，MCU微处理控制器（71）的电流输出端与参考电极（44）电性连接，MCU微处理控制器（71）的电流输入端与测量电极（43）电性连接，MCU微处理控制器（71）输出频率为1-3KHZ的高频方波交流电。

2.根据权利要求1所述的一种新式氮氧传感器，其特征在于：所述MCU微处理控制器（71）配装有限流电阻（72），所述测量电极（43）与所述参考电极（44）之间的氧离子导体电阻与限流电阻（72）串联连接。

3.根据权利要求1所述的一种新式氮氧传感器，其特征在于：所述第一氧化锆陶瓷层（11）的下表面设置有伸入至所述第二腔室（23）内的辅泵电极（45）。