用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件制造技术

本发明专利技术提出一种用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件(110)，该传感器元件尤其使用在机动车的排气系中，该传感器元件包括具有至少一个第一电极(122)和至少一个第二电极(124)的电极系统(120)，其中，所述第一电极(122)和所述第二电极(124)这样布置，使得通过所述第一电极(122)和所述第二电极(124)之间的电阻变化的测量能够感测颗粒的积聚。所述电极系统(120)还具有至少一个面式电极(130)，其中，所述面式电极(130)与所述流体介质隔开地布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件
技术介绍
由现有技术已知多种用于确定在流体介质中的颗粒的颗粒传感器。这些颗粒传感器例如可以用于在排气系中的炭黑质量确定以监控柴油机颗粒过滤器。然而原则上其他应用领域也是可能的，例如在工业废气清洁范围内的应用领域。传感器元件、例如陶瓷传感器元件尤其可以使用在保护管中并且借助该保护管装入到排气系中。在许多情况下，陶瓷传感器元件具有电极系统，该电极系统用于基于其导电能力来测量炭黑。根据现有技术，在这些颗粒传感器中例如可以使用电阻式测量方法，如在DE102005053120A1中描述的那样。在此，例如可以使用梳形电极。在此，对于在汽车技术中的使用、尤其对于柴油机颗粒过滤器的监控的重要法定前提是所谓的自诊断，即传感器的装置监控自己。在这里的要求通常是电极结构的持续的自身电诊断，例如每秒至少两次。在此，已知设备在许多情况下的技术挑战在于，这种诊断仅在确定的运行阶段中是可能的，但不是持续的。为此，由现有技术已知另外的方案。在DE102007046096A1中例如已知用于颗粒传感器的自诊断的方法，其包括布置在传感器的表面上的、具有嵌入彼此的叉指式测量电极的测量电极系统以及布置在深处的检验电极。借助电容测量，例如通过施加交流电压或直流电压，可以由此得出用于传感器的功能性的量度。但在这里的技术挑战在于，可能出现多个寄生效应，所述寄生效应例如由电缆束的阻抗或者也由在电极上的积聚物产生，所述寄生效应具有未知的电特性。由此会覆盖所期望的测量效果，这使自诊断变困难。此外，在US2012/0119759A1中描述了一种具有多个电极系统的颗粒传感器，该颗粒传感器具有在探测器电极之间的偏压电阻。该偏压电阻能够实现在探测器系统中出现的故障的诊断。然而该组件的缺点是，在故障情况下，即使当电极结构在出现小的部分缺陷的情况下例如还有大部分功能正常时，总是探测完全失效。相应地，所期望的是用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件，该传感器元件针对上面提到的挑战并且至少很大程度上避免已知传感器元件和传感器设备的缺点。尤其期望的是其自诊断能力相对于现有技术显著改善的传感器元件。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面，相应地提出一种用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件。在此，传感器元件通常理解为以下设备，其设置成用于感测至少一个测量参数并且将该测量参数转换成至少一个测量信号，例如电测量信号、例如模拟的或数字的测量信号。流体介质通常可以理解为液体或气体。传感器元件尤其可以用于确定在气体中的颗粒分量、颗粒质量或颗粒浓度。传感器元件尤其可以设置成用在机动车的排气系中，从而流体介质例如可以是排气、例如是机动车的排气系中的排气。如上面解释的那样，传感器元件例如可以借助保护管装入到排气系中。与此相关地，例如可以参考现有技术。传感器元件包括至少一个电极系统，其具有至少一个第一电极和至少一个第二电极，其中，第一和第二电极这样布置，使得颗粒在传感器元件上的积聚可以通过在第一电极和第二电极之间的电阻的变化来感测，其借助直流电或也借助交流电测量。如由现有技术已知，这例如可以通过阻值和颗粒的积聚物之间的相关性实现，所述颗粒尤其可以是炭黑颗粒。这种相互关联例如可以存储在控制器中。此外，电极系统包括至少一个面式电极。面式电极与流体介质隔开地、尤其在空间上隔开地布置，例如布置在另一层平面中，如下面更详细地阐释的那样。在此，在本专利技术的框架中，电极通常理解为能导电的结构，该结构是能电接触的，使得例如电极可以从外部、即从传感器元件外部加载以电流和/或电压和/或可以感测在至少一个电极上的电流和/或电压。所述电极尤其可以具有通向至少一种介质、例如固体和/或气体的至少一个边界面或电极面，经由所述边界面或电极面可以感测至少一个电测量参数。在此，面式电极通常理解为相对于长形延伸的、指形的电极而言面式构造的电极。这样面式电极在第一维度中的当量直径例如可以相应于在第二维度中的当量直径，例如以不大于系数10的偏差、优选以不超过系数5的偏差或者以不超过系数2的偏差。面式电极例如可以矩形地构型，具有不大于10、优选不大于5的长宽比。以该方式，面式电极例如能够与线形引线不同，所述线形引线长形延伸地构造并且其长度通常以大于系数10、例如以大于系数20超过其宽度。如上面阐释的那样，面式电极与流体介质隔开地布置。这尤其意味着，面式电极不被施加以流体介质，从而例如没有炭黑颗粒能够推进至面式电极。传感器元件尤其可以构型为陶瓷传感器元件、例如构型为陶瓷层式传感器元件。相应地，传感器元件例如可以包括至少一个陶瓷层、例如是氧化铝层。传感器元件例如可以借助薄膜方法和/或厚层方法制造。第一电极和第二电极尤其可以梳形地构型并且分别具有多个电极指。在此，梳形构型理解为以下布置，在该布置中多个电极指从电极的背脊例如以90°的角度延伸出来。电极指例如可以彼此平行地定向，例如具有一致的长度。第一电极的电极指和第二电极的电极指例如可以嵌入彼此。以该方式，例如可以产生叉指式电极结构。第一电极的背脊和第二电极的背脊例如可以彼此平行地定向，并且电极指可以分别朝向另外的电极延伸，但是不延伸至对应另外的电极的相应另外的背脊。电极指可以交替地布置在电极的背脊之间，所述电极指交替地与第一背脊或第二背脊连接。电极指尤其可以与传感器元件的测量表面连接，其中，测量表面可以施加以流体介质。这尤其意味着，第一电极的电极指和/或第二电极的电极指布置在传感器元件的最上面的层平面中。但是原则上电极指的其他形式的施加也是可能的。传感器元件尤其可以具有层构造。面式电极尤其可以布置在一层平面中，该层平面比第一电极和第二电极更深地布置在传感器元件中。这样传感器元件例如可以具有测量表面，如上面说明的那样。然后由该测量表面出发可以在层构造内部例如平行于测量表面地布置有多个层，其中，面式电极比第一电极和第二电极更深地布置在传感器元件中。第一电极的电极指和第二电极的电极指例如可以共同展开一测量区域。测量区域和测量区域的展开例如可以理解为包含或者说包括第一电极和第二电极的所有电极指以及可选附加的第一电极和第二电极的背脊在内的最小面。面式电极例如可以具有的总面积至少为测量区域的面积的一半、优选至少等于测量区域的面积并且特别优选大于测量区域的面积。然而原则上另外的构型也是可能的。测量区域的垂直于测量区域的、例如垂直于传感器元件的层平面的到面式电极的平面中的投影例如可以完全布置在面式电极内部。在朝着传感器元件的层构造的观察方向上、例如在垂直于测量表面的观察方向上，例如第一电极和第二电极可以布置在面式电极内部。面式电极例如可以通过至少一个电绝缘层与第一电极和第二电极隔开。电绝缘层优选较薄地构型并且例如具有小于15μm的厚度，优选具有小于10μm的厚度。该电绝缘层例如可以具有1μm至30μm的厚度。第一电极和第二电极也能够以替代构型实施，例如也以回形轨(Bahnen)和梳形结构的组合的构型实施，该梳形结构是呈沿着回形轨的悬挂的指的形式。也可以考虑另外的构型。此外，由面式电极和第一电极和第二电极中的一个或两个电极构成的电容器的电容可以特别大地构型。这种大电容例如可以通过电绝缘层的小的厚度引起，如上面解释的那样。替代地或附加地，电绝缘层的介电常数也可以特别高地构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件(110)，该传感器元件尤其使用在机动车的排气系中，该传感器元件包括具有至少一个第一电极(122)和至少一个第二电极(124)的电极系统(120)，其中，所述第一电极(122)和所述第二电极(124)这样布置，使得通过测量所述第一电极(122)和所述第二电极(124)之间的电阻变化能够感测颗粒的积聚，其中，所述电极系统(120)还具有至少一个面式电极(130)，其中，所述面式电极(130)与所述流体介质分隔开地布置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.28 DE 102016221372.51.用于确定在流体介质中的颗粒的传感器元件(110)，该传感器元件尤其使用在机动车的排气系中，该传感器元件包括具有至少一个第一电极(122)和至少一个第二电极(124)的电极系统(120)，其中，所述第一电极(122)和所述第二电极(124)这样布置，使得通过测量所述第一电极(122)和所述第二电极(124)之间的电阻变化能够感测颗粒的积聚，其中，所述电极系统(120)还具有至少一个面式电极(130)，其中，所述面式电极(130)与所述流体介质分隔开地布置。2.根据前一权利要求所述的传感器元件(110)，其中，所述第一电极(122)和所述第二电极(124)梳形地构型并且分别具有多个电极指(126)，其中，所述第一电极(122)的电极指(126)和所述第二电极(124)的电极指(126)嵌入彼此。3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器元件(110)，其中，所述传感器元件(110)具有层式构造(118)，其中，所述面式电极(130)布置在一个层平面中，该层平面比所述第一电极(122)和所述第二电极(124)更深地布置在所述传感器元件(110)中。4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器元件(110)，其中，所述第一电极(122)的电极指(126)和所述第二电极(124)的电极指(126)共同展开一测量区域(125)，其中，所述面式电极(130)具有的面积至少为所述测量区域(125)的面积的一半。5.根据前一权利要求所述的传感器元件(110)，其中，所述测量区域(125)垂直于所述测量区域(125)地到所述面式电极(130)的平面中的投影完全布置在所述面式电极(130)内部。6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器元件(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·巴尔斯，A·蒂芬巴赫，K·赫韦格，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE