CN209400464U - 一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片，包括测试腔一﹑进气口﹑测试腔二﹑参比腔﹑NOX转化腔﹑加热层﹑感应电极一﹑感应电极二﹑参比电极一﹑参比电极二﹑固体电解质，测试腔一位于传感器芯片左侧，进气口位于测试腔一上面，NOX转化腔测试腔二依次位于测试腔一右侧，测试腔一内侧底部有感应电极一，测试腔二内侧底部有感应电极二，参比腔位于测试腔一测试腔二NOX转化腔的下方，参比电极一和参比电极二位于参比腔的上部，加热层位于参比腔下方。本实用新型解决了原有NOX传感器芯片整体繁杂，芯片制作工艺难道大，成品率低的问题，适合在汽车传感器生产制造中推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及传感器芯片领域，具体属于一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片。
背景技术
传感器是由电化学原理的芯片通过对废气中氧离子成分的检测，实现检测废气中含氧量浓和稀的程度，进而达到节能降耗环保的目的。其中，CN97117135.1 公开了一种性能稳定的传感器，其用途为精确地检测气体混合物中的总NOx浓度低于100ppm的情况下的NOx浓度，并折算成NO浓度表示。传感器由一个第一腔室、一个第二腔室和两个腔室之间的扩散孔组成，第一腔室具有以氧化锆为主要成分氧离子导体材料基板所制成的分隔壁，被测气体可以进入氧化锆基板内。第一腔室基板上还配置有氧抽吸电极，其作用为将第一腔室内部气氛中的氧排到腔外并将被测NOx混合气体中的NO2还原成NO。NO气体通过两个腔室之间的扩散孔进入第二腔室。第二腔室中设有一个NO检测电极，并有一个反电极同设于第二腔室内或设于腔室氧化锆基板的反面。通过NO检测电极和反电极之间的电动势来进行测量，由于该电动势与NO浓度水平相对应，于是给出总NOx浓度值。CN201710820859.0发明提供气体传感器、催化器诊断系统、及催化器诊断方法，与以往的多气体传感器相比具有简单的构成、且能够很好地用于诊断催化器的状态。基于在NOx测定电极与外侧泵电极之间流通的泵电流来确定被测定气体中的NOx浓度的气体传感器中，使外侧泵电极不产生针对烃气及一氧化碳的催化活性，由此，传感器元件还具有HC传感器部，该HC传感器部包括由外侧泵电极、基准电极、以及两个电极之间的固体电解质构成的混合电位单元，气体传感器能够根据传感器元件的温度而选择性地执行HC模式和NOx模式， HC模式为在将传感器元件加热到400℃～650℃时基于在外侧泵电极与基准电极之间产生的电位差来确定被测定气体中的HC浓度，NOx模式为基于泵电流来确定被测定气体中的NOx浓度。
上述NOX传感器芯片的工作原理是尾气先被引到第一腔室，并由主泵抽掉一部分的氧气，NOX及剩余的氧气再扩散入第二腔室并由辅助泵进一步抽掉尾气中的氧气，使尾气中氧浓度降至极低，然后尾气中的NOX在测量泵的活化电极作用下分解为氧气和氮气，通过测量泵的极限电流得出对应NOX的含量。这种NOX芯片控制系统极其繁杂，芯片的制作也工艺难道很大。
本发明一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片，主要是通过铑Rh催化剂将 NOX转化成N2和O2，测试转化前后O2对应电势差的变化来测试出尾气中NOX 的含量。
发明内容
本发明提供一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片，能够解决背景技术中提到的问题，适合在汽车传感器生产制造中推广使用。
本发明所采用的技术方案如下：
一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片，包括测试腔一﹑进气口﹑测试腔二﹑参比腔﹑NOX转化腔﹑加热层﹑感应电极一﹑感应电极二﹑参比电极一﹑参比电极二﹑固体电解质，测试腔一位于传感器芯片整体的左侧，进气口位于测试腔一的外侧壁上面，进气口使测试腔一内外连通，测试腔一的右侧有NOX转化腔，NOX转化腔的右侧有测试腔二，所述测试腔一和测试腔二通过NOX转化腔相互连通，NOX转化腔内固定安装有铑催化剂，所述铑催化剂为纳米颗粒状或网格状或纳米颗粒网格组合状，所述测试腔一的内侧底部有感应电极一，测试腔二的内侧底部有感应电极二，所述参比腔整体位于测试腔一测试腔二NOX转化腔的下方，参比电极一和参比电极二位于参比腔的上部，参比电极一与感应电极一的位置相互对应，参比电极二与感应电极二的位置相互对应，所述测试腔一﹑测试腔二﹑参比腔﹑NOX转化腔﹑感应电极一﹑感应电极二﹑参比电极一和参比电极二通过固体电解质充满相互之间空隙，使它们形成一个整体，所述加热层有加热电极和陶瓷绝缘层，加热电极整体嵌装在陶瓷绝缘层内，所述加热层整体位于参比腔的下方，所述测试腔一进气口测试腔二参比腔NOX转化腔加热层感应电极一感应电极二参比电极一参比电极二固体电解质形成一个传感器芯片整体。
优选地，所述感应电极一﹑感应电极二﹑参比电极一和参比电极二为薄片状，加热层中加热电极为薄片状。
优选地，所述加热层中加热电极的整体长度大于感应电极一的长度，加热层中加热电极的整体长度大于感应电极二的长度，加热层中加热电极的整体长度大于参比电极一的长度，加热层中加热电极的整体长度大于参比电极二的长度。
优选地，所述氧传感芯片整体为长条形薄片状。
与已有技术相比，本发明的有益效果如下：
通过对测试腔一﹑进气口﹑测试腔二﹑参比腔﹑NOX转化腔﹑加热层﹑感应电极一﹑感应电极二﹑参比电极一﹑参比电极二﹑固体电解质的整体优化研发设计，制造出一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片。解决了原有NOX传感器芯片使用时，存在的问题：原有NOX传感器芯片工作时，尾气先被引到第一腔室，并由主泵抽掉一部分的氧气，NOX及剩余的氧气再扩散入第二腔室并由辅助泵进一步抽掉尾气中的氧气，使尾气中氧浓度降至极低，然后尾气中的NOX 在测量泵的活化电极作用下分解为氧气和氮气，通过测量泵的极限电流得出对应 NOX的含量。这种NOX芯片控制系统极其繁杂，芯片的制作也工艺难道很大。
其中本发明尾气先通过进气口进入测试腔一，随后进入测试腔一的气体，通过NOX转化腔中的铑Rh催化剂，将NOX转化成N2和O2，混合气体进入测试腔二，通过测试测试腔一和测试腔二中转化前后O2对应电势差的变化，进而测试出通过进气口进入的尾气中NOX含量。同时，本发明传感器芯片整体较简单，芯片制作工艺难道不大，成品率高，适合在汽车氧传感器生产制造中推广使用。
附图说明
图1为本发明催化分解氮氧化合物的传感器芯片整体结构示意图；
图2为经过本发明中测试腔一测试腔二后多出氧气的电动势与不同NOX含量的尾气之间变化的特定曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片，包括测试腔一(6)﹑进气口(5) ﹑测试腔二(9)﹑参比腔(12)﹑NOX转化腔(8)﹑加热层(1和2)﹑感应电极一(4)﹑感应电极二(10)﹑参比电极一(3)﹑参比电极二(11)﹑固体电解质(7)，测试腔一(6)位于传感器芯片整体的左侧，进气口(5)位于测试腔一(6)的外侧壁上面，进气口(5)使测试腔一(6)内外连通，测试腔一(6)的右侧有NOX转化腔(8)，NOX转化腔(8)的右侧有测试腔二(9)，所述测试腔一(6)和测试腔二(9)通过NOX转化腔(8)相互连通，NOX转化腔 (8)内固定安装有铑催化剂，所述铑催化剂为纳米颗粒状或网格状或纳米颗粒网格组合状，所述测试腔一(6)的内侧底部有感应电极一(4)，测试腔二(9) 的内侧底部有感应电极二(10)，所述参比腔(12)整体位于测试腔一(6)测试腔二(9)NOX转化腔(8)的下方，参比电极一(3)和参比电极二(11)位于参比腔(12)的上部，参比电极一(3)与感应电极一(4)的位置相互对应，参比电极二(11)与感应电极二(10)的位置相互对应，所述测试腔一(6)﹑测试腔二(9)﹑参比腔(12)﹑NOX转化腔(8)﹑感应电极一(4)﹑感应电极二(10)﹑参比电极一(3)和参比电极二(11)通过固体电解质(7)充满相互之间空隙，使它们形成一个整体，所述加热层(1和2)有加热电极(2)和陶瓷绝缘层(1)，加热电极(2)整体嵌装在陶瓷绝缘层(1)内，所述加热层(1 和2)整体位于参比腔(12)的下方，所述测试腔一(6)进气口(5)测试腔二 (9)参比腔(12)NOX转化腔(8)加热层(1和2)感应电极一(4)感应电极二(10)参比电极一(3)参比电极二(11)固体电解质(7)形成一个传感器芯片整体。
优选地，所述感应电极一(4)﹑感应电极二(10)﹑参比电极一(3)和参比电极二(11)为薄片状，加热层(1和2)中加热电极(2)为薄片状。
优选地，所述加热层(1和2)中加热电极(2)的整体长度大于感应电极一 (4)的长度，加热层(1和2)中加热电极(2)的整体长度大于感应电极二(10) 的长度，加热层(1和2)中加热电极(2)的整体长度大于参比电极一(3)的长度，加热层(1和2)中加热电极(2)的整体长度大于参比电极二(11)的长度。
优选地，所述氧传感芯片整体为长条形薄片状。
本发明在使用时，汽车尾气首先通过进气口(5)进入测试腔一(6)，这时在测试腔一(6)中的感应电极一(4)和参比电极一(3)之间形成一个电动势 E1，然后测试腔一(6)中的尾气经过NOX转化腔(8)铑催化剂转化为N2和O2，混合气体进入测试腔二(9)，接着在感应电极二(10)和参比电极二(11)之间形成一个电动势E2；E2-E1就是经过NOX转化腔(8)铑催化剂后多出的氧气的电动势，对应着NOX的含量。用公式表示为:
PO2(air)表示空气中氧分压，PO2(exh)1和PO2(exh)2分别表示测试腔一(6) 和测试腔二(9)的氧气分压。
固定氧气分压10-9Pa不变，通过变化NOX的含量对传感器进行标定，获得经过本发明中测试腔一(6)测试腔二(9)后多出氧气的电动势，与不同NOX含量的尾气之间变化的特定曲线图(如图2)。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片，其特征是包括测试腔一﹑进气口﹑测试腔二﹑参比腔﹑NOX转化腔﹑加热层﹑感应电极一﹑感应电极二﹑参比电极一﹑参比电极二﹑固体电解质，测试腔一位于传感器芯片整体的左侧，进气口位于测试腔一的外侧壁上面，进气口使测试腔一内外连通，测试腔一的右侧有NOX转化腔，NOX转化腔的右侧有测试腔二，所述测试腔一和测试腔二通过NOX转化腔相互连通，NOX转化腔内固定安装有铑催化剂，所述铑催化剂为纳米颗粒状或网格状或纳米颗粒网格组合状，所述测试腔一的内侧底部有感应电极一，测试腔二的内侧底部有感应电极二，所述参比腔整体位于测试腔一测试腔二NOX转化腔的下方，参比电极一和参比电极二位于参比腔的上部，参比电极一与感应电极一的位置相互对应，参比电极二与感应电极二的位置相互对应，所述测试腔一﹑测试腔二﹑参比腔﹑NOX转化腔﹑感应电极一﹑感应电极二﹑参比电极一和参比电极二通过固体电解质充满相互之间空隙，使它们形成一个整体，所述加热层有加热电极和陶瓷绝缘层，加热电极整体嵌装在陶瓷绝缘层内，所述加热层整体位于参比腔的下方，所述测试腔一进气口测试腔二参比腔NOX转化腔加热层感应电极一感应电极二参比电极一参比电极二固体电解质形成一个传感器芯片整体。
2.根据权利要求1所述的一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片，其特征在于所述感应电极一﹑感应电极二﹑参比电极一和参比电极二为薄片状，加热层中加热电极为薄片状。
3.根据权利要求2所述的一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片，其特征在于所述加热层中加热电极的整体长度大于感应电极一的长度，加热层中加热电极的整体长度大于感应电极二的长度，加热层中加热电极的整体长度大于参比电极一的长度，加热层中加热电极的整体长度大于参比电极二的长度。
4.根据权利要求1所述的一种催化分解氮氧化合物的传感器芯片，其特征在于所述传感器芯片整体为长条形薄片状。
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|---|---|---|---|---|
| CN114324533A (zh) * | 2020-09-28 | 2022-04-12 | 长城汽车股份有限公司 | 氮氧化物传感器及测定车辆尾气中no与no2含量的方法 |
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| CN114324533B (zh) * | 2020-09-28 | 2024-04-30 | 长城汽车股份有限公司 | 氮氧化物传感器及测定车辆尾气中no与no2含量的方法 |
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