【技术实现步骤摘要】
一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器及其制备方法
本专利技术涉及一种分压型氧传感器及其制备方法。
技术介绍
氧气传感器是保证密闭环境中氧气浓度控制的关键元器件。随着密闭环境工作时间的变化，氧气浓度就会不断地变化。当氧气浓度降低或升高时，供氧系统控制向密闭环境中通入氧气的量，保证人员能够获得充足的氧气。目前，分压型氧传感器存在某些缺点和不足，如旁热式加热丝采用绕制工艺制作难以控制绕制间隙，加热丝的一致性较差，并且长时间使用易发生热应力变形使温场分布发生变化。旁热式的加热器结构(如图1)也存在传热效率低、加热器体积大、温场分布不均、耐力学冲击振动能力差的不足，这些均会造成传感器的测试精度大幅下降，甚至造成传感器失效。旁热式加热丝的制造方法困难、抗力学冲击差、体积大的问题，难以实现高精度、高可靠的氧浓度测量，限制了氧传感进一步发展。陶瓷共烧工艺技术主要包括了流延、冲孔、丝网印刷、叠片、等静压、切割、烧结等，经由多年工艺技术发展，工艺过程已经成熟。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的分压型氧传感器传热效率低、加热器体积大、温场分布不均、耐力学冲击振动能力差的技术问题，而提供一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器及其制备方法。本专利技术的带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器是由芯体6和陶瓷加热器5组成；所述的芯体6是由两个氧化铝过滤片6-1、两个氧化锆固体电解质陶瓷片6-2和三个铂电极6-3组成；所述的氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2均为圆形，且氧化铝过滤...
【技术保护点】
1.一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器，其特征在于带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器是由芯体(6)和陶瓷加热器(5)组成；/n所述的芯体(6)是由两个氧化铝过滤片(6-1)、两个氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)和三个铂电极(6-3)组成；所述的氧化铝过滤片(6-1)和氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)均为圆形，且氧化铝过滤片(6-1)和氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)的直径相等；/n所述的铂电极(6-3)是由铂环(6-3-2)和铂引脚(6-3-1)组成；所述的铂引脚(6-3-1)的一端与铂环(6-3-2)固定；所述的铂电极(6-3)为一体结构；/n芯体(6)是按照氧化铝过滤片(6-1)、铂电极(6-3)、氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)、铂电极(6-3)、氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)、铂电极(6-3)和氧化铝过滤片(6-1)的顺序从上至下依次堆叠固定组成；三个铂电极(6-3)之间呈120°夹角；所述的铂环(6-3-2)的圆心与氧化铝过滤片(6-1)的圆心和氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)的圆心在一条直线上；两个氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)与中间夹着的一个铂电极(6-3)密封使...
【技术特征摘要】
1.一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器，其特征在于带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器是由芯体(6)和陶瓷加热器(5)组成；
所述的芯体(6)是由两个氧化铝过滤片(6-1)、两个氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)和三个铂电极(6-3)组成；所述的氧化铝过滤片(6-1)和氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)均为圆形，且氧化铝过滤片(6-1)和氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)的直径相等；
所述的铂电极(6-3)是由铂环(6-3-2)和铂引脚(6-3-1)组成；所述的铂引脚(6-3-1)的一端与铂环(6-3-2)固定；所述的铂电极(6-3)为一体结构；
芯体(6)是按照氧化铝过滤片(6-1)、铂电极(6-3)、氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)、铂电极(6-3)、氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)、铂电极(6-3)和氧化铝过滤片(6-1)的顺序从上至下依次堆叠固定组成；三个铂电极(6-3)之间呈120°夹角；所述的铂环(6-3-2)的圆心与氧化铝过滤片(6-1)的圆心和氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)的圆心在一条直线上；两个氧化锆固体电解质陶瓷片(6-2)与中间夹着的一个铂电极(6-3)密封使得铂环(6-3-2)中间的空心部分形成一个密闭腔室；
所述的陶瓷加热器(5)是由引出端层(1)、第一加热丝层(2)、第二加热丝层(3)和第三加热丝层(4)组成；所述的引出端层(1)、第一加热丝层(2)、第二加热丝层(3)和第三加热丝层(4)的基体均为长方体结构且四个长方体的尺寸完全相同，在每个基体上表面的中心处均有一个通孔且孔径相等；
所述的引出端层(1)的第一陶瓷基体(1-6)的上表面通孔边沿处均匀分布三个引出端(1-3)，引出端层1的第一陶瓷基体(1-6)的上表面还分别设置有第一引出线焊盘(1-1)和第二引出线焊盘(1-2)，第一引出线焊盘(1-1)和第二引出线焊盘(1-2)靠近第一陶瓷基体(1-6)的同一个边；从第一引出线焊盘(1-1)的上表面中心处至第一陶瓷基体(1-6)的下表面之间设置有导电金属；从第二引出线焊盘(1-2)的上表面中心处至第一陶瓷基体(1-6)的下表面之间设置有导电金属；
所述的第一加热丝层(2)的第二陶瓷基体(2-5)的上表面通孔边沿处设置第一圆弧形加热丝(2-4)；第一加热丝层(2)的第二陶瓷基体(2-5)的上表面还设置有第三引出线焊盘(2-1)、第四引出线焊盘(2-3)和第五引出线焊盘(2-2)；第一圆弧形加热丝(2-4)的两端分别与第三引出线焊盘(2-1)和第四引出线焊盘(2-3)连接；从第三引出线焊盘(2-1)的上表面中心处至第二陶瓷基体(2-5)的下表面之间设置有导电金属；从第四引出线焊盘(2-3)的上表面中心处至第二陶瓷基体(2-5)的下表面之间设置有导电金属；从第五引出线焊盘(2-2)的上表面中心处至第二陶瓷基体(2-5)的下表面之间设置有导电金属；
所述的第二加热丝层(3)的第三陶瓷基体(3-5)的上表面通孔边沿处设置第二圆弧形加热丝(3-4)；第二加热丝层(3)的第三陶瓷基体(3-5)的上表面还设置有第六引出线焊盘(3-1)、第七引出线焊盘(3-3)和第八引出线焊盘(3-2)；第二圆弧形加热丝(3-4)的两端分别与第六引出线焊盘(3-1)和第七引出线焊盘(3-3)连接；从第六引出线焊盘(3-1)的上表面中心处至第三陶瓷基体(3-5)的下表面之间设置有导电金属；从第七引出线焊盘(3-3)的上表面中心处至第三陶瓷基体(3-5)的下表面之间设置有导电金属；从第八引出线焊盘(3-2)的上表面中心处至第三陶瓷基体(3-5)的下表面之间设置有导电金属；
所述的第三加热丝层(4)的第四陶瓷基体(4-4)的上表面通孔边沿处设置第三圆弧形加热丝(4-1)；第三加热丝层(4)的第四陶瓷基体(4-4)的上表面还设置有第九引出线焊盘(4-2)和第十引出线焊盘(4-3)；第三圆弧形加热丝(4-1)的两端分别与第九引出线焊盘(4-2)和第十引出线焊盘(4-3)连接；从第九引出线焊盘(4-2)的上表面中心处至第四陶瓷基体(4-4)的下表面之间设置有导电金属；从第十引出线焊盘(4-3)的上表面中心处至第四陶瓷基体(4-4)的下表面之间设置有导电金属；
所述的陶瓷加热器(5)是按照引出端层(1)、第一加热丝层(2)、第二加热丝层(3)和第三加热丝层(4)的顺序从上至下依次堆叠固定组成；第一引出线焊盘(1-1)上表面的中心与第三引出线焊盘(2-1)上表面的中心在一条竖直直线上；第四引出线焊盘(2-3)上表面的中心与第七引出线焊盘(3-3)上表面的中心在一条竖直直线上；第六引出线焊盘(3-1)上表面的中心与第九引出线焊盘(4-2)上表面的中心在一条竖直直线上；第十引出线焊盘(4-3)上表面的中心、第八引出线焊盘(3-2)上表面的中心、第五引出线焊盘(2-2)上表面的中心和第二引出线焊盘(1-2)上表面的中心在一条竖直直线上；第三引出线焊盘(2-1)与第六引出线焊盘(3-1)错开设置；第十引出线焊盘(4-3)与第七引出线焊盘(3-3)错开设置；
所述的芯体(6)设置在陶瓷加热器(5)的中心通孔中，三根铂丝将三个铂引脚(6-3-1)与三个引出端(1-3)分别连接；芯体(6)与陶瓷加热器(5)之间的孔隙通过高温封接玻璃密封填满形成一体结构。
2.根据权利要求1所述的一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器，其特征在于所述的第一圆弧形加热丝(2-4)、第二圆弧形加热丝(3-4)和第三圆弧形加热丝(4-1)的圆心角均为270°～330°。
3.根据权利要求1所述的一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器，其特征在于所述的第一陶瓷基体(1-6)、第二陶瓷基体(2-5)、第三陶瓷基体(3-5)和第四陶瓷基体(4-4)均为氧化铝基体，且厚度均为0.35mm～1mm。
4.根据权利要求1所述的一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器，其特征在于所述的引出端(1-3)为Pt、Au或Ag；引出线焊盘均为Pt、Au或Ag；圆弧形加热丝均为Pt、Au或Ag。
5.根据权利要求1所述的一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器，其特征在于所述的氧化铝过滤片(6...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，刘玺，文吉延，程振乾，金鹏飞，王永刚，刘继江，尹春岳，周明军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十九研究所，
类型：发明
国别省市：黑龙;23
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