KR20100035682A - 입자상 물질 센서 - Google Patents

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KR20100035682A
KR20100035682A KR1020097024647A KR20097024647A KR20100035682A KR 20100035682 A KR20100035682 A KR 20100035682A KR 1020097024647 A KR1020097024647 A KR 1020097024647A KR 20097024647 A KR20097024647 A KR 20097024647A KR 20100035682 A KR20100035682 A KR 20100035682A
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발라크리쉬난 네어
브레트 헨더슨
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세라마테크, 인코오포레이티드
발라크리쉬난 네어
브레트 헨더슨
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Abstract

본 발명에 따른 센서 조립체(130)는 센서로부터의 오염물 입자상 물질을 연소시킨다. 센서 조립체(130)는 신호 전극 조립체(131), 검출기 전극 조립체(137), 및 히터(136, 142)를 포함한다. 신호 전극 조립체 (131)는 신호 전극 절연 기판에 커플링된 신호 전극(132)을 포함한다. 검출기 전극 조립체(137)는 검출기 전극 절연 기판에 커플링된 검출기 전극(138)을 포함한다. 검출기 전극 (138)는 주변 조건의 측정치를 생성하기 위해 센서 전극(132)에 대해 위치 설정된다. 히터(136, 142)는 신호 전극 조립체(131) 및 검출기 전극 조립체(137) 중 적어도 하나의 전극 조립체로부터의 오염물 입자의 축적물을 연소시키기 위해 신호 전극 조립체(131) 및 검출기 전극 조립체(137)에 대해 위치 설정된다.
신호 전극 조립체, 검출기 전극 조립체, 히터, 오염물 입자상 물질, 절연 기판

Description

입자상 물질 센서 {PARTICULATE MATTER SENSOR}
본 발명은 입자상 물질(PM) 센서 상의 탄소질 및 다른 연소성 재료 또는 휘발성 재료의 적층(deposition) 또는 축적(accumulation)으로 인한 성능 저하를 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
내연 기관(예컨대, 디젤 엔진)은 일반적으로 가변량의 입자상 물질(PM)을 포함하는 배기류(exhaust flow)를 생성한다. 배기류에 있는 입자상 물질의 양과 크기 분포는 연료 분사 시기, 사출압, 또는 엔진 속도 대 부하 관계와 같은 엔진 작동 조건에 따라 변하기 쉽다. 이러한 조건의 조정은 엔진으로부터의 입자상 물질 크기를 감소시키고 입자상 물질 방출을 감소시키는데 유용할 수도 있다. 또한, 내연 기관으로부터의 미립자 물질 방출을 감소시키는 것이 환경적으로 유리하다. 또한, 디젤 배기 가스를 위한 입자상 물질 측정은, 연소 제어를 통한 방출의 감소와 PM 필터의 내장형(예컨대, 차량에 장착된) 진단(diagonistics)에 유용하다.
종래 기술은 일반적으로, 와이어 또는 전극 상에의 입자상 물질 층의 적층을 필요로 하고, 질량 또는 전기 전도성과 같은 전극의 와이어의 몇몇의 특성의 변화를 모니터링한다. 이러한 접근법으로 인한 문제점은 이들이 실시간 변화에 감응하지 않는다는 것이다. 이러한 접근법은 실시간이 아닌 입자상 물질의 변화와 미립 자 적층(deposition)의 히스토리를 측정한다.
또한, 이들 버전에서는, 입자상 물질 축적(buildup)은 시간이 경과함에 따라 장치의 감도(sensitivity)를 감소시킨다. 몇몇 센서는 전극으로부터 입자상 물질을 연소시키도록(burn off) 히터를 통합할 수도 있지만, 이들 버전에서는 작동을 위하여 입자상 물질의 층을 필요로 하기 때문에 입자상 물질을 연속적으로 연소시킬 수 없다. 따라서, 이들은 항상 감도가 감소되기 쉽다.
작동을 위한 입자상 물질 층 축적을 요구하는 장치에 대한 한가지 대안은 와이어 또는 로드와 같은 금속 전극을 사용하는 고전압 센서이다. 이런 유형의 센서의 단점은, 신호가 전극 거리의 함수이기 때문에 본래의 금속 전극이 예컨대 신호 변동을 야기시키는 진동으로 인해 만곡되거나(bend) 굴곡될(flex) 수 있고, 이동 가능한 전극이 감도 및 정확도에 악영향을 미치는 "신호 노이즈"를 야기한다는 점이다. 와이어 전극으로 인한 또 다른 문제점은 와이어 전극이 진동 또는 다른 이유로 인해 이동하여 접촉하는 경우에 센서가 단락될 것이라는 점이다.
따라서, 작동을 위하여 입자상 물질 층 축적(buildup)을 필요로 하지 않는 센서를 갖는 것이 진보적인 것이다. 센서를 단락시킬 우려 없이 전극들이 고정되어 함께 근접하여 배치될 수 있는 장치를 가질 수 있다는 점이 또 다른 이점이다.
장치의 실시예들이 설명된다. 일 실시예에서, 장치는 센서로부터의 오염물 입자상 물질을 연소시키기 위한 센서 장치이다. 센서 장치의 일 실시예는 신호 전극 조립체, 검출기 전극 조립체, 및 전기 히터를 포함한다. 신호 전극 조립체는 신호 전극 절연 기판에 커플링된 신호 전극을 포함한다. 검출기 전극 조립체는 검출기 전극 절연 기판에 커플링된 검출기 전극을 포함한다. 검출기 전극은 주변 조건의 측정치를 생성하기 위해 센서 전극에 대해 위치 설정된다. 전기 히터는 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체 중 적어도 하나의 전극 조립체로부터의 오염물 입자의 축적물(accumulation)을 연소시키기 위해 신호 전극 검출기 및 검출기 전극 조립체에 대해 위치 설정된다. 장치의 다른 실시예들이 또한 설명된다.
방법의 실시예들이 또한 설명된다. 일 실시예에서, 본 방법은 센서로부터의 오염물 입자상 물질을 연소시키기 위해 센서 장치를 사용하는 방법이다. 본 방법의 일 실시예는 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체를 이용하여 주변 조건을 감지하는 것을 포함한다. 신호 전극 조립체는 신호 세라믹 기판에 커플링된 신호 전극을 포함한다. 검출기 전극 조립체는 검출기 세라믹 기판에 커플링된 검출기 전극을 포함한다. 본 방법은 또한 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체 중 적어도 하나의 전극 조립체에 대해 위치 설정된 히터에 파워를 공급하는 것을 포함한다. 본 방법은 또한 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체 상의 오염물 입자상 물질의 연소 임계치보다 더 높은 온도까지, 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체를 가열하는 것을 포함한다. 사용 방법의 다른 실시예들이 또한 설명된다.
센서로부터의 오염물 입자상 물질을 연소시키기 위해 센서 장치를 제조하는 방법의 실시예가 또한 설명된다. 일 실시예에서, 본 방법은 신호 전극 조립체를 형성하기 위해 신호 전극 절연 기판에 신호 전극을 커플링하는 것을 포함한다. 본 방법은 또한 검출기 전극 조립체를 형성하기 위해 검출기 전극 절연 기판에 검출기 전극을 커플링하는 것을 포함한다. 검출기 전극은 주변 조건의 측정치를 생성하기 위해 신호 전극에 대해 위치 설정된다. 본 방법은 또한 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체 중 적어도 하나의 전극 조립체로부터의 오염물 입자상 물질의 축적물을 연소시키기 위해 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체에 대해 히터를 위치 설정하는 것을 포함한다. 제조 방법의 다른 실시예들이 또한 설명된다.
시스템의 실시예들이 또한 설명된다. 일 실시예에서, 시스템은 입자상 물질을 측정하기 위한 감지 시스템이다. 감지 시스템의 일 실시예는 센서 요소, 히터, 및 전자 제어 모듈을 포함한다. 센서 요소는 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체를 포함한다. 신호 전극 조립체는 신호 전극 절연 기판에 커플링된 신호 전극을 포함한다. 검출기 전극 조립체는 검출기 전극 절연 기판에 커플링된 검출기 전극을 포함한다. 검출기 전극은 지나가는 공기 스트림 내의 입자상 물질의 검출에 응답하여 전기 신호를 생성하기 위해 신호 전극과 조합하여 구성된다. 히터는 센서 요소 상의 오염물 입자상 물질의 축적물을 연소시키기 위해 센서 요소에 대해 위치 설정된다. 전자 제어 모듈은 센서 요소에서의 오염물 입자상 물질의 연소 임계치에 대해 히터의 온도를 조절하기 위해 히터에 커플링된다. 시스템의 다른 실시예들이 또한 설명된다.
본 발명의 실시예들의 다른 양상과 이점은 첨부 도면을 참조로 하고 본 발명의 원칙의 일례에 의해 예시되는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 전극 조립체의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2는 히터 조립체의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
도 3은 조합된 전극과 히터 조립체의 개략도를 도시한다.
도 4는 입자상 물질 센서 조립체의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
도 5는 입자상 물질 센서 조립체의 또 다른 실시예의 개략도를 도시한다.
도 6은 입자상 물질 센서 조립체의 또 다른 실시예의 개략도를 도시한다.
도 7은 입자상 물질 센서 조립체의 또 다른 실시예의 개략도를 도시한다.
도 8은 입자상 물질 센서의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
도 9는 입자상 물질 측정 시스템의 일 실시예의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 10은 입자상 물질 센서를 작동시키기 위한 방법의 일 실시예의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 11은 입자상 물질 센서를 제조하기 위한 방법의 일 실시예의 개략적인 흐름도를 도시한다.
설명 전체에 걸쳐, 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 식별하는데 사용될 수도 있다.
이하 설명에서, 다양한 실시예들의 세부 사항이 제공된다. 그러나, 몇몇 실시예는 이들 세부 사항의 적어도 일부 없이 실시될 수도 있다. 다른 경우에는, 일정한 방법, 절차, 구성요소 및 회로가 간결성과 명료성을 위해 상세히 기술되지 않 는다.
특징, 이점 또는 유사한 언어에 대한 이 명세서 전체에 걸친 언급은, 본 발명으로 실현될 수도 있는 특징 및 이점 모두가 본 발명의 임의의 단일의 실시예에 있거나 있어야한다는 것을 의미하지 않는다. 오히려, 특징 및 이점을 언급하는 언어는 실시예와 관련하여 기술된 상세한 특징, 이점 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 이 명세서 전체에 걸친 특징 및 이점의 논의 및 유사한 언어는 동일한 실시예를 언급할 수도 있지만 반드시 그러한 것은 아니다.
또한, 본 발명의 기술된 특징, 이점 및 특성은 1개 이상의 실시예에서의 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 관련 기술에서의 숙련자는 본 발명이 특정 실시예의 상세한 특징들 또는 이점들 중 하나 이상을 갖지 않고 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다른 경우에서, 본 발명의 모든 실시예에 존재하지 않을 수도 있는 추가적인 특성 및 이점이 특정 실시예에서 인식될 수도 있다.
"일 실시예", "실시예" 또는 유사한 언어에 대한 이 명세서 전체에 걸친 언급은, 실시예와 관련하여 기술된 상세한 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 이 명세서 전체에 걸친 "일 실시예에서", "실시예에서" 및 유사한 언어의 문구 외양은 동일한 실시예를 모두 언급할 수 있지만, 반드시 그러한 것은 아니다.
일반적으로, 기술된 실시예들은 입자상 물질(PM) 센서 상의 탄소질 및 다른 연소성 재료 또는 휘발성 재료의 적층 또는 축적으로 인한 성능 저하를 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 고전압 바이어스를 이용한 정적 축적된 전하 또는 전류의 측정에 기초한 입자상 물질 센서는 이러한 종류의 적층에 영향받을 수 있다. 여기에 기술된 PM 센서의 실시예는 연속적으로 또는 주기적으로 연소성 또는 휘발성 종을 연소시키거나 다르게는 제거할 수 있는 히터에 근접하여 커플링된다. 일 실시예에서, 이러한 히터는 신호 전극 및/또는 검출기 전극에 근접하여 있거나 신호 전극 및/또는 검출기 전극을 포함하는 기판 위에 있을 수 있다. 감지 전극 및 검출 전극과 같은 다른 용어가 동일하거나 유사한 전극을 지칭하는데 사용될 수도 있지만, 편의를 위해, 본원에서는 신호 전극 및 검출기 전극으로 지칭한다.
부가적으로, 몇몇 실시예는 후막(thick film) 또는 박막(thin film) 제조 접근법을 통해 신호를 극대화하거나 다르게는 향상시키기 위해 전극의 증가된 유효 면적을 구현한다. 후막 제조 접근법은 스크린 인쇄, 스퍼터링 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 박막 접근법은 화학적 및 물리적 기상 증착과 같은 진공 증착 기술을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, PM 센서는 배기 가스 환경, 또는 입자상 물질의 측정이 얻어질 수 있는 또 다른 환경 내에 장착될 수 있는 금속 하우징에서 패키징된다. 또한, 몇몇 실시예는 배기 가스 환경, 또는 입자상 물질의 측정이 얻어질 수 있는 다른 환경에서의 입자상 물질을 측정하거나 모니터링하는 방법을 구현한다.
PM 센서의 적어도 하나의 실시예의 기본 구성은, 신호 전극 및 검출기 전극을 포함하는 2개의 전극 구조를 포함한다. 고전압이 신호 전극에 인가되고, 이 전 압의 인가 하에, 검출기 전극 위에 축적되는 전하를 측정함으로써 입자상 물질이 측정될 수 있다. 다르게는, 입자상 물질은 축적된 전하에 의해 생성된 출력 전압을 측정함으로써 측정될 수 있다.
도 1은 전극 조립체(100)의 일 실시예의 개략도를 도시한다. 예시된 전극 조립체(100)는 센서 요소 내의 신호 전극 또는 검출기 전극을 어느 것이든지 나타낸다. 도시된 전극 조립체(100)는 절연 기판(102)의 적어도 하나의 표면에 적용된 도전층을 갖는 절연 기판(102)을 포함한다. 편의를 위해, 절연 기판(102)은 신호 전극을 구현하기 위해 도전층이 사용될 때 신호 전극 절연 기판으로서 언급된다. 다르게는, 절연 기판(102)은 검출기 전극을 구현하기 위해 도전층이 사용될 때 검출기 전극 절연 기판으로서 언급된다. 그러나, 이 용어는 전극 조립체(100)의 구성에 대해 제한하고 있지 않다.
절연 기판(102)의 표면에 적용된 도전층은 전극(104), 전극 접점(106), 및 전극(104)을 전극 접점(106)에 연결하는 전극 트레이스(108)를 포함한다. 일반적으로, 전극(104)은 배기 스트림(exhaust stream)과 같은 주변 환경에서의 입자상 물질을 검출하기 위해 또 다른 대응하는 전극 조립체의 또 다른 전극과 관련하여 사용된다. 전극 트레이스(108)는 전극 접점(106)에 전기 신호(예컨대, 전하, 전류 또는 전압)를 전달하는데, 이는 제어기 또는 다른 장치로의 전기 접속을 용이하게 한다. 일 실시예에서, 도전층은 백금(Pt)으로 제조된다. 다른 실시예는 다른 도전성 재료를 사용할 수도 있다.
전극 조립체(100)는 임의의 적절한 방법을 사용하여 제조될 수도 있다. 몇 몇 실시예에서, 기판(102)은 알루미나와 같은 세라믹 기판이다. 몇몇 실시예에서, 기판(102)은 세라믹 코팅 또는 층이고, 이는 또 다른 세라믹 재료에 적층된다. 다르게는, 세라믹 코팅 또는 층은 임의의 금속 재료에 또는 고온 중합체 층에 적층될 수도 있다. 예컨대, 금속 재료는 스텐레스 강, 니켈계 초합금 또는 유사 재료를 포함할 수도 있다. 고온 중합체 층은 열가소성 또는 유사 재료를 포함할 수도 있다.
전극 조립체(100)의 도전층은 임의의 적절한 기술을 사용하여 또한 제조될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 도전성 트레이스는 후막 제조 또는 형성 방법을 사용하여 전극 기판(102)의 표면에 적용될 수 있다. 후막 제조 방법의 몇몇 일례들은 다른 후막 제조 방법이 사용될 수 있을지라도, 스크린 인쇄 및 스퍼터링을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 도전성 트레이스는 박막 제조 또는 형성 방법을 사용하여 전극 기판(102)의 표면에 적용될 수도 있다. 박막 제조 방법의 몇몇 일례는 다른 박막 제조 방법이 사용될 수도 있을지라도, 화학적 및 물리적 기상 증착과 같은 진공 증착 기술을 포함한다. 후막 또는 박막 제조 방법을 사용함으로써, 전극(104)의 유효 면적은 비교적 강한 전기 신호를 제공하기 위해 비교적 클 수도 있다.
도 2는 히터 조립체(110)의 일 실시예의 개략도를 도시한다. 많은 태양에서, 히터 조립체(110)가 전기 신호를 얻기 위해서가 아니라 열을 생성하기 위해 일반적으로 사용될지라도, 히터 조립체(110)는 도 1의 전극 조립체(100)와 유사하다. 예시된 히터 조립체(110)는 히터 기판(112), 다중 히터(114, 116), 및 대응하는 히터 접촉부(118)를 포함한다. 다중 히터(114, 116)가 예시된 히터 조립체(110) 내 에 도시되어 있을지라도, 히터 조립체(110)의 다른 실시예들은 단일 히터, 1개보다 많은 히터, 또는 다른 수량 및/또는 배치의 히터를 포함할 수 있다는 것을 주의하여야 한다.
상기에 기술된 전극 조립체(100)와 유사하게, 히터 조립체(110)는 세라믹이거나 다르게는 절연성인 기판(112) 상에 도전성 트레이스를 형성하기 위해 후막 또는 박막 제조 방법을 사용하여 형성될 수도 있다. 부가적으로, 히터 조립체(110)에서의 1개 이상의 히터(114, 116)의 구현은, 개별 코일, 평면 또는 다른 히터와 같은 추가 히터의 사용을 배제하지 않는다.
몇몇 실시예에서, 전극 기판(102) 및 히터 기판(112)은 동일한 기판일 수도 있다. 예컨대, 전극 조립체(100)를 위한 도전성 트레이스는 공통 기판의 일 측부에 적용될 수도 있는 반면, 히터 조립체(110)를 위한 도전성 트레이스는 동일한 기판의 대향 측부에 적용될 수도 있다(도 4 및 도 5를 참조). 다르게는, 몇몇 실시예에서, 전극 조립체(100) 및 히터 조립체(110)를 위한 도전성 트레이스는 공통 기판의 동일한 측부에 적용될 수도 있다. 도 3은 조합된 전극 및 히터 조립체(120)의 개략도를 도시한다. 예시된 조립체(120)는 공통 기판(122)의 동일한 측부에 전극 조립체 및 히터 조립체 양자 모두를 위한 도전성 트레이스를 포함한다.
도 4는 입자상 물질 센서 조립체(130)의 일 실시예의 개략도를 도시한다. 예시된 입자상 물질 센서 조립체(130)는 도 1의 전극 조립체(100) 및 도 2의 히터 조립체(110)와 유사한 전극 조립체 및 히터 조립체의 조합체를 포함한다. 특히, 입자상 물질 센서 조립체(130)는 신호 전극 조립체(131) 및 검출기 전극 조립체(137) 를 포함한다. 신호 전극 조립체(131)는 신호 전극 절연 기판(134)에 적용된 신호 전극(132)을 포함한다. 신호 전극 조립체(131)는 또한 신호 전극 절연 기판(134)의 배면측에 적용된 히터(136)를 포함한다. 유사하게, 검출기 전극 조립체(137)는 검출기 전극 절연 기판(140)에 적용된 검출기 전극(138)을 포함하고, 히터(142)는 검출기 전극 절연 일부 직선부(140)의 배면측에 적용된다.
신호 전극 조립체(131) 및 검출기 전극 조립체(137)는 절연 스페이서(144)에 의해 또는 또 다른 기계적 분리기에 의해 분리된다. 몇몇 실시예에서, 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체의 물리적 구조와 절연 스페이서(144)에 의해, 신호 전극(132)과 검출기 전극(138) 사이의 매우 작은 거리가 달성된다. 일례로서, 신호 전극(132)과 검출기 전극(138) 사이의 거리는 대략 1 ㎛만큼 작을 수도 있다. 다르게는, 신호 전극(132)과 검출기 전극(138) 사이의 거리는 1 ㎝만큼 클 수도 있다. 일 실시예에서, 신호 전극(132)과 검출기 전극(138) 사이의 거리는 약 0.5 ㎜ 내지 2.0 ㎜의 범위 내이다. 다른 실시예들은 신호 전극(132)과 검출기 전극(138) 사이의 다른 거리를 구현할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 절연 기판(134, 140)은 절연 스페이서(144)에 접합(bond)될 수도 있다. 접합은 층들을 함께 소결함으로써, 또는 또 다른 접합 방법을 사용함으로써 구현될 수 있다. 층들이 함께 소결되는 실시예에서, 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138)은 소결 공정 이전 또는 이후에 적용될 수 있다. 또한, 기판(134, 140)에 스페이서(144)를 접합하기 위한 접합 방법은, 몇 가지 예를 들자면 클램핑 또는 와이어 결합(tie)과 같은 기계적 접합, 금속화 접합, 또는 글래스 접 합을 포함할 수도 있다. 당해 기술 분야의 숙련자들은 여러 가지 접합 방법이 본원에 논의된 다양한 조립체들의 다른 부품들을 접합하기 위해 사용될 수도 있다는 것을 알 것이다.
도 4는 히터(136, 142)로부터 신호 전극 및 검출기 전극(132, 138)으로 각각 열 전달되는 것을 도해하도록 여러 개의 화살표를 도시한다. 도시된 화살표는 히터 층(136, 142) 위의 히터 또는 히터 장치(114)(도 2를 참조)의 근접한 위치를 도시한다. 설명된 실시예에서, 히터 장치(114)는 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138)과 근접하여 정렬된다. 이 방식으로, 히터 장치(114)는 일반적으로, 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138)과 인접한 영역에 있는 전극 트레이스(108)(도 1을 참조)를 향하기보다는 오히려, 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138)을 향하여 열을 전달시킨다.
도 5는 입자상 물질 센서 조립체(150)의 또 다른 실시예의 개략도를 도시한다. 예시된 입자상 물질 센서 조립체(150)는, 히터(136, 142)가 직접적으로 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138)을 향하기보다는 오히려, 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138)과 인접한 영역을 향하여 열을 전달시키도록 배열되는 점을 제외하고는, 도 4의 입자상 물질 센서 조립체(130)와 거의 유사하다. 즉, 히터(136, 142)는, 직접적으로 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138)으로부터의 입자상 물질을 연소시키기보다는 오히려, 전극 트레이스(108)(도 1 및 도 3을 참조)로부터의 입자상 물질을 연소시키기 위해 구현된다.
도 6은 입자상 물질 센서 조립체(160)의 또 다른 실시예의 개략도를 도시한 다. 예시된 입자상 물질 센서 조립체(160)는, 히터(162, 166)가 각각 개별 히터 기판(164, 168)에 적용되는 점을 제외하고, 도 4의 입자상 물질 센서 조립체(130)와 거의 유사하다. 이 방식으로, 히터 조립체는 전극 조립체와 별개로 제조되고, 이 후에 상기에서 논의된 접합 방법을 사용하여 전극 조립체에 접합되거나 다르게는 부착될 수도 있다. 예시된 실시예는 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138)을 향해 열을 안내하는 히터(162, 166)를 포함하더라도, 다른 실시예는 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138)과 거의 인접한 영역을 향해 열을 안내하는 도 5에 도시된 히터(136, 142)와 유사한 히터를 구현할 수도 있다.
도 7은 입자상 물질 센서 조립체(170)의 또 다른 실시예의 개략도를 도시한다. 도 4 내지 도 6을 참조하여 전술된 입자상 물질 센서 조립체와 대조적으로, 도 7에서 도시된 입자상 물질 센서 조립체(170)는 신호 전극 조립체(131)와 검출기 전극 조립체(137) 사이의 히터 기판(176) 위에 히터(172, 174)를 구현한다. 따라서, 다중 절연 스페이서(178, 180)는 각각, 중간 히터 조립체로부터 신호 전극 조립체(131)와 검출기 전극 조립체(137)를 절연시키는데 사용된다. 또한, 예시된 실시예에서, 절연 스페이서(178, 180)는 히터(172, 174)에 대해 오프셋된다. 오프셋은 전극에 연결된 임의의 리드 와이어 및 각각의 전극(132, 138)으로부터 히터(172, 174)를 분리시키는 갭(173)을 생성한다. 이는 전이 금속 산화물 또는 알칼리 금속 산화물과 같은 세라믹 재료에서의 적은 양의 불순물의 존재로 인해, 세라믹 재료가 상승 온도에서 전기 전도성이 증가되는 경우에 유리할 수도 있다. 갭(173)을 제공함으로써, 각각의 리드 와이어 뿐만 아니라 감지 전극 또는 검출 전 극과 히터 사이의 전기 간섭(electric interference)이 감소된다. 갭(173)은 공간일 수도 있거나, 고순도 스페이서일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 갭(173)을 사용하는 것은 전기 전도성이 증가되는 것을 방지하기 위해 충분히 고순도를 갖는 스페이서 재료를 사용하는 것보다 더욱 비용 효율적이다.
일 실시예에서, 센서 조립체 또는 장치는 신호 전극 절연 세라믹 기판에 커플링된 신호 전극을 갖는 신호 전극 조립체를 포함할 수도 있다. 이는 또한 검출기 전극 절연 세라믹 기판에 커플링된 검출기 전극을 포함하는 검출기 전극 조립체를 포함할 수도 있는데, 검출기 전극은 주변 조건의 측정치를 생성하기 위해 신호 전극에 대해 위치 설정된다. 장치는 히터 또는 히터 조립체가 없을 수도 있지만, 신호 전극 및 검출기 전극 중 적어도 하나와 연통하는 전압 공급부를 가질 수도 있고, 전압 공급부는 신호 전극 및 검출기 전극 중 하나의 전극에 바이어스 전압을 인가하도록 구성된다. 바이어스 전압은 신호 전극 및 검출기 전극 중 다른 전극에 대해 대략 50 내지 10,000 볼트 범위 내에 있는 전압을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 바이어스 전압은 100 내지 2,000 볼트 범위 내에 있다.
도 8은 입자상 물질 센서(190)의 일 실시예의 개략도를 도시한다. 예시된 입자상 물질 센서(190)는 하우징(192) 내의 도 7의 입자상 물질 센서 조립체(170)를 구현한다. 다른 실시예는 전술된 바와 같이 다른 입자상 물질 센서 조립체를 사용할 수도 있다. 일 실시예에서, 하우징(192)은 입자상 물질 센서 조립체(170)를 위한 구조 지지 및 환경 보호를 제공하는 금속 하우징 또는 다른 유형의 하우징이다. 일반적으로, 하우징(192)은 입자상 물질 측정이 얻어질 수 있는 배기 가스 환경 또는 다른 환경에서 입자상 물질 센서 조립체(170)를 장착하는 것을 용이하게 한다. 예컨대, 하우징(192)은 배기 가스 시스템(도 9 참조)에서의 대응하는 나사형 구멍 내에 입자상 물질 센서(190)를 위치시키는 것을 용이하게 하는 나사형 네크부를 포함할 수도 있다. 배기 가스 시스템에 장착될 때, 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138)은 배기 가스 스트림과 같은 지나가는 공기 스트림에 노출된다. 따라서, 입자상 물질 센서 조립체(170)는 배기 가스 스트림에서 입자상 물질의 농도를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 입자상 물질 센서(190)의 하우징(192)은 전극 접점(106) 및 히터 접촉부(118)가 제어기 또는 다른 전자 장치(도 9참조)에의 전극 연결부를 위해 노출되게 한다. 몇몇 실시예에서, 하우징(192)은 입자상 물질 센서 조립체(170)의 연결 단부를 완전히 둘러싸고 연결 와이어가 하우징(192) 내의 구멍을 통과되게 하도록 구성될 수도 있다.
도 9는 입자상 물질 측정 시스템(200)의 일 실시예의 개략적인 블록도를 도시한다. 예시된 입자상 물질 측정 시스템(200)은 엔진(202) 및 배기 시스템(204)을 포함한다. 배기 시스템(204)은 엔진(202)에 연결되어, 배기 가스를 생성한다. 배기 시스템(204)은 배기 출구(206)로의 배기 가스의 유동을 용이하게 한다.
엔진(202)으로부터의 입자상 물질 방출을 제어하기 위해, 또는 다르게는 배기 가스 스트림에서의 입자상 물질 레벨을 모니터링하기 위해, 센서 요소(190)는 전술된 바와 같이 입자상 물질의 농도를 측정한다. 센서 요소(190)의 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138) 상의 입자상 물질의 축적이 센서 요소(190)의 성능을 저하시킬 수도 있기 때문에, 센서 요소(190)는 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138) 상에 또는 신호 전극(132) 및 검출기 전극(138) 근처에 축적되는 연소성 입자상 물질을 연소시키기 위한 1개 이상의 히터를 포함한다. 또한, 입자상 물질 측정 시스템(200)의 몇몇 실시예는 감지 요소(190) 전에 또는 후에 배기 시스템(204) 내로 중화 화학 물질을 방출하기 위한 1개 이상의 방출 제어 요소를 포함할 수도 있다.
센서 요소(190)는 전자 제어 모듈(208)과 전자 통신한다. 일반적으로, 전자 제어 모듈(208)은 배기 시스템(204)에서 입자상 물질 레벨의 측정치를 생성한다. 측정은 센서 요소(190)에 의해 생성된 신호 레벨에 비례하거나 다르게는 상호 관련될 수도 있다. 또한, 전자 제어 모듈(208)은 센서 요소(190) 내의 히터(172, 174)의 작동을 제어한다. 또한, 전자 제어 모듈(208)은 입력 전압 공급을 변환시키는데, 이는 직류 파워 소스(일반적으로 약 9 내지 24 V)로부터 센서 요소(190)에 의해 이용된 고전압 공급까지일 수도 있다. 일 실시예에서, 센서 요소(190)는 약 10,000 V까지의 전압 공급을 이용할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 전압 공급은 500 내지 5,000 V의 범위 내에 있을 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 전압 공급은 100 내지 2,000 V의 범위 내에 있을 수도 있다.
예시된 전자 제어 모듈(208)은 프로세서(210), 히터 제어기(212) 및 전자 메모리 장치(214)를 포함한다. 센서 요소(190)는 무선 및 유선 데이터 송신 신호를 포함하는 임의의 유형의 데이터 신호를 사용하여 전자 제어 모듈(208)의 프로세서(210)로 1개 이상의 전기 신호(electoral signal)를 통신한다.
일 실시예에서, 프로세서(210)는 입자상 물질 측정 시스템(200)의 1개 이상의 작동의 실행을 용이하게 한다. 특히, 프로세서(210)는 프로세서(210)에 국부적으로 저장되거나 전자 메모리 장치(214)에 저장되는 명령을 실행할 수도 있다. 부가적으로, 일반 데이터 프로세서, 주문형 처리기(application specific processor), 멀티코어 프로세서(multi-core processor) 등을 포함하는 다양한 유형의 프로세서(210)가 전자 제어 모듈(208)에 사용될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 프로세서(210)는 또한 센서 요소(190)로의 공급을 위한 전압 바이어스를 생성한다. 전압 바이어스는 다른 전극에 비해 전극들 중 가장 작은 전극의 전압 레벨을 증가시키는 것을 용이하게 한다. 일 실시예에서, 전압 바이어스는 1 내지 10,000 V 범위 내에 있을 수도 있다. 더 특정한 실시예로서, 전압 바이어스는 대략 500 내지 5,000 V 범위 내에 있을 수도 있다. 다른 실시예들은 다른 전압 바이어스 파라미터를 사용할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 프로세서(210)는 배기 시스템(204) 내의 입자상 물질의 농도의 측정치를 생성하기 위해 전자 메모리 장치(214)에 저장된 순람표(lookup table)(216)를 참고할 수도 있다. 다른 실시예는 센서 요소(190)의 신호 레벨을 입자상 물질 측정 레벨과 연관시키기 위해 다른 방법을 사용할 수도 있다.
일 실시예에서, 히터 제어기(212)는 대응하는 전극 조립체와, 특히 대응하는 센서 전극을 위한 특정 작동 온도를 유지하기 위해 센서 요소(190) 내의 히터 또는 히터들을 제어한다. 히터 제어기(212)는 센서 요소(190)의 히터를 연속적으로, 주기적으로, 또는 몇몇의 다른 비-연속적 체제로 작동시킬 수도 있다. 일 실시예에 서, 히터 제어기(212)는 대략 200℃의 온도 이상으로 히터를 작동시킨다. 몇몇 실시예에서, 히터 제어기(212)는 대략 400 ℃의 온도 이상으로 히터를 작동시킨다. 다른 실시예는 다른 온도로 히터를 작동시킬 수도 있다.
몇몇 실시예에서 센서 요소(190)는 입자상 물질 센서 조립체에서 또는 입자상 물질 측정 시스템(200)의 또 다른 구성요소에서 파손(failure)을 결정하기 위해 사용될 수도 있다는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 센서 요소(190)는 배기 시스템(204) 내의 입자상 물질 필터(도시 안됨)의 파손을 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 입자상 물질 측정 시스템(200) 내의 파손은 센서 요소(190)에 의해 생성된 상승된 신호에 의해 검출될 수도 있다.
입자상 물질 센서 조립체의 실시예에서는 배기 가스 환경에서의 일정한 가스 성분의 변동을 허용할 수도 있다는 것에 주의하여야 한다. 이 방식으로, 입자상 물질 센서 조립체는 배기 가스 환경 내의 특정 화학 물질 또는 재료를 측정하도록 조정될(calibrate) 수도 있다.
도 10은 입자상 물질 센서를 작동시키기 위한 방법(220)의 일 실시예의 개략적인 흐름도를 도시한다. 일정한 입자상 물질 센서 및 입자상 물질 센서 조립체가 방법(220)의 설명과 관련하여 참조될 수 있지만, 방법(220)의 실시예는 다른 유형의 입자상 물질 센서 및 입자상 물질 센서 조립체로 구현될 수도 있다. 부가적으로, 방법(220)의 실시예는 다양한 유형의 입자상 물질 측정 시스템으로 구현될 수도 있다.
예시된 실시예에서, 전자 제어 모듈은 히터 제어기를 활성화하여 센서 요소 에서 히터로 파워를 공급(222)한다. 센서 요소 내의 히터 또는 히터들이 온도가 증가됨에 따라, 전극 조립체의 대응 부분들이 또한 가열된다(224). 온도를 충분히 상승시킴으로써, 히터는 전극 조립체로부터의 오염된 입자상 물질을 연소시킨다(226). 전극 조립체의 입자상 물질이 완전히 또는 부분적으로 연소된 후에, 심지어 연소 공정 동안에도, 프로세서는 전극 조립체들 중 적어도 하나의 전극 조립체에 바이어스 전압을 인가한다(228). 이 후, 프로세서는 전극 조립체에서 생성된 전하 또는 전류를 측정하고(230), 지나가는 배기 스트림 내의 입자상 물질의 레벨을 결정한다(232). 도 9와 관련하여 전술된 바와 같이, 프로세서는 센서 요소로부터 수신된 전기 신호에 대응하여 입자상 물질의 레벨을 결정하기 위해 전자 메모리 장치에 저장된 순람표 또는 다른 데이터를 참조할 수 있다. 이 후, 설명된 방법(220)이 종결된다.
도 11은 입자상 물질 센서를 제조하기 위한 방법(240)의 일 실시예의 개략적인 흐름도를 도시한다. 일정한 입자상 물질 센서 및 입자상 물질 센서 조립체가 방법(240)의 설명와 관련하여 참조될 수 있지만, 방법(240)의 실시예는 다른 유형의 입자상 물질 센서 및 입자상 물질 센서 조립체로 구현될 수도 있다. 부가적으로, 방법(240)의 실시예는 다양한 유형의 입자상 물질 측정 시스템으로 구현될 수 있다.
예시된 실시예에서, 입자상 물질 센서(190)는 신호 전극을 신호 전극 기판에 커플링하여(242) 제조된다. 또한, 검출기 전극이 검출기 전극 기판에 커플링된다(244). 이 후, 히터가 신호 전극 및 검출기 전극에 대해 위치 설정된다(246). 또한, 절연 및/또는 이격 기능을 위해 사용되는 임의의 절연 스페이서가 신호 전극 기판과 검출기 전극 기판 사이에 위치 설정된다(248). 이 후, 신호 전극 기판 및 검출기 전극 기판은 임의의 스페이서에 접합되고(250), 히터는 전자 제어 모듈에 커플링된다(252). 전술된 바와 같이, 또는 본 명세서의 관점에서 이해되는 바와 같이, 다양한 다른 제조 기술이 입자상 물질 센서의 하나 이상의 실시예를 제조하기 위해 고려되고 구현될 수도 있다. 이 후, 설명된 제조 방법(240)이 종결된다.
방법(240)의 일 실시예에서, PM 센서는 대응하는 알루미나 기판 상에 프린트되는(242 및 244) 신호 전극 및 검출기 전극으로 작용하는 2개의 백금(Pt) 전극을 포함한다. 기판은 Pt 전극이 서로 대면하고 근접하여 이격되지만 전기적으로 격리되도록 배열된다(248). Pt 히터는 각각의 기판의 배면 측부(즉, 전극으로부터의 대향 측부들)에 프린트된다(246). 이들 히터는 재생(예컨대, 탄소질 입자상 물질의 열적으로 개선된 산화)을 용이하게 한다. 일 실시예에서, 이들 2개의 동일한 알루미나 요소가 스텐레스 강 하우징 내에 조립되고 시멘트 접합된다(cemented). 당해 기술 분야의 숙련자들은 다른 전기 전도성 전극이 사용(250)될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
추가의 비제한적 일례로서, Pt 히터는 기판 상에 스크린 인쇄될 수도 있다(242 또는 244). 일 실시예에서, Pt 잉크(예컨대, Heraeus, 5100)가 대략 8 0.5 ㎝×1.1 ㎝×0.1㎝인 알루미나 기판에 스크린 인쇄된다. 이 후, 스크린 인쇄된 구조체가 3개의 시간 램프(hour ramp)를 이용하여 약 1시간 동안 1000 ℃에서 구워진다(bake). 몇몇 실시예에서, 그 후에 동일한 잉크가 상부에 다시 인쇄되고, 3개의 시간 램프를 이용하여 약 1시간 동안 1200 ℃에서 소결된다.
또 다른 비제한적인 일례로서, Pt 전극이 기판에 스크린 인쇄될 수도 있다. 일 실시예에서, 전술된 히터의 배면 측부에 Pt 잉크(Heraeus, 5100)를 스크린 인쇄함으로써, 대략 0.7 ㎝×0.7 ㎝인 직사각형 Pt 전극이 준비된다. 이 후, 전극 구조체는 5개의 시간 램프를 이용하여 약 0.5시간 동안 1000 ℃에서 소결된다.
전술된 바와 같이, 각각 센서 전극 조립체 및 검출 전극 조립체로 작용할 수 있는 2개의 대칭 전극 조립체를 제조한 후, 대칭 전극 조립체는 2개의 전극 조립체 사이에 삽입된(248) 알루미나 스페이서와 조합된다. 전극 조립체는 전술한 바와 같이 서로 대면하여 더 배열된다. 이 후, 얻어진 구조체는 하우징으로부터 노출된 전극의 적어도 일부를 갖는 스텐레스 강 센서 하우징 내에 놓여진다. 이는 전극이 하우징을 지나 유동하는 가스 스트림에 노출되게 한다. 몇몇 실시예에서, 하우징 내에 남아있는 공간의 적어도 일부가 고온 시멘트로 충전된다. 부가적으로, 전술된 바와 같이, 센서 조립체를 위한 전기 접촉은 하우징의 대향 단부에서 접근 가능하다.
본원의 방법(들)의 작동이 특정 순서로 설명되고 도시될지라도, 각 방법의 작동 순서는 일정한 작동이 반대 순서로 수행될 수도 있거나 일정한 작동이 최소한 부분적으로 다른 작동과 동시에 수행될 수도 있도록, 변경될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 특징적인 작동의 명령 또는 하위 작동은 간헐적 및/또는 교호식 방법으로 구현될 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예가 설명되고 도시되었더라도, 본 발명은 설명되고 도 시된 부분의 특정 형태 또는 구성에 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 특허청구범위 및 그의 균등물에 의해 규정되는 것이다.

Claims (47)

  1. 센서 장치이며,
    신호 전극 절연 기판에 커플링된 신호 전극을 포함하는 신호 전극 조립체와,
    검출기 전극 절연 기판에 커플링된 검출기 전극을 포함하고, 주변 조건의 측정치를 생성하기 위해 신호 전극에 대해 위치 설정되는 검출기 전극 조립체와,
    신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체로부터의 오염 입자상 물질의 축적물을 연소시키기 위해 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체에 대해 위치 설정되는 제1 전기 히터를 포함하는
    센서 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    신호 전극 및 검출기 전극은 입자상 물질을 검출하도록 추가로 구성되는
    센서 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    신호 전극 절연 기판 및 검출기 전극 절연 기판 중 하나 이상의 절연 기판은 세라믹 기판을 포함하는
    센서 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    신호 전극 절연 기판 및 검출기 전극 절연 기판 중 하나 이상의 절연 기판은 세라믹 코팅 및 고온 플리머 층을 포함하는
    센서 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 사이에 절연 스페이서를 더 포함하는
    센서 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체에 대해 위치 설정되는 제2 전기 히터를 더 포함하고,
    제1 전기 히터는 신호 전극에 대향하는 신호 전극 조립체의 신호 전극 절연 기판에 위치된 신호 전극 히터를 포함하고,
    제2 전기 히터는 검출기 전극에 대향하는 검출기 전극 조립체의 검출기 전극 절연 기판에 위치된 검출기 전극 히터를 포함하는
    센서 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    신호 전극 히터 및 검출기 전극 히터는 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체의 신호 전극 및 검출기 전극과 근접하여 정렬되는
    센서 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    신호 전극 히터 기판을 더 포함하고,
    제1 전기 히터는 신호 전극 히터 기판에 커플링된 신호 전극 히터를 포함하고,
    신호 전극 히터 및 신호 전극 히터 기판은 신호 전극 조립체의 신호 전극 절연 기판에 접합되는
    센서 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    검출기 전극 히터를 포함하는 제2 전기 히터와,
    검출기 전극 히터 기판을 더 포함하고,
    검출기 전극 히터 및 검출기 전극 히터 기판은 검출기 전극 조립체의 검출기 전극 절연 기판에 접합되는
    센서 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 사이에 히터 기판을 더 포함하는
    센서 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체에 대해 위치 설정되는 제2 전기 히터를 더 포함하고,
    제1 전기 히터는 히터 기판의 신호 전극 측에 위치되는 신호 전극 히터를 포함하고,
    제2 전기 히터는 신호 전극 히터에 대향하는 히터 기판의 검출기 전극 측에 위치되는 검출기 전극 히터를 포함하는
    센서 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    신호 전극 조립체를 신호 전극 히터로부터 절연시키기 위한 신호 전극 히터와 신호 전극 조립체 사이의 제1 스페이서와,
    검출기 전극 조립체를 검출기 전극 히터로부터 절연시키기 위한 검출기 전극 히터와 검출기 전극 조립체 사이의 제2 스페이서를 더 포함하는
    센서 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    신호 전극 히터 및 검출기 전극 히터는 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체의 신호 전극 및 검출기 전극과 근접하여 정렬되는
    센서 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    신호 전극 히터 및 검출기 전극 히터는 신호 전극 및 검출기 전극에 거의 인접한 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체의 영역과 정렬되는
    센서 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    제1 스페이서 및 제2 스페이서는 신호 전극 히터 및 검출기 전극 히터로부터 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체로의 열 전달을 용이하게 하기 위해 신호 전극 히터 및 검출기 전극 히터로부터 오프셋되는
    센서 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    신호 전극과 검출기 전극은 대략 1 마이크로미터 내지 대략 1 센티미터 범위 내의 거리만큼 분리되는
    센서 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    신호 전극과 검출기 전극은 대략 0.5 밀리미터 내지 2.0 밀리미터 범위 내의 거리만큼 분리되는
    센서 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체의 신호 전극 및 검출기 전극은 후막 형성 공정에 의해 형성되는
    센서 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체의 신호 전극 및 검출기 전극은 박막 형성 공정에 의해 형성되는
    센서 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    신호 전극 절연 기판 및 검출기 전극 절연 기판은 신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 사이의 하나 이상의 절연 스페이서와 함께 접합되는
    센서 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    신호 전극 절연 기판, 검출기 전극 절연 기판 및 절연 스페이서는 함께 소결되는
    센서 장치.
  22. 신호 세라믹 기판에 커플링된 신호 전극을 포함하는 신호 전극 조립체와, 검출기 세라믹 기판에 커플링된 검출기 전극을 포함하는 검출기 전극 조립체를 이용하여 주변 조건을 감지하는 단계와,
    신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체에 대해 위치 설정되는 히터로 파워를 공급하는 단계와,
    신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체 상의 오염물 입자상 물질의 연소 임계치보다 더 높은 온도까지 신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체를 가열하는 단계를 포함하는
    방법.
  23. 제22항에 있어서,
    주변 조건을 감지하는 단계는 신호 전극과 검출기 전극 중 하나의 전극에 바이어스 전압을 인가하는 단계를 더 포함하고,
    바이어스 전압은 신호 전극과 검출기 전극 중 다른 전극에 대해 대략 1 내지 10,000 볼트 범위 내의 전압을 포함하는
    방법.
  24. 제23항에 있어서,
    바이어스 전압은 신호 전극과 검출기 전극 중 다른 전극에 대해 대략 100 볼트 내지 2,000 볼트 범위 내의 전압을 포함하는
    방법.
  25. 제22항에 있어서,
    신호 전극과 검출기 전극 중 하나 이상의 전극을 가열하는 단계는, 하나 이상의 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체로부터의 오염물 입자상 물질을 제거하기 위해 대략 200 ℃보다 높은 온도까지 신호 전극과 검출기 전극 중 하나 이상의 전극을 가열하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  26. 제25항에 있어서,
    신호 전극과 검출기 전극 중 하나 이상의 전극을 연속적으로 가열하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  27. 제25항에 있어서,
    신호 전극과 검출기 전극 중 하나 이상의 전극을 주기적으로 가열하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  28. 제22항에 있어서,
    신호 전극과 검출기 전극 중 하나 이상의 전극 상에 축적된 전하를 검출하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  29. 제22항에 있어서,
    신호 전극 및 검출기 전극에 커플링된 레지스터를 가로지르는 전류를 검출하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  30. 제22항에 있어서,
    신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체를 가열하기 위한 열 공급원을 제어하는 단계를 더 포함하고,
    열 공급원의 제어는 제1 전극 조립체 및 제2 전극 조립체에 의해 검출되는 오염물 입자상 물질의 측정에 응답하는
    방법.
  31. 신호 전극 절연 기판에 신호 전극을 커플링하여, 신호 전극 조립체를 형성하는 단계와,
    검출기 전극 절연 기판에 검출기 전극을 커플링하여, 검출기 전극 조립체를 형성하는 단계로서, 검출기 전극은 주변 조건의 측정치를 생성하기 위해 신호 전극에 대해 위치 설정되는 단계와,
    신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체로부터의 오염물 입자상 물질의 축적물을 연소시키기 위해 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체에 대해 히터를 위치 설정하는 단계를 포함하는
    방법.
  32. 제31항에 있어서,
    신호 절연 기판 및 검출기 절연 기판 중 하나 이상의 절연 기판은 세라믹 기판을 포함하는
    방법.
  33. 제31항에 있어서,
    히터 기판에 히터를 커플링하는 단계와,
    신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체에 히터 및 히터 기판을 접합하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  34. 제33항에 있어서,
    히터와 히터 기판을 접합하는 단계는 신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체에 히터 및 히터 기판을 소결하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  35. 제33항에 있어서,
    신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 사이에 히터 기판을 위치 설정하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  36. 제35항에 있어서,
    히터를, 신호 전극 및 검출기 전극에 거의 인접한 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체의 영역과 정렬시키는 단계를 더 포함하는
    방법.
  37. 제33항에 있어서,
    신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체와 히터 사이에 스페이서를 위치 설 정하는 단계를 더 포함하고,
    스페이서는 신호 전극 조립체 및 검출기 전극 조립체와 히터 사이의 전기 접촉을 방지하기 위해 절연 기판을 포함하는
    방법.
  38. 제31항에 있어서,
    신호 전극 조립체와 검출기 전극 조립체 중 하나 이상의 전극 조립체 상에 히터를 형성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  39. 제31항에 있어서,
    신호 전극 및 검출기 전극과 히터를 박막 형성 공정을 사용하여 형성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  40. 제31항에 있어서,
    신호 전극 및 검출기 전극과 히터를 후막 형성 공정을 사용하여 형성하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  41. 제31항에 있어서,
    전자 제어 모듈에 히터를 커플링하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  42. 입자상 물질을 측정하는 감지 시스템이며,
    센서 요소와,
    센서 요소 상의 오염물 입자상 물질의 축적물을 연소시키기 위해 센서 요소에 대해 위치 설정되는 히터와,
    히터에 커플링되고, 센서 요소 상의 오염물 입자상 물질의 연소 임계치에 대해 히터의 온도를 조절하기 위한 전자 제어 모듈을 포함하고,
    상기 센서 요소는 신호 전극 절연 기판에 커플링된 신호 전극을 갖는 신호 전극 조립체와, 검출기 전극 절연 기판에 커플링된 검출기 전극을 갖는 검출기 전극 조립체를 포함하고,
    상기 검출기 전극은 지나가는 공기 스트림 내의 입자상 물질의 검출에 응답하여 전기 신호를 생성하기 위해 신호 전극과 조합하여 구성되는
    감지 시스템.
  43. 제42항에 있어서,
    신호 절연 기판과 검출기 절연 기판 중 하나 이상의 절연 기판은 세라믹 기판을 포함하는
    감지 시스템.
  44. 제42항에 있어서,
    전자 제어 모듈은
    대응하는 복수의 전기 신호 값에 의해 인덱스된 복수의 입자상 물질 값의 순람표를 저장하기 위한 전자 메모리 장치와,
    전자 메모리 장치에 커플링되고, 지나가는 공기 스트림 내의 입자상 물질의 측정치를 결정하기 위해 전자 메모리 장치 내의 순람표를 참조하는 프로세서를 포함하는
    감지 시스템.
  45. 제44항에 있어서,
    전자 메모리 장치는 프로세서에 의해 실행될 때, 전자 제어 모듈이 전기 신호 값에 기초하여 지나가는 공기 스트림 내의 입자상 물질의 측정치를 연산하도록 하는 기계 판독 가능 명령을 저장하도록 추가로 구성되는
    감지 시스템.
  46. 제44항에 있어서,
    프로세서 및 히터에 커플링되는 히터 제어기를 더 포함하고,
    전자 메모리 장치는 프로세서에 의해 실행될 때, 히터 제어기가 센서 요소 상의 오염물 입자상 물질의 연소 임계치에 대해 히터의 온도를 조절하도록 하는 기계 판독 가능 명령을 저장하도록 추가로 구성되는
    감지 시스템.
  47. 센서 장치이며,
    신호 전극 절연 세라믹 기판에 커플링된 신호 전극을 포함하는 신호 전극 조립체와,
    검출기 전극 절연 세라믹 기판에 커플링되어 주변 조건의 측정치를 생성하기 위해 신호 전극에 대해 위치 설정되는 검출기 전극을 포함하는 검출기 전극 조립체와,
    신호 전극과 검출기 전극 중 하나 이상의 전극과 연통하고, 신호 전극과 검출기 전극 중 하나의 전극에 바이어스 전압을 인가하도록 구성되는 전압 공급부를 포함하고,
    바이어스 전압은 신호 전극과 검출기 전극 중 다른 전극에 대해 대략 50 볼트 내지 10,000 볼트 범위 내의 전압을 포함하는
    센서 장치.
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