用于气体颗粒物浓度测量的芯片、传感器及测量方法技术

一种用于气体颗粒物浓度测量的芯片、传感器及测量方法，该芯片包括基板和设置在基板上的颗粒物浓度测量区域的第一电极和第二电极，第一电极的第一端和第二电极的第一端分别通过第一导线和第二导线连接第一测量端子和第二测量端子，第一测量端子和第二测量端子用于连接外部的测量控制电路，第一电极和第二电极之间具有设定的间距，在初始状态下第一电极和第二电极之间为绝缘高阻态，当被测气体中的颗粒物落在颗粒物浓度测量区域上时，第一电极和第二电极之间的电阻减小，被测气体颗粒物浓度由测量控制电路测量设定时间内第一电极和第二电极之间的电阻的变化特性来确定。该芯片具有检测可靠，长期稳定性好，体积小等优点。

Chip, Sensor and Measurement Method for Gas Particulate Concentration Measurement

【技术实现步骤摘要】
用于气体颗粒物浓度测量的芯片、传感器及测量方法
本专利技术涉及气体颗粒物浓度测量技术，特别是一种用于气体颗粒物浓度测量的芯片、传感器及测量方法。
技术介绍
燃油发动机尾气中含有大量的颗粒物(PM)，如不处理就会对大气造成严重污染，最新发动机后处理系统中使用颗粒物收集装置来处理颗粒物物质，需要有颗粒物传感器来监测收集装置是否在有效运行，当收集功能失效时要及时做再生恢复处理。发动机尾气中的颗粒物主要是燃油中的碳元素燃烧不充分凝聚形成，碳具有导电特性，在一定条件下，导电能力与颗粒物密度呈正比，利用这一特性就可以制作测量器件来测量尾气中的颗粒物浓度。传统的测量方式普遍采用离子阱等微粒质量测量法，该类方法测量准确，但设备体积大，需要经常标定，限制了使用范围。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于气体颗粒物浓度测量的芯片、具有该芯片的传感器及使用该芯片的测量方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于气体颗粒物浓度测量的芯片，包括基板和设置在所述基板上的颗粒物浓度测量区域的第一电极和第二电极，所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端分别通过第一导线和第二导线连接第一测量端子和第二测量端子，所述第一测量端子和所述第二测量端子用于连接外部的测量控制电路，所述第一电极和所述第二电极之间具有设定的间距，在初始状态下所述第一电极和所述第二电极之间为绝缘高阻态，当被测气体中的颗粒物落在所述颗粒物浓度测量区域上时，所述第一电极和所述第二电极之间的电阻减小，被测气体颗粒物浓度由测量控制电路测量设定时间内所述第一电极和所述第二电极之间的电阻的变化特性来确定。进一步地：所述基板为氧化铝陶瓷基板，所述第一电极和所述第二电极为Pt材料的电极。所述间距为30到60μm。所述第一电极和所述第二电极在所述颗粒物浓度测量区域呈平行的环状或梳齿状分布。所述第一电极为测量电极，所述第二电极兼为测量电极和加热电极，所述第二电极的第二端通过第三导线连接第二加热端子，所述第二加热端子和所述第二测量端子之间通电时加热所述第二电极，将所述颗粒物浓度测量区域的燃烧清除，使所述第一电极和所述第二电极之间恢复为绝缘高阻态。所述第一电极、所述第二电极、所述第一导线、所述第二导线、第一测量端子以及第二测量端子设置在所述基板的正面，所述第三导线和所述第二加热端子位于所述基板的背面，所述第二电极的第二端通过所述基板上的过孔与所述第三导线连接。所述第二导线与所述第三导线的电阻相同，所述第二电极的第一端还通过第四导线连接第三测温端子，优选地，所述第四导线和所述第三测温端子位于所述基板的背面，所述第二电极的第一端通过所述基板上的过孔与所述第四导线连接。一种用于气体颗粒物浓度测量的传感器，包括所述的芯片以及与所述芯片相连的测量控制电路。一种测量气体颗粒物浓度的方法，包括：使用所述的芯片，通过测量设定时间内所述芯片的所述第一电极和所述第二电极之间的电阻的变化特性来确定被测气体颗粒物浓度。进一步地：在一次测量完成之后，进行下一次测量之前，先对所述第二电极通过电流加热，将所述颗粒物浓度测量区域的燃烧清除，使所述第一电极和所述第二电极之间恢复为绝缘高阻态；优选地，在加热过程中，还测量第二测量端子和第二加热端子之间的电压，以及第二测量端子和第三测温端子之间的电压，得到第二电极上的电压并根据电流测算第二电极的电阻，利用加热电极的电阻温度特性，来实现检测加热过程中对芯片的测温，并根据测温情况控制芯片的温度和升温速率不超过设定阈值，以避免升温对芯片带来不良影响，优选地，温度的设定阈值在800℃。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种用于气体颗粒物浓度测量的芯片及具有该芯片的传感器，包括设置在芯片基板的颗粒物浓度测量区域上的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极之间具有设定的间距，且初始状态下所述第一电极和所述第二电极之间为绝缘高阻态，当被测气体中颗粒物物落在芯片表面的测量区域上时，两电极之间的电阻会减小，由于该电阻的变化快慢程度与颗粒物浓度是相关的，通过测量一定时间内该电阻的变化特性就可以表征被测气体中颗粒物的含量。优选方案中，经设计使第二电极兼为测量电极和加热电极，当测量完成后，给第二电极加电流使第二电极发热，芯片表面测量区域的颗粒物被燃烧清除，又可以再次测量。本专利技术实施例的芯片及传感器具有检测可靠，长期稳定性好，体积小，可自动恢复等优点，可以装在车辆等移动设备或其它有颗粒物检测要求的场所。附图说明图1为本专利技术一种实施例的芯片立体结构示意图；图2a和图2b为本专利技术一种实施例的正面和反面的电极布线示意图；图3为本专利技术一种实施例的电极接线原理图；图4为本专利技术一种实施例中两电极间的电阻与测量时间的关系示意图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。参阅图1至图4，在一种实施例中，一种用于气体颗粒物浓度测量的芯片，包括基板03和设置在所述基板03上的颗粒物浓度测量区域的第一电极01和第二电极02，所述第一电极01的第一端和所述第二电极02的第一端分别通过第一导线1和第二导线2连接第一测量端子c和第二测量端子a，所述第一测量端子c和所述第二测量端子a用于连接外部的测量控制电路，所述第一电极01和所述第二电极02之间具有设定的间距，在无颗粒物沉积的初始状态下所述第一电极01和所述第二电极02之间为绝缘高阻态，当被测气体中的颗粒物落在所述颗粒物浓度测量区域上时，所述第一电极01和所述第二电极02之间的电阻减小，被测气体颗粒物浓度由测量控制电路测量设定时间内所述第一电极01和所述第二电极02之间的电阻的变化特性来确定。在优选的实施例中，所述基板03为氧化铝陶瓷基板03，所述第一电极01和所述第二电极02为Pt材料的电极。在优选的实施例中，所述第一电极01和所述第二电极02之间的间距为30到60μm。参阅图1、图2a和图3，在优选的实施例中，所述第一电极01和所述第二电极02在所述颗粒物浓度测量区域呈平行的环状(如图1和图2a所示)或梳齿状(如图3所示)分布。参阅图1至图3，在优选的实施例中，所述第一电极01为测量电极，所述第二电极02兼为测量电极和加热电极，所述第二电极02的第二端通过第三导线3连接第二加热端子d，所述所述第二加热端子d和所述第二测量端子a之间通电时加热所述第二电极02，将所述颗粒物浓度测量区域的燃烧清除，使所述第一电极01和所述第二电极02之间恢复为绝缘高阻态。参阅图1至图3，在优选的实施例中，所述第一电极01、所述第二电极02、所述第一导线1、所述第二导线2、第一测量端子c以及第二测量端子a设置在所述基板03的正面，所述第三导线3和所述第二加热端子d位于所述基板03的背面，所述第二电极02的第二端通过所述基板03上的过孔与所述第三导线3连接。参阅图1至图3，在优选的实施例中，所述第二导线2与所述第三导线3的电阻相同，所述第二电极02的第一端还通过第四导线4连接第三测温端子b，优选地，所述第四导线4和所述第三测温端子b位于所述基板03的背面，所述第二电极02的第一端通过所述基板03上的过孔与所述第四导线4连接。较佳地，第一至第四导线4在所述基板03的长度方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于气体颗粒物浓度测量的芯片，其特征在于,包括基板和设置在所述基板上的颗粒物浓度测量区域的第一电极和第二电极，所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端分别通过第一导线和第二导线连接第一测量端子和第二测量端子，所述第一测量端子和所述第二测量端子用于连接外部的测量控制电路，所述第一电极和所述第二电极之间具有设定的间距，在初始状态下所述第一电极和所述第二电极之间为绝缘高阻态，当被测气体中的颗粒物落在所述颗粒物浓度测量区域上时，所述第一电极和所述第二电极之间的电阻减小，被测气体颗粒物浓度由测量控制电路测量设定时间内所述第一电极和所述第二电极之间的电阻的变化特性来确定。

【技术特征摘要】
1.一种用于气体颗粒物浓度测量的芯片，其特征在于,包括基板和设置在所述基板上的颗粒物浓度测量区域的第一电极和第二电极，所述第一电极的第一端和所述第二电极的第一端分别通过第一导线和第二导线连接第一测量端子和第二测量端子，所述第一测量端子和所述第二测量端子用于连接外部的测量控制电路，所述第一电极和所述第二电极之间具有设定的间距，在初始状态下所述第一电极和所述第二电极之间为绝缘高阻态，当被测气体中的颗粒物落在所述颗粒物浓度测量区域上时，所述第一电极和所述第二电极之间的电阻减小，被测气体颗粒物浓度由测量控制电路测量设定时间内所述第一电极和所述第二电极之间的电阻的变化特性来确定。2.如权利要求1所述的芯片，其特征在于,所述基板为氧化铝陶瓷基板，所述第一电极和所述第二电极为Pt材料的电极。3.如权利要求1或2所述的芯片，其特征在于,所述间距为30到60μm。4.如权利要求1至3任一项所述的芯片，其特征在于,所述第一电极和所述第二电极在所述颗粒物浓度测量区域呈平行的环状或梳齿状分布。5.如权利要求1至4任一项所述的芯片，其特征在于,所述第一电极为测量电极，所述第二电极兼为测量电极和加热电极，所述第二电极的第二端通过第三导线连接第二加热端子，所述第二加热端子和所述第二测量端子之间通电时加热所述第二电极，将所述颗粒物浓度测量区域的燃烧清除，使所述第一电极和所述第二电极之间恢复为绝缘高阻态。6.如权利要求5所述的芯片，其特征在于,所述第一电极、所述第二电极、所述第一导线、所述第二导线、第一测量端子以及第二测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李纯钢，
申请(专利权)人：深圳市森世泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44