尿素浓度检测元件以及尿素浓度检测方法技术

一种应用于检测尿素溶液浓度的尿素浓度检测元件以及方法，藉由对尿素浓度检测元件输入正弦波交流电信号，由于不同浓度的尿素溶液与尿素浓度检测元件的电极产生不同的电性交互作用，而导致在提供相同的正弦波交流电信号的情况下，尿素浓度检测元件输出不同的阻抗，且所输出的阻抗的差异为尿素溶液浓度检测的判断基准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测元件及检测方法，且特别是涉及一种尿素浓度检测元件以及尿素浓度检测方法。
技术介绍
随着科技的发展与应用，在不同的领域都会需要使用到液体浓度检测装置。举例来说，晶圆制程中蚀刻液的调配或者是环保领域中车辆的污染物排放等等，都会需要使用到液体浓度检测装置。以车辆废气排放为例说明，一般为了满足重型柴油车的环保排放标准，国际上的重型柴油车已逐渐趋向采用SCR技术来减少废气中的NOx排放量。详细而言，SCR系统包括汽车尿素和选择性催化还原器，其中车用尿素由尿素缸进入燃烧过的废气，被已炽热的废气转化成氨(Ammonia，NH3)，而氨与进入催化转换器内的氮氧化物(NOx)产生化学还原作用，转换成不影响自然环境的氮(Nitrogen)和水。因此可知，SCR系统需要消耗反应剂(即车用尿素)才能正常工作。车用尿素溶液是浓度约32.5％的尿素水溶液，其中对于尿素水溶液的浓度有严格的限制，否则不仅可能使车辆的NOx排放超标，还有可能损害车辆中的SCR系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种应用于检测尿素浓度的尿素浓度检测元件以及方法，藉由对尿素浓度检测元件输入正弦波交流电信号，由于不同浓度的尿素溶液与尿素浓度检测元件的电极产生不同的电性交互作用，而导致在提供相同的正弦波交流电信号的情况下，尿素浓度检测元件输出不同的阻抗，且所输出的阻抗的差异作为尿素溶液浓度检测的判断基准。上述的尿素浓度检测元件为在厚度方向上层迭的立体结构，其包含基板，两电极与介电层，其中于基板上形成电容结构。此电容结构由一圆形的下电极、介电层与一个图案化上电极共同组成，其中，图案化上电极提供可
让溶液容纳于其中的容置空间，以增加尿素溶液与电极间电性交互作用的机率与强度，并且产生阻抗特性的频谱。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。【附图说明】图1为本专利技术第一实施例的尿素浓度检测元件的示意图。图2为图1的尿素浓度检测元件沿着A-A剖面线的剖面图。图3为图2的尿素浓度检测元件的图案化上电极的另一种图案的示意图。图4为图2的尿素浓度检测元件的图案化上电极的又一种图案的示意图。图5为应用尿素浓度检测元件进行尿素浓度检测方法的步骤流程图。图6为部分的尿素溶液会流入尿素浓度检测元件的图案化上电极的容置空间中以进行检测的示意图。图7为尿素浓度检测元件进行检测时所产生的RC并联的等效电路的示意图。图8为在不同浓度尿素溶液中，尿素浓度检测元件所测得的电特性的关系图，其中横轴为电阻，而纵轴为电抗。图9为本专利技术第二实施例的尿素浓度检测元件的示意图。图10为尿素浓度检测元件进行检测时所产生的RC串联的等效电路的示意图。图11为将第二实施例的尿素浓度检测元件应用于检测不同流体中的结果图。【具体实施方式】下面将参照所附图式以更全面地叙述各实施例。各实施例可表现为许多不同的形态，而不应理解为局限于本文所列举的实施例。确切地讲，提供这些实施例是为了使揭露的内容更透彻及完整，且将各实施例的概念全面传达给所属
中的技术人员。在这些图式中，为清楚起见，各层或各区域的厚度可能被放大。在下文中，当提到一元件“连接”或“耦接”到另一元件时，此元件可直接连接或耦接到另一元件，也可能存在着介入元件。相反，当提到一元件“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，则不存在介入元件。其他用来表述各元件或各层之间关系的词语应按相同方式来理解(例如，“介于……之间”相对于“直接介于……之间”、“与……相邻”相对于“与……直接相邻”、“位于……上”相对于“直接位于……上”)。为了便于叙述，本文会使用与空间有关的术语(如“在……下方”、“在……下面”、“下面的”、“在……上方”、“上面的”等等)来叙述如图所示的一个元件或结构特征相对于其他元件或结构特征的关系。对于正在使用或正在操作的装置或设备而言，与空间有关的术语除了包含如图所示的方位外，也包含不同的方位。举例而言，若将图式中的装置或设备翻转，则原本位于其他元件或结构特征“下面”或“下方”的元件将变成位于其他元件或结构特征的“上方”。因此，作为示范的术语“下方”可包含上方和下方这两种方位，取决于基准点。设备也可采用其他方式定位(旋转90度或其他方位)，且按相同方式来理解本文所用的与空间有关的解说词。本文是参照各图式来叙述本专利技术的各实施例，这些图式是各实施例的理想化实施方案(及中间结构)的示意图。如此一来，由(例如)制造技术及/或公差而引起的图式形状的变动应在预料当中。因此，本专利技术的各实施例不应理解为局限于本文所述的各区域的具体形状，而是应当包括因(例如)制造而引起的形状偏差。因此，如图所示的各区域本质上是示意图，其形状并非意图绘示设备的区域的实际形状，也并非意图限制各实施例的范围。除非另行规定，否则本文所用的全部术语(包括技术及科学术语)的含义都与本专利技术实施例所属
中的技术人员普遍理解的含义相同。更容易理解的是，如通用字典中定义的那些术语应当理解为其含义与现有技术中这些术语的含义相同，而不应理解得理想化或过于正式，除非本文有此明确规定。本专利技术旨在阐述一种尿素浓度检测元件以及使用此尿素浓度检测元件进行尿素溶液检测的方法。以下将提出两个实施例进行说明。[第一实施例]图1为本专利技术第一实施例的尿素浓度检测元件的示意图，而图2为图1的尿素浓度检测元件沿着A-A剖面线的剖面图。请同时参考图1及图2，本
实施例的尿素浓度检测元件100适于放置在尿素溶液中，以检测尿素溶液中的尿素浓度，此尿素溶液为应用在SCR系统中的车用尿素溶液。此尿素浓度检测元件100包括基板110、设置于基板110上且在平面方向上形状大致呈圆形的下电极120、设置在下电极120上方的图案化上电极140，以及设置在下电极120以及图案化上电极140之间的介电层130。图案化上电极140具有多个容置空间142，而部分的所述尿素溶液容纳于所述容置空间142内。上述的尿素浓度检测元件100为一个在厚度方向上呈现立体的电容C结构，而在平面方向上会有电阻R的产生。于本实施例中，基板110例如是以陶瓷制成的基板，但并不限于此，具有绝缘、足够强度且可耐受尿素腐蚀的材料都可用以制作基板。图案化上电极140的图案可以是弯曲(meander)线条形(如图1示)、井字形(如图3示)、螺旋形(如图4示)或是其他形状，本领域技术人员可依照实际需求而选择。而所述图案化上电极140的线宽的范围为50μm至500μm，但并不限于此范围。本领域人员应该知道，改变图案化上电极140的线宽D、线距、厚度和面积(未标示)，可以调整尿素浓度检测元件100的检测解析度，因此可以依照需求而改变图案化上电极140的线宽、线距、厚度和面积。图5为应用上述尿素浓度检测元件进行尿素浓度检测方法的步骤流程图。请参考图5，如步骤S110，可以先建立资料库，其中建立资料库的步骤如下：如步骤S112，将多个上述的尿素浓度检测元件100放置于多个尿素溶液中，或是将一个尿素浓度检测元件100依序放置在多个尿素溶液中进行检测，其中每一个尿素浓度检测元件100与解析单元(未绘示)(例如电脑)电性连接，以使尿素浓度检测元件100所检测出来的结果可以传至解析单元进行资料的解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尿素浓度检测元件，适用于检测尿素溶液中的尿素浓度，其特征在于包括：基板；下电极，设置于所述基板上；介电层，设置于所述下电极上；图案化上电极，设置于所述介电层上，其中所述图案化上电极具有多个容置空间，适用于将部分的所述尿素溶液容纳于所述容置空间内。

【技术特征摘要】
2015.04.27 TW 1041134071.一种尿素浓度检测元件，适用于检测尿素溶液中的尿素浓度，其特征在于包括：基板；下电极，设置于所述基板上；介电层，设置于所述下电极上；图案化上电极，设置于所述介电层上，其中所述图案化上电极具有多个容置空间，适用于将部分的所述尿素溶液容纳于所述容置空间内。2.如权利要求1所述的尿素浓度检测元件，其特征在于所述基板为陶瓷基板。3.如权利要求1所述的尿素浓度检测元件，其特征在于所述图案化上电极的图案为井字形、螺旋形或是弯曲线条形。4.如权利要求1所述的尿素浓度检测元件，其特征在于所述图案化上电极的线宽的范围为50μm至500μm。5.如权利要求1所述的尿素浓度检测元件，其特征在于还包括孔洞层，设置于所述图案化上电极之上，而待检测的所述尿素溶液适于经由所述孔洞层进入所述容置空间内。6.一种尿素浓度检测方法，其特征在于包括：提供如权利要求1所述的尿素浓度检测元件，并将所述尿素浓度检测元件放置于待测的尿素溶液中，而部分的所述尿素溶液会进入所述尿素浓度检测元件的图案化上电极的所述容置空间中；对所述尿素浓度检测元件提供正弦波交流电信号，而所述容置空间中的所述尿素溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子瑜，邱国创，田虹，胡秀兰，黄业强，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，义田科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71