气体传感器以及气体传感器的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种气体传感器以及气体传感器的控制方法。将在第1动作时外加于预备氧浓度控制单元(106)的第1电压设定为Va，将在第2动作时外加于预备氧浓度控制单元(106)的第2电压设定为Vb，将在预备氧浓度控制单元(106)停止时被外加的电压设定为Voff时，则Voff

Gas Sensor and Control Method of Gas Sensor

【技术实现步骤摘要】
气体传感器以及气体传感器的控制方法
本专利技术涉及能够对被测定气体中的多种目标成分的各浓度进行测定的气体传感器以及气体传感器的控制方法。
技术介绍
国际公开第2017/222002号的目的在于提供一种气体传感器，其可以长期高精度地对排放气体那样的有未燃烧成分、氧的存在下所共存的多种成分(例如NO、NH3等)的浓度进行测定。为了达成这个目的，国际公开第2017/222002号所述的气体传感器具有:特定成分测定单元，其对测定室内的特定成分的浓度进行测定；预备氧浓度控制单元，其对预备调节室内的氧浓度进行控制；驱动控制单元，其对预备氧浓度控制单元的驱动以及停止进行控制；以及目标成分取得单元，其基于预备氧浓度控制单元的驱动时以及停止时的来自特定成分测定单元的传感器输出之差、以及各传感器输出的一者，来取得第1目标成分和第2目标成分的浓度。
技术实现思路
在国际公开第2017/222002号中，如上所述，基于预备氧浓度控制单元的驱动时以及停止时的来自特定成分测定单元的传感器输出之差、以及各传感器输出的一者，来取得第1目标成分和第2目标成分的浓度。预备氧浓度控制单元具有：固体电解质、和形成于该固体电解质的两面的2个电极，来构成1个电容器。特别是，在预备氧浓度控制单元的驱动时被外加的驱动电压与停止时被外加的停止电压(0V)之差呈较大的情况下，流动于预备氧浓度控制单元中的电流波形的下降和上升容易发生过冲(overshoot)，有可能成为噪音的原因。因此，考虑到了在波形稳定后读出数据，但是，到波形稳定为止会需要时间，感测到的响应性有可能下降。本专利技术是考虑到这种课题而完成的，其目的在于提供一种气体传感器以及气体传感器的控制方法，其中，针对可以长期高精度地对排放气体这样的有未燃烧成分、氧的存在下所共存的多种成分(例如NO、NH3等)的浓度进行测定的气体传感器，可以抑制噪音的发生，并且可以提高感测的响应性。本专利技术的第1方式为一种气体传感器，其具有:传感器元件，其具有至少由氧离子传导性的固体电解质构成的结构体、形成于所述结构体且能够供被测定气体导入的气体导入口、与所述气体导入口连通的氧浓度调节室、与所述氧浓度调节室连通的测定室、以及设置于所述气体导入口和所述氧浓度调节室之间且与所述气体导入口连通的预备调节室；氧浓度控制单元，其对所述氧浓度调节室内的氧浓度进行控制；温度控制单元，其对所述传感器元件的温度进行控制；特定成分测定单元，其对所述测定室内的特定成分的浓度进行测定；预备氧浓度控制单元，其具有所述固体电解质和形成于该固体电解质的两面的2个电极，并对所述预备调节室内的氧浓度进行控制；驱动控制单元，其对所述预备氧浓度控制单元进行控制；以及目标成分取得单元，其基于所述预备氧浓度控制单元的第1动作时的来自所述特定成分测定单元的传感器输出、和所述预备氧浓度控制单元的第2动作时的来自所述特定成分测定单元的传感器输出之间的差值、以及所述各传感器输出的一者，来取得第1目标成分和第2目标成分的浓度，其中，当将在所述第1动作时外加于所述预备氧浓度控制单元的第1电压设定为Va，将在所述第2动作时外加于所述预备氧浓度控制单元的第2电压设定为Vb，将在所述预备氧浓度控制单元停止时被外加的电压设定为Voff时，Voff<Va<Vb。由此，根据上述气体传感器，可以长期高精度地对排放气体这样的有未燃烧成分、氧的存在下所共存的多种成分(例如NO、NH3等)的浓度进行测定，从而可以抑制噪音的发生，并且可以提高感测的响应性。在本专利技术的第1方式中，优选为，将外加于所述预备氧浓度控制单元的电压的范围且是下述的电压的范围设定为第1电压范围，即：所述第2目标成分(NH3)以所述第2目标成分不变的状态通过所述预备调节室而到达所述氧浓度调节室内、且所述第1目标成分(NO)以所述第1目标成分不变的状态通过所述预备调节室而到达所述氧浓度调节室内的情形下的电压的范围，将外加于所述预备氧浓度控制单元的电压的范围且是下述的电压的范围设定为第2电压范围，即：所述第2目标成分(NH3)在所述预备调节室内转化为所述第1目标成分(NO)而到达所述氧浓度调节室内、且所述第1目标成分(NO)以所述第1目标成分不变的状态通过所述预备调节室而到达所述氧浓度调节室内的情形下的电压的范围，此时，所述第1电压Va包含在所述第1电压范围内，所述第2电压Vb包含在所述第2电压范围内。在本专利技术的第1方式中，在含有所述第1目标成分但不含有所述第2目标成分的第1被测定气体被供给的环境下，将所述电压Voff外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3off(1)，将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3va(1)，将所述第2电压Vb外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3vb(1)，在含有所述第2目标成分但不含有所述第1目标成分的第2被测定气体被供给的环境下，将所述电压Voff外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3off(2)，将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3va(2)，将所述第2电压Vb外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3vb(2)，则Ip3off(1)-Ip3va(1)＝ΔIp3(1)，Ip3off(2)-Ip3vb(2)＝ΔIp3(2)，在所述第2动作时将所述第2电压Vb外加于所述预备氧浓度控制单元，此时的|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|作为基准差值，在这种情形下，在所述第1动作时将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元而此时的|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|则为所述基准差值的1/2以下。优选为1/10以下，进一步优选为1/100以下。在本专利技术的第1方式中，在含有所述第1目标成分但不含有所述第2目标成分的第1被测定气体被供给的环境下，将所述电压Voff外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3off(1)，将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3va(1)，将所述第2电压Vb外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3vb(1)，在含有所述第2目标成分但不含有所述第1目标成分的第2被测定气体被供给的环境下，将所述电压Voff外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3off(2)，将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3va(2)，将所述第2电压Vb外加于所述预备氧浓度控制单元时的传感器输出设定为Ip3vb(2)，则Ip3off(1)-Ip3va(1)＝ΔIp3(1)，Ip3off(2)-Ip3vb(2)＝ΔIp3(2)，在这种情形下，在所述第1动作时将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元，此时的|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|为0.05μA以下。优选为0.01μA以下，进一步优选为0.001μA以下。在本专利技术的第1方式中，所述特定成分可以为NO，所述第1目标成分可以为NO，所述第2目标成分可以为NH3。本专利技术的第2方式为一种气体传感器的控制方法，所述气体传感器具有:传感器元件，其具有至少由氧离子传导性的固体电解质构成的结构体、形成于所述结构体且能够供被测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器，该气体传感器(10)具有:传感器元件(12)，其具有至少由氧离子传导性的固体电解质构成的结构体(14)、形成于所述结构体(14)且能够供被测定气体导入的气体导入口(16)、与所述气体导入口(16)连通的氧浓度调节室(18)、与所述氧浓度调节室(18)连通的测定室(20)、以及设置于所述气体导入口(16)和所述氧浓度调节室(18)之间且与所述气体导入口(16)连通的预备调节室(21)；氧浓度控制单元(100)，其对所述氧浓度调节室(18)内的氧浓度进行控制；温度控制单元(102)，其对所述传感器元件(12)的温度进行控制；特定成分测定单元(104)，其对所述测定室(20)内的特定成分的浓度进行测定；预备氧浓度控制单元(106)，其具有所述固体电解质和形成于该固体电解质的两面上的2个电极，并对所述预备调节室(21)内的氧浓度进行控制；驱动控制单元(108)，其对所述预备氧浓度控制单元(106)进行控制；以及目标成分取得单元(110)，其基于所述预备氧浓度控制单元(106)的第1动作时的来自所述特定成分测定单元(104)的传感器输出、和所述预备氧浓度控制单元(106)的第2动作时的来自所述特定成分测定单元(104)的传感器输出之间的差值、以及所述各传感器输出的一者，来取得第1目标成分和第2目标成分的浓度，所述气体传感器的特征在于，当将在所述第1动作时外加于所述预备氧浓度控制单元(106)的第1电压设定为Va，将在所述第2动作时外加于所述预备氧浓度控制单元(106)的第2电压设定为Vb，将在所述预备氧浓度控制单元(106)停止时被外加的电压设定为Voff时，则Voff<Va<Vb。...

【技术特征摘要】
2018.03.29 JP 2018-0649701.一种气体传感器，该气体传感器(10)具有:传感器元件(12)，其具有至少由氧离子传导性的固体电解质构成的结构体(14)、形成于所述结构体(14)且能够供被测定气体导入的气体导入口(16)、与所述气体导入口(16)连通的氧浓度调节室(18)、与所述氧浓度调节室(18)连通的测定室(20)、以及设置于所述气体导入口(16)和所述氧浓度调节室(18)之间且与所述气体导入口(16)连通的预备调节室(21)；氧浓度控制单元(100)，其对所述氧浓度调节室(18)内的氧浓度进行控制；温度控制单元(102)，其对所述传感器元件(12)的温度进行控制；特定成分测定单元(104)，其对所述测定室(20)内的特定成分的浓度进行测定；预备氧浓度控制单元(106)，其具有所述固体电解质和形成于该固体电解质的两面上的2个电极，并对所述预备调节室(21)内的氧浓度进行控制；驱动控制单元(108)，其对所述预备氧浓度控制单元(106)进行控制；以及目标成分取得单元(110)，其基于所述预备氧浓度控制单元(106)的第1动作时的来自所述特定成分测定单元(104)的传感器输出、和所述预备氧浓度控制单元(106)的第2动作时的来自所述特定成分测定单元(104)的传感器输出之间的差值、以及所述各传感器输出的一者，来取得第1目标成分和第2目标成分的浓度，所述气体传感器的特征在于，当将在所述第1动作时外加于所述预备氧浓度控制单元(106)的第1电压设定为Va，将在所述第2动作时外加于所述预备氧浓度控制单元(106)的第2电压设定为Vb，将在所述预备氧浓度控制单元(106)停止时被外加的电压设定为Voff时，则Voff<Va<Vb。2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，将外加于所述预备氧浓度控制单元(106)的电压的范围且是下述的电压的范围设定为第1电压范围，即：所述第2目标成分以所述第2目标成分不变的状态通过所述预备调节室(21)而到达所述氧浓度调节室(18)内、且所述第1目标成分以所述第1目标成分不变的状态通过所述预备调节室(21)而到达所述氧浓度调节室(18)内的电压范围，将外加于所述预备氧浓度控制单元(106)的电压的范围且是下述的电压的范围设定为第2电压范围，即：所述第2目标成分在所述预备调节室(21)内转化为所述第1目标成分而到达所述氧浓度调节室(18)内、且所述第1目标成分以所述第1目标成分不变的状态通过所述预备调节室(21)而到达所述氧浓度调节室(18)内的电压范围，此时，所述第1电压Va包含在所述第1电压范围内，所述第2电压Vb包含在所述第2电压范围内。3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，在含有所述第1目标成分但不含有所述第2目标成分的第1被测定气体被供给的环境下，将所述电压Voff外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3off(1)，将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3va(1)，将所述第2电压Vb外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3vb(1)，在含有所述第2目标成分但不含有所述第1目标成分的第2被测定气体被供给的环境下，将所述电压Voff外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3off(2)，将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3va(2)，将所述第2电压Vb外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3vb(2)，则Ip3off(1)-Ip3va(1)＝ΔIp3(1)，Ip3off(2)-Ip3vb(2)＝ΔIp3(2)，在所述第2动作时将所述第2电压Vb外加于所述预备氧浓度控制单元(106)，此时的|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|作为基准差值，在这种情形下，在所述第1动作时将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元(106)而此时的|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|则为所述基准差值的1/2以下。4.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，在含有所述第1目标成分但不含有所述第2目标成分的第1被测定气体被供给的环境下，将所述电压Voff外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3off(1)，将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3va(1)，将所述第2电压Vb外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3vb(1)，在含有所述第2目标成分但不含有所述第1目标成分的第2被测定气体被供给的环境下，将所述电压Voff外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3off(2)，将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3va(2)，将所述第2电压Vb外加于所述预备氧浓度控制单元(106)时的传感器输出设定为Ip3vb(2)，则Ip3off(1)-Ip3va(1)＝ΔIp3(1)，Ip3off(2)-Ip3vb(2)＝ΔIp3(2)，在这种情形下，在所述第1动作时将所述第1电压Va外加于所述预备氧浓度控制单元(106)而此时的|ΔIp3(1)-ΔIp3(2)|则为0.05μA以下。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的气体传感器，其特征在于，所述特定成分为NO，所述第1目标成分为NO，所述第2目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本拓，生驹信和，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP