FR2919928A1 - Gas e.g. carbon monoxide, detection sensor for use in motor vehicle, has sensitive element, which responds to constituent gases when element is at different temperatures, and heating devices for heating sensitive element - Google Patents
Gas e.g. carbon monoxide, detection sensor for use in motor vehicle, has sensitive element, which responds to constituent gases when element is at different temperatures, and heating devices for heating sensitive element Download PDFInfo
- Publication number
- FR2919928A1 FR2919928A1 FR0757033A FR0757033A FR2919928A1 FR 2919928 A1 FR2919928 A1 FR 2919928A1 FR 0757033 A FR0757033 A FR 0757033A FR 0757033 A FR0757033 A FR 0757033A FR 2919928 A1 FR2919928 A1 FR 2919928A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- temperature
- sensitive element
- sensor
- gaseous
- sensitive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000470 constituent Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 12
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical group O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
- G01N27/123—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits for controlling the temperature
- G01N27/124—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits for controlling the temperature varying the temperature, e.g. in a cyclic manner
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0037—NOx
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/004—CO or CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Description
-1- CAPTEUR POUR GAZ ET PROCEDE DE DETECTION DE CONSTITUANTS GAZEUX DANS-1- GAS SENSOR AND METHOD FOR DETECTING GASEOUS CONSTITUENTS IN
UN MELANGE ET/OU DE MESURE DES CONCENTRATIONS RESPECTIVES DE CES CONSTITUANTS DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine de la détection de constituants gazeux dans un mélange, tel qu'un gaz d'échappement en sortie d'un moteur à combustion interne, et de la mesure de la concentration de tels constituants, qui peuvent notamment être du monoxyde de carbone ou des oxydes d'azote, ou bien encore d'autres polluants nocifs pour la santé et/ou pour l'environnement. The present invention relates to the field of the detection of gaseous constituents in a mixture, such as an exhaust gas at the outlet of an internal combustion engine, and measuring the concentration of such constituents, which may in particular be carbon monoxide or oxides of nitrogen, or else other pollutants harmful to health and / or the environment.
Plus précisément, l'invention concerne un capteur pour gaz, ainsi qu'un procédé de détection de deux constituants gazeux dans un mélange et/ou de mesure des concentrations respectives de ces deux constituants. More specifically, the invention relates to a sensor for gas, as well as a method for detecting two gaseous components in a mixture and / or measuring the respective concentrations of these two constituents.
TECHNIQUES ANTERIEURES : La détermination en continu de concentrations à l'intérieur des gaz d'échappement d'un véhicule à moteur thermique peut servir pour le contrôle du fonctionnement correct de ce moteur et des systèmes de post-traitement prévus pour dépolluer les gaz d'échappement, ainsi que pour le pilotage de ces systèmes de post-traitement. PRIOR TECHNIQUES: The continuous determination of concentrations inside the exhaust gases of a heat engine vehicle can be used for the control of the correct operation of this engine and the after-treatment systems intended to clean up the gases of the engine. exhaust, as well as for piloting these post-processing systems.
Il existe des capteurs capables d'effectuer la mesure en continu d'une concentration dans un gaz d'échappement et, en même temps, de résister à la température élevée, aux surpressions et aux autres spécificités caractéristiques des conditions difficiles régnant au sein d'une ligne d'échappement associée à un moteur thermique d'un véhicule. Toutefois, chacun de ces capteurs ne peut détecter et mesurer la concentration que d'un seul gaz en même temps. Aussi, il faudrait en disposer autant qu'il y a de constituants gazeux que l'on souhaite détecter et/ou dont on veut mesurer les concentrations. There are sensors capable of continuously measuring a concentration in an exhaust gas and, at the same time, withstanding the high temperature, overpressure and other specificities characteristic of the harsh conditions within the exhaust system. an exhaust line associated with a combustion engine of a vehicle. However, each of these sensors can only detect and measure the concentration of a single gas at the same time. Also, it should be disposed of as much as there are gaseous constituents that we want to detect and / or whose concentrations we want to measure.
Cependant, la solution consistant à équiper une ligne d'échappement d'un véhicule routier de plusieurs capteurs n'est guère envisageable du fait des architectures actuelles de ces lignes d'échappement, qui sont très compliquées et qui ne laissent que très peu de place pour des accessoires annexes. - 2 C'est pourquoi la concentration des constituants gazeux des gaz d'échappement produits par les véhicules à moteur thermique n'est actuellement pas mesurée directement. A l'heure actuelle, des indications relatives à ces concentrations sont, dans le meilleur des cas, déduites de mesures de température et de pression. Elles sont donc imprécises. However, the solution of equipping an exhaust line of a road vehicle with several sensors is hardly feasible because of the current architectures of these exhaust systems, which are very complicated and leave very little room for ancillary accessories. This is why the concentration of the gaseous components of the exhaust gases produced by the thermal engine vehicles is not currently measured directly. At present, indications relating to these concentrations are, at best, deduced from temperature and pressure measurements. They are therefore imprecise.
EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a au moins pour but de permettre une mesure de plusieurs constituants 10 gazeux d'un mélange dans des conditions d'utilisation difficiles, notamment en termes de place disponible pour des accessoires de mesure. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is at least to make it possible to measure several gaseous constituents of a mixture under difficult conditions of use, in particular in terms of the space available for measuring accessories.
Selon l'invention, ce but est atteint grâce à un capteur pour gaz, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément sensible qui réagit essentiellement à un premier 15 constituant gazeux lorsque cet élément sensible est à une première température et qui réagit essentiellement à un deuxième constituant gazeux lorsque cet élément sensible est à une deuxième température différente de la première température, ainsi qu'un dispositif de chauffage de l'élément sensible. According to the invention, this object is achieved by means of a gas sensor, characterized in that it comprises at least one sensitive element which essentially reacts with a first gaseous component when this sensitive element is at a first temperature and which reacts essentially. a second gaseous component when the sensitive element is at a second temperature different from the first temperature, and a heating device of the sensitive element.
20 D'autres caractéristiques avantageuses de ce capteur peuvent être que : ^ l'élément sensible est à base d'un oxyde métallique ; ^ l'élément sensible est à base de dioxyde d'étain (SnO2) ; ^ il comporte un substrat qui porte l'élément sensible et que le dispositif de chauffage est à même de faire chauffer au moins au voisinage de l'élément 25 sensible ; ^ le dispositif de chauffage comporte une résistance portée par le substrat ; ^ le substrat possède des première et deuxième faces opposées, l'élément sensible et la résistance se trouvant respectivement sur ladite première face et sur ladite deuxième face ; 30 ^ le substrat est à base d'alumine ; ^ ce capteur comprend : - un deuxième élément sensible qui réagit essentiellement au premier constituant gazeux lorsque ce deuxième élément sensible est à la première -3- température et qui réagit essentiellement au deuxième constituant gazeux lorsque le deuxième élément est à la deuxième température, - des moyens de régulation de la température du premier élément sensible autour de ladite première température et de la température du deuxième élément sensible autour de ladite deuxième température. Other advantageous features of this sensor may be that: the sensing element is based on a metal oxide; the sensitive element is based on tin dioxide (SnO2); it comprises a substrate which carries the sensitive element and that the heating device is able to heat at least in the vicinity of the sensitive element; the heater comprises a resistor carried by the substrate; the substrate has opposite first and second faces, the sensing element and the resistance being respectively on said first face and said second face; The substrate is based on alumina; this sensor comprises: a second sensitive element which essentially reacts with the first gaseous component when this second sensitive element is at the first temperature and which essentially reacts with the second gaseous component when the second element is at the second temperature; means for regulating the temperature of the first sensing element around said first temperature and the temperature of the second sensing element around said second temperature.
L'invention a également pour objet un procédé de détection au moins de premier et deuxième constituants gazeux dans un mélange gazeux et/ou de mesure des concentrations respectives de ces premier et deuxième constituants gazeux, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre en utilisant un capteur tel que défini ci-dessus. The subject of the invention is also a process for detecting at least first and second gaseous constituents in a gaseous mixture and / or for measuring the respective concentrations of these first and second gaseous constituents, characterized in that it is used in using a sensor as defined above.
D'autres caractéristiques avantageuses de ce procédé de détection et/ou de mesure peuvent être que : ^ on mesure la concentration du premier constituant gazeux à l'aide du premier élément sensible dont la température est régulée autour de ladite première température et on mesure la concentration du deuxième constituant gazeux à l'aide du deuxième élément sensible dont la température est régulée autour de ladite deuxième température ; ^ on mesure la concentration du premier constituant gazeux à l'aide de l'élément sensible dont la température est régulée autour de la première température, puis on modifie la température de l'élément sensible, puis on mesure la concentration du deuxième constituant gazeux à l'aide de l'élément sensible dont la température est régulée autour de ladite deuxième température ; ^ le premier et le deuxième constituant gazeux sont respectivement un oxyde d'azote (NOX) et du monoxyde de carbone (CO) ; ^ la première température est comprise entre 250 C et 400 C, la deuxième température étant supérieure à 400 C. Other advantageous features of this detection and / or measurement method may be that: the concentration of the first gaseous component is measured using the first sensing element whose temperature is regulated around said first temperature and the concentrating the second gaseous component with the second sensing element whose temperature is regulated around said second temperature; the concentration of the first gaseous component is measured using the sensing element whose temperature is regulated around the first temperature, then the temperature of the sensing element is modified, and then the concentration of the second gaseous component is measured at using the sensing element whose temperature is regulated around said second temperature; the first and second gaseous components are nitrogen oxide (NOX) and carbon monoxide (CO), respectively; the first temperature is between 250 ° C. and 400 ° C., the second temperature being greater than 400 ° C.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 est une vue schématique, en perspective, d'un capteur pour gaz conforme à l'invention ; -4- la figure 2 est une vue en plan d'un capteur élémentaire constitutif du capteur pour gaz de la figure 1; les figure 3 à 5 sont des vues en plan, schématiques, qui illustrent trois étapes successives de la fabrication de dix exemplaires du capteur élémentaire de la figure 2 ; les figures 6 à 8 sont des vues en plan, schématiques, qui représentent les mêmes capteurs en cours de fabrication que les figures 3 à 5, sur lesquelles la face visible de ces dix exemplaires de capteur élémentaire est la face opposée à celle visible à ces figures 3 à 5 et qui illustrent trois autres étapes successives de la fabrication des dix exemplaires de capteur élémentaire ; la figure 9 est une représentation graphique de la sensibilité du capteur élémentaire de la figure 2 au dioxyde d'azote (NO2) en fonction de sa température au niveau de la zone effectuant la mesure ; et la figure 10 est une représentation graphique de la sensibilité du capteur de la figure 2 au monoxyde de carbone (CO) en fonction de sa température au niveau de la zone effectuant la mesure. SUMMARY DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic view, in perspective, a gas sensor according to the invention; Figure 2 is a plan view of a constituent elementary sensor of the gas sensor of Figure 1; Figures 3 to 5 are schematic plan views, which illustrate three successive steps of the manufacture of ten copies of the elementary sensor of Figure 2; FIGS. 6 to 8 are schematic plan views, which represent the same sensors during manufacture as FIGS. 3 to 5, in which the visible face of these ten elementary sensor samples is the face opposite to that visible to these Figures 3 to 5 and illustrating three other successive steps of the manufacture of the ten exemplary elementary sensor; FIG. 9 is a graphical representation of the sensitivity of the elementary sensor of FIG. 2 to nitrogen dioxide (NO 2) as a function of its temperature at the level of the measurement zone; and FIG. 10 is a graphical representation of the sensitivity of the sensor of FIG. 2 to carbon monoxide (CO) as a function of its temperature at the measurement zone.
MANIERE POSSIBLE DE REALISER L'INVENTION Sur la figure 1 est représenté un capteur pour gaz 1, dans lequel deux capteurs élémentaires 2a et 2b identiques sont reliés à un dispositif électronique de contrôle et de commande 3. POSSIBLE MANUFACTURE OF THE INVENTION FIG. 1 shows a sensor for gas 1, in which two identical elementary sensors 2a and 2b are connected to an electronic control and control device 3.
Chaque capteur élémentaire 2a ou 2b comprend un substrat en alumine 4, qui est allongé et qui a globalement la forme d'une barrette parallélépipédique ayant deux faces principales et opposées 5 et 6. Dans l'exemple représenté, la face 5 et la face 6 sont respectivement tournées vers l'extérieur et vers l'intérieur. Il peut toutefois en être autrement. Par exemple, la face 5 peut être une face intérieure et la face 6 peut être une face extérieure. Each elementary sensor 2a or 2b comprises an alumina substrate 4, which is elongated and which generally has the shape of a parallelepiped bar having two opposite and main faces 5 and 6. In the example shown, the face 5 and the face 6 are respectively facing outwards and inwards. It may be otherwise. For example, the face 5 may be an inner face and the face 6 may be an outer face.
A proximité d'une extrémité 7 du substrat 4, la face 5 porte un élément sensible 8 transversal en dioxyde d'étain (SnO2). La face 5 porte également deux pistes longitudinales de raccordement électrique 9, qui sont connectées à l'élément sensible 8, à distance l'une de l'autre, chacune par l'intermédiaire d'une électrode 20. A l'opposé de -5l'élément sensible 8, la face 5 est pourvue de deux bornes de connexion électrique 10, dont chacune est connectée à une piste 9. Near an end 7 of the substrate 4, the face 5 carries a transverse sensing element 8 of tin dioxide (SnO2). The face 5 also carries two longitudinal electric connection tracks 9, which are connected to the sensitive element 8, at a distance from each other, each via an electrode 20. At the opposite of - 5the sensitive element 8, the face 5 is provided with two electrical connection terminals 10, each of which is connected to a track 9.
Ainsi qu'on peut le voir à la figure 2, la face 6 du substrat 4 porte une résistance électrique de chauffage 12, qui est faite de platine et qui se trouve à proximité d'une extrémité 11 de cette face 6, sensiblement au même niveau que l'élément sensible 8 le long du substrat 4. Toujours du côté de la face 6, chaque extrémité de cette résistance 12 est raccordée électriquement par l'une de deux pistes longitudinales 13 semblables aux pistes 9, à l'une de deux bornes de connexion 14. As can be seen in FIG. 2, the face 6 of the substrate 4 carries an electric heating resistor 12, which is made of platinum and which is close to an end 11 of this face 6, substantially at the same the sensitive element 8 along the substrate 4. Always on the side of the face 6, each end of this resistor 12 is electrically connected by one of two longitudinal tracks 13 similar to the tracks 9, to one of two connection terminals 14.
Ainsi qu'on peut le voir à la figure 1, chacune des bornes 10 et 14 est raccordée électriquement par un fil conducteur 15 au dispositif électronique 3. As can be seen in FIG. 1, each of the terminals 10 and 14 is electrically connected by a conducting wire 15 to the electronic device 3.
Les figures 3 à 8 illustrent plusieurs étapes successives de fabrication de dix exemplaires identiques d'un capteur élémentaire 2a ou 2b, à partir d'une plaque en alumine 16 destinée à être découpée selon les lignes L, en dix barrettes 4. FIGS. 3 to 8 illustrate several successive steps of manufacturing ten identical copies of an elementary sensor 2a or 2b, starting from an alumina plate 16 intended to be cut along lines L, in ten bars 4.
La première étape de fabrication de plusieurs capteurs élémentaires 2a ou 2b consiste à déposer plusieurs résistances de chauffage 12 sur une face principale 17 de la plaque 16. Ensuite, cette plaque 16 fait l'objet d'un recuit à une température de 980 C pendant environ l Omn, après quoi la plaque 16 est telle qu'illustrée à la figure 3. The first step of manufacturing several elementary sensors 2a or 2b consists in depositing a plurality of heating resistors 12 on a main face 17 of the plate 16. Next, this plate 16 is annealed at a temperature of 980 ° C. about 1 μm, after which the plate 16 is as illustrated in FIG.
Ensuite, plusieurs paires de pistes en or 13 sont déposées toujours sur la face principale 17, puis l'ensemble est exposé à un nouveau recuit effectué à une température 25 de 850 C, pendant environ lOmn. Then, several pairs of gold tracks 13 are still deposited on the main face 17, then the whole is exposed to a new annealing performed at a temperature of 850 C, for about 10mn.
Sur la figure 4, les pistes 13 ont été déposées et il peut être procédé à l'opération suivante, qui consiste à recouvrir l'ensemble des résistances 12 d'une couche de protection en diélectrique 18 et à déposer les bornes 14 de manière que chacune d'entre 30 elles soit connectée électriquement à une piste 13. Ensuite, l'ensemble est de nouveau soumis à un recuit effectué pendant dix minutes, à une température de 850 C. -6- A la suite de ce recuit, les dépôts successifs sur la face principale 17 ont tous été effectués et la plaque 16 est telle qu'illustrée à la figure 5. In FIG. 4, the tracks 13 have been deposited and the following operation can be carried out, which consists in covering all the resistors 12 with a dielectric protection layer 18 and depositing the terminals 14 so that each of them is electrically connected to a track 13. Then, the whole is again annealed for ten minutes, at a temperature of 850 C. As a result of this annealing, the deposits successive on the main face 17 have all been made and the plate 16 is as illustrated in Figure 5.
Les étapes qui suivent concernent l'autre face principale 19 de la plaque 16, à savoir celle opposée à la face 17. La première d'entre elles consiste à déposer plusieurs paires de pistes en or 9 sur cette face principale 19, comme illustré à la figure 6. Ensuite, l'ensemble fait l'objet d'un recuit effectué pendant dix minutes à une température de 850 C. The following steps concern the other main face 19 of the plate 16, namely that opposite to the face 17. The first of these consists in depositing several pairs of gold tracks 9 on this main face 19, as illustrated in FIG. Figure 6. Then, the assembly is annealed for ten minutes at a temperature of 850 C.
Lorsque cela a été effectué, des paires d'électrodes longitudinales 20 en or sont déposées sur la face principale 19 et plusieurs paires de bornes 10 sont implantées de manière que chacune d'elles soit connectée électriquement à une extrémité d'une piste 9. When this has been done, pairs of longitudinal gold electrodes 20 are deposited on the main face 19 and several pairs of terminals 10 are implanted so that each of them is electrically connected to one end of a track 9.
De nouveau, un recuit à une température de 850 C est effectué pendant dix minutes. La figure 7 illustre l'état d'achèvement de la face principale 19 une fois terminé ce recuit, qui est suivi du dépôt de deux bandes 21 de dioxyde d'étain (SnO2), comme sur la figure 8, c'est-à-dire de manière que chaque électrode 20 connecte électriquement une bande 21 à une piste 9. Chaque bande 21 est réalisée moyennant le dépôt d'une première couche de dioxyde d'étain, puis d'une deuxième couche de dioxyde d'étain sur la première couche lorsque cette première couche a séché. Again, an annealing at a temperature of 850 C is performed for ten minutes. FIG. 7 illustrates the state of completion of the main face 19 once this annealing has been completed, which is followed by the deposition of two strips 21 of tin dioxide (SnO 2), as in FIG. 8, that is, so that each electrode 20 electrically connects a strip 21 to a track 9. Each strip 21 is formed by depositing a first layer of tin dioxide, then a second layer of tin dioxide on the first layer when this first layer has dried.
Lorsque la face principale 19 a été pourvue des deux bandes 21 de dioxyde d'étain, l'ensemble fait l'objet d'un recuit qui s'effectue pendant dix heures, à une température de 700 C ou de 900 C. Enfin, la plaque 16 est découpée en dix capteurs élémentaires 2a et/ou 2b, dont les éléments sensibles 8 proviennent de la segmentation des bandes 21. When the main face 19 has been provided with two strips 21 of tin dioxide, the assembly is annealed for ten hours, at a temperature of 700 C or 900 C. Finally, the plate 16 is cut into ten elementary sensors 2a and / or 2b, whose sensitive elements 8 come from the segmentation of the strips 21.
Les températures auxquelles s'effectuent les recuits évoqués précédemment sont 30 atteintes progressivement, à raison de 10 C par minute, à partir de la température ambiante qui peut être de l'ordre de 20 C.25 -7- Un capteur élémentaire 2a ou 2b permet de détecter deux constituants gazeux que l'on trouve dans les gaz d'échappement des moteurs à explosion et qui sont le dioxyde d'azote (NO2) et le monoxyde de carbone (CO). Pour ce faire, on utilise le phénomène selon lequel la résistance électrique d'un élément sensible 8 peut varier en présence de l'un de ces constituants gazeux. Cette résistance électrique est mesurée par le dispositif électronique 3, par l'intermédiaire des pistes 9 et des bornes 10. L'importance de sa variation dépend de plusieurs paramètres, dont la nature du matériau constitutif de l'élément sensible 8, la nature du constituant gazeux détecté et sa concentration. Elle dépend également de la température de l'élément sensible 8. The temperatures at which the annealings mentioned above are carried out are progressively attained, at the rate of 10 ° C. per minute, starting from the ambient temperature, which may be of the order of 20 ° C. An elementary sensor 2a or 2b detects two gaseous constituents found in the exhaust gases of combustion engines, which are nitrogen dioxide (NO2) and carbon monoxide (CO). To do this, we use the phenomenon according to which the electrical resistance of a sensitive element 8 can vary in the presence of one of these gaseous constituents. This electrical resistance is measured by the electronic device 3, via the tracks 9 and the terminals 10. The importance of its variation depends on several parameters, including the nature of the material constituting the sensitive element 8, the nature of the detected gaseous component and its concentration. It also depends on the temperature of the sensitive element 8.
Plus précisément, il a été découvert que, lorsqu'il est chauffé à une température TI d'environ 300 C, l'élément 8 d'un capteur élémentaire 2a ou 2b tel que décrit précédemment est très sensible au dioxyde d'azote (NO2) et pratiquement insensible au monoxyde de carbone (CO), alors que cet élément 8 chauffé à une température T2 d'environ 600 C est très sensible au monoxyde de carbone et pratiquement insensible au dioxyde d'azote. More specifically, it has been discovered that, when heated to a temperature TI of about 300 ° C., the element 8 of an elementary sensor 2a or 2b as described above is very sensitive to nitrogen dioxide (NO2 ) and virtually insensitive to carbon monoxide (CO), while this element 8 heated to a T2 temperature of about 600 C is very sensitive to carbon monoxide and virtually insensitive to nitrogen dioxide.
Ce qui précède ressort d'une comparaison des figures 9 et 10, qui sont des représentations graphiques de la variation relative de la résistance R de l'élément sensible 8 de résistance initiale Ro, en fonction de la température T du substrat 4 chauffé par effet Joule, au moyen de la résistance 12. Sur ces figures 9 et 10, chaque courbe a été obtenue pour une certaine concentration en dioxyde d'azote ou en monoxyde de carbone dans un mélange gazeux à 250 C. The foregoing is apparent from a comparison of FIGS. 9 and 10, which are graphical representations of the relative variation of the resistance R of the sensing element 8 of initial resistance Ro, as a function of the temperature T of the substrate 4 heated by the effect Joule, by means of the resistance 12. In these Figures 9 and 10, each curve was obtained for a certain concentration of nitrogen dioxide or carbon monoxide in a gas mixture at 250 C.
Les mêmes mesures que celles utilisées pour tracer les courbes des figures 9 et 10 ont été effectuées dans un mélange gazeux à 450 C et confirment le comportement exposé ci-dessus, tout en montrant une moindre sensibilité de l'élément 8 lorsqu'il est employé dans un mélange gazeux à 450 C par rapport au cas où il sert à effectuer une mesure dans un mélange gazeux à 250 C. The same measurements as those used to draw the curves of FIGS. 9 and 10 were carried out in a gaseous mixture at 450 ° C. and confirm the behavior explained above, while showing a lower sensitivity of the element 8 when it is used. in a gaseous mixture at 450 C with respect to the case where it is used to measure in a gaseous mixture at 250 C.
Le fait que la sélectivité d'un élément sensible 8 varie en fonction de sa température est mis à profit dans le capteur 1, dont le dispositif électronique 3 régule différemment la -8- température des deux substrats 4, au voisinage des éléments sensibles 8, en jouant sur l'intensité du courant passant dans les résistances 12. The fact that the selectivity of a sensitive element 8 varies as a function of its temperature is exploited in the sensor 1, whose electronic device 3 regulates the temperature of the two substrates 4 differently, in the vicinity of the sensitive elements 8, by varying the intensity of the current passing through the resistors 12.
Plus précisément, l'un de ces substrats 4 est maintenu à une température de l'ordre de 300 C, tandis que la température de l'autre substrat 4 est régulée autour de 600 C. La concentration en dioxyde d'azote et la concentration en monoxyde de carbone sont mesurées simultanément, respectivement par l'élément sensible 8 chauffé à 300 C et par l'élément sensible 8 chauffé à 600 C. More specifically, one of these substrates 4 is maintained at a temperature of the order of 300 C, while the temperature of the other substrate 4 is regulated around 600 C. The concentration of nitrogen dioxide and the concentration carbon monoxide are measured simultaneously, respectively by the sensitive element 8 heated to 300 C and the sensitive element 8 heated to 600 C.
Il s'ensuit que le capteur 1 est à même de mesurer en même temps une concentration en dioxyde d'azote et une concentration en monoxyde de carbone, alors que ses deux capteurs élémentaires 2a et 2b présentent ensemble un encombrement si réduit qu'on peut envisager sans difficulté de les installer sur une ligne d'échappement de véhicule automobile à moteur thermique. It follows that the sensor 1 is able to simultaneously measure a concentration of nitrogen dioxide and a concentration of carbon monoxide, while its two elementary sensors 2a and 2b together have such a small footprint that it can consider without difficulty to install them on an exhaust line of a motor vehicle with a combustion engine.
En variante, un même capteur élémentaire 2a ou 2b peut être utilisé pour mesurer successivement une teneur en dioxyde d'azote puis une concentration en monoxyde de carbone. Pour ce faire, la température de chauffage de son substrat 4 est tout d'abord régulée autour de 300 C, lors de quoi la mesure de concentration en dioxyde d'azote est effectuée. Ensuite, cette température est augmentée jusqu'à 600 C. Une mesure de la concentration en monoxyde de carbone est effectuée lorsque la température de chauffage T du substrat 4 est régulée autour de 600 C. Alternatively, the same elementary sensor 2a or 2b can be used to successively measure a nitrogen dioxide content and then a concentration of carbon monoxide. To do this, the heating temperature of its substrate 4 is firstly regulated around 300 C, at which point the concentration of nitrogen dioxide is measured. Then, this temperature is increased to 600 C. A measurement of the concentration of carbon monoxide is carried out when the heating temperature T of the substrate 4 is regulated around 600 C.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0757033A FR2919928A1 (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Gas e.g. carbon monoxide, detection sensor for use in motor vehicle, has sensitive element, which responds to constituent gases when element is at different temperatures, and heating devices for heating sensitive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0757033A FR2919928A1 (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Gas e.g. carbon monoxide, detection sensor for use in motor vehicle, has sensitive element, which responds to constituent gases when element is at different temperatures, and heating devices for heating sensitive element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2919928A1 true FR2919928A1 (en) | 2009-02-13 |
Family
ID=39145039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0757033A Pending FR2919928A1 (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Gas e.g. carbon monoxide, detection sensor for use in motor vehicle, has sensitive element, which responds to constituent gases when element is at different temperatures, and heating devices for heating sensitive element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2919928A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2499842A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-04 | Crowcon Detection Instr Ltd | Temperature regulated multiple gas sensor |
| WO2013189806A1 (en) * | 2012-06-21 | 2013-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Method for the functional control of a sensor for detecting particles and sensor for detecting particles |
| WO2018201201A1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-11-08 | Royal Melbourne Institute Of Technology | Multi-gas sensing system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485667A (en) * | 1981-10-16 | 1984-12-04 | Association pour la Recherche et la Developpement des Methodes et Processus Industriels (Armines) | Method, sensor and device for detecting trace quantities of gases in a gaseous medium |
| US5503000A (en) * | 1991-11-22 | 1996-04-02 | Robert Bosch Gmbh | Method for determining small quantities of carbon monoxide and nitrogen oxides in gaseous mixtures |
| EP0899563A1 (en) * | 1997-08-01 | 1999-03-03 | C.R.F. Società Consortile per Azioni | "Gas sensor" |
| US6276192B1 (en) * | 1999-04-14 | 2001-08-21 | Auto Electronic Corporation | Gas detecting sensor and device for controlling ventilation systems |
-
2007
- 2007-08-10 FR FR0757033A patent/FR2919928A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4485667A (en) * | 1981-10-16 | 1984-12-04 | Association pour la Recherche et la Developpement des Methodes et Processus Industriels (Armines) | Method, sensor and device for detecting trace quantities of gases in a gaseous medium |
| US5503000A (en) * | 1991-11-22 | 1996-04-02 | Robert Bosch Gmbh | Method for determining small quantities of carbon monoxide and nitrogen oxides in gaseous mixtures |
| EP0899563A1 (en) * | 1997-08-01 | 1999-03-03 | C.R.F. Società Consortile per Azioni | "Gas sensor" |
| US6276192B1 (en) * | 1999-04-14 | 2001-08-21 | Auto Electronic Corporation | Gas detecting sensor and device for controlling ventilation systems |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ALTHAINZ P ET AL: "Multisensor Microsystem For Contaminants In Air", TRANSDUCERS '95, EUROSENSORS IX, vol. 1, 25 June 1995 (1995-06-25), pages 699 - 702, XP010304820 * |
| HEILIG A ET AL: "Gas identification by modulating temperatures of SnO2-based thick film sensors", SENSORS AND ACTUATORS B, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. 43, no. 1-3, September 1997 (1997-09-01), pages 45 - 51, XP004103418, ISSN: 0925-4005 * |
| P. ALTHAINZ ET AL.: "Multisensor microsystem for contaminants in air", SENSORS AND ACTUATORS B, vol. 33, 1996, pages 72 - 76, XP002472289 * |
| TOURNIER G ET AL: "Selective filter for SnO2-based gas sensor: application to hydrogen trace detection", SENSORS AND ACTUATORS B, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. 106, no. 2, 13 May 2005 (2005-05-13), pages 553 - 562, XP004867908, ISSN: 0925-4005 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2499842A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-04 | Crowcon Detection Instr Ltd | Temperature regulated multiple gas sensor |
| EP2820410A1 (en) * | 2012-03-02 | 2015-01-07 | Crowcon Detection Instruments Limited | Multiple gas sensor |
| WO2013189806A1 (en) * | 2012-06-21 | 2013-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Method for the functional control of a sensor for detecting particles and sensor for detecting particles |
| US9964529B2 (en) | 2012-06-21 | 2018-05-08 | Robert Bosch Gmbh | Method for checking the function of a sensor for detecting particles, and a sensor for detecting particles |
| WO2018201201A1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-11-08 | Royal Melbourne Institute Of Technology | Multi-gas sensing system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2677961C (en) | Thermal gas sensor | |
| FR2951499A1 (en) | METHOD FOR EVALUATING THE CONDITION OF A SOOT SENSOR IN A MOTOR VEHICLE | |
| US10914696B2 (en) | Gas-sensor diagnosing method | |
| US20090159447A1 (en) | Gas sensor and method of making | |
| US7827852B2 (en) | Gas sensor and method of making | |
| EP2324338B1 (en) | Method and device for the detection and/or measurement of fouling in heat exchangers | |
| FR2890172A1 (en) | METHOD FOR MANAGING A PARTICLE DETECTOR IN A GAS FLOW AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD. | |
| EP0012647B1 (en) | Electrochemical sensor of concentrations of components in a fluid mixture with an electrode serving as an internal partial pressure reference | |
| EP2167950B1 (en) | Method for measuring the threshold thickness of a layer of a purely resistive material, device for implementing same and use of said device in an exhaust pipe | |
| FR2744218A1 (en) | AIR-FUEL RATIO DETECTOR | |
| FR2919928A1 (en) | Gas e.g. carbon monoxide, detection sensor for use in motor vehicle, has sensitive element, which responds to constituent gases when element is at different temperatures, and heating devices for heating sensitive element | |
| WO2011101586A1 (en) | Method and device for determining the operating status of a probe for measuring the amount of soot in the exhaust fumes of a vehicle | |
| FR2926368A1 (en) | METHOD OF MEASURING THE TEMPERATURE OF A PARTICLE SENSOR TO DETERMINE THE CONCENTRATION IN SWEAT OF THE EXHAUST GAS PIPING OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| FR2972534A1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR OPERATING A PARTICLE DETECTOR | |
| FR2506020A1 (en) | APPLICATION OF A METHOD FOR MEASURING GAS OR VAPOR SUBSTANCES IN THE DETERMINATION OF THE CONCENTRATION OF ANESTHETIC GASES IN AMBIENT AIR AND DEVICE FOR SUCH APPLICATION | |
| EP0990128A1 (en) | Pressure sensor with compensation for null shift non-linearity at very low temperatures | |
| EP1192452B1 (en) | Metal oxide chemical gas sensor and method for making same | |
| EP3625443B1 (en) | Method for determining the transition to the zero liquid water state in an exhaust line | |
| EP2180155B1 (en) | Particulate filter with a ceramic structure and an apparatus to control the integrity of the ceramic structure | |
| EP1203226B1 (en) | Gas sensor | |
| CA2989484C (en) | Nox sensor with catalytic filter and polarisation | |
| FR2461252A1 (en) | SOLID ELECTROLYTE OXYGEN DETECTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE DETECTOR | |
| FR2931554A1 (en) | GAS SENSOR ELEMENT | |
| FR3007067A1 (en) | GAS SENSOR AND SYSTEM FOR PRE-HEATING A GAS SENSOR | |
| WO2014044965A1 (en) | Probe for measuring exhaust soot deposition and method for producing same |