煤烟传感器制造技术

本发明专利技术涉及基于单片带状导体结构的煤烟传感器、用于测量煤烟的方法、和导热体芯片在煤烟测量中的使用。为此，本发明专利技术以所强调的变量尤其是特有变量的敏感度为基础。根据本发明专利技术，提供了电子煤烟传感器，其中至少一个芯片配备有至少一个单片带状导体，该单片带状导体尤其是具有两个端子盘，并且所述煤烟传感器具有适合于确定表面上所强调的或特定改变的煤烟确定装置。本发明专利技术方法特征在于煤烟沉积物引起所强调的变量的改变，尤其是芯片的热特性或电参数的改变，以及特征在于确定所述变量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于单片带状导体结构的煤烟传感器、用于测量煤 烟的方法、和用于煤烟测量的导热体芯片的使用。
技术介绍
DE19959870A1描述了一种煤烟传感器，该煤烟传感器使用加热 元件把煤烟加热到燃点并使用温度传感器对温升进行分析来作为煤 烟颗粒的燃烧量的直接测量值。该间接测量的一个缺点是缺乏再现 性。必须知道在排放系统中的流状况以便能够根据温升导出信息。而 且，该元件非常复杂的三维结构非常易于发生故障并且很昂贵。根据DE3304846，对覆盖了煤烟的加热表面与根本无煤烟的加热 表面的加热功率进行比较。DE10331838涉及一种具有用于沉积煤烟的粗糙传感器表面的传 感器元件，其中传感器主体的热质量被确定为其煤烟污染的测量值。 为此，该传感器借由电阻器结构来加热，并且使用相同的电阻器结构 来记录传感器主体的温度。在上面引用的所有方法中，为了使测量结果比其它结果占优势，尽可能快地测量大变量的小变化。本质上这与大量变量的变化相关， 尤其是与由煤烟沉积所引起的传感器质量的微小增加相关。如此测量的这些结果根本上以由于煤烟沉积而带来的传感器质量的改变为基 础。
技术实现思路
本专利技术的目的是允许对煤烟颗粒做出可再现的定性和定量的报 告，尤其是甚至关于煤烟颗粒的质量和大小以便能够评估煤烟颗粒过 滤器的装满度和功能。为达到此目的，考虑了所强调的变量尤其是特有变量的敏感度。 对于方法，考虑了被煤烟沉积改变的所强调的变量的测量。对于设备， 实现了针对改善检测煤烟对所强调变量的影响的敏感度增加。优选的 是，以导热体尤其是以一个或两个导热体进行直接煤烟测量。独立权 利要求的主题是针对传感器、以导热体进行煤烟测量的方法、以及导 热体在煤烟测量中的使用的相应解决手段。在从属权利要求中定义了 优选实施例。相关的是，可再现的测量需要所测量变量的清楚改变。所强调 的变量尤其是芯片的特定变量比根据以大量结果为基础的现有技术 的测量更适合本目的。基于改变的表面性质的结果和光学地或关于导 热体地(例如，借由绝缘体或电学地、尤其是关于散射场)改变表面 的结果，是以用于根据本专利技术的解决手段的所强调的及特定的变量为 基础的。光学变化来自于金属表面的煤烟覆盖，不断增加的煤烟运动 通过该光学变化而趋向于形成黑体。因此，对于导热体，其表面的发 射性能改变，从而供给能量与发射能量之间的可测量的温度平衡也改 变。在陶瓷表面上，煤烟运动以热绝缘方式作用并在该过程中导致温 度性能发生变化。煤烟沉积在电极结构上起到电介质作用，减小了带 状导体的绝缘性并减小了电极结构的电阻值。在这点上，已经发现煤 烟覆盖层对特定电性质有显著影响，可以使具有足够表面的芯片的冷 却明显地取决于煤烟污染，以及煤烟覆盖层的燃烧对温度曲线有显著 影响。为了设置或校准煤烟传感器，相对于参考值或参考曲线或比较 测量来平衡使用测量单元所确定的信号。在导热体上燃烧煤烟会增加该导热体的电阻值。可通过电路来 确定该电阻值。煤烟污染的程度可从该电阻值尤其是其时间曲线推 出。优选的是，确定了电阻值相对煤烟污染程度的特性曲线。该特性 曲线可以确定煤烟污染的程度。电子电路图尤其是导热体的电阻值可设计来依赖于煤烟覆盖 层，而煤烟覆盖层可由电阻值确定。这表示芯片的特性参数会发生改 变。在该过程中，改变了芯片特有的变量，即至少利用了本质上难以 在稳健条件下控制的温度相关性。如果煤烟减小了空气的绝缘效果， 则芯片电子电路图的特定电导率和/或芯片电子电路图的特定电阻值 改变极大。以此类推，煤烟减少了电阻器电路尤其是曲折形电阻器的 电阻值。电子电路图可由厚膜技术或薄膜技术来制造。利用薄膜技术可 由厚度小于lpm的层制造具有带状导体的电子电路图来具有小于 10pm的带宽度。在单片的设计中提供的电子电路图是连续电导体结构，其具备 电阻器尤其是导热体或测量电阻器的形式。相反，IDC结构不是设计成单片的。优选电路图是蛇形或曲折形的带状导体。在优选实施例中， 在带状导体的两个末端之间是逐渐变细的。宽大的末端被称为端子接触盘。在本专利技术的范围内，含有导热体的芯片被称为导热体芯片。与 传感器的煤烟污染类似，传感器最初发出的热越少，则加热了的导热 体传感器的电阻值和温度随时间相对减小得越多。该效应在电镀表面 的导热体传感器中十分显著。因此，其导热体无保护的芯片与其导热 体受白陶瓷保护的芯片相比，表现出更显著的温度和电阻值随煤烟污 染增多而减小。芯片被电镀的表面积越大，则煤烟污染效应的温度和 /或温度曲线减小越显著，从而芯片的电阻值和/或电阻值的时间曲线 减小也越显著。因此，在恒定的加热功率下电阻值随煤烟污染而减小。 通过镀金可获得尤为显著的效果。在应用高温时，铂或铱的温度稳定 性就变得有限。煤烟覆盖层还改变特定温度性能和特定的发射，尤其是导热体 的IR发射特性。在恒功率耗散下，增加的煤烟覆盖层与发射能力的 增加相关，导热体芯片的温度随发射能力增加而相应地下降。因此， 还可通过确定导热体的温度或导热体的发射特性来确定煤烟污染。煤烟的燃烧还影响能耗和温度。在去除煤烟的燃烧中，受煤烟 污染的导热体传感器的电阻值与未受煤烟污染状态相比增加了。如前 所述，未受煤烟污染的传感器能够耗散的热量越少，则该效果越显著。具有多个带状导体的煤烟传感器可设计来具有IDC结构。该电 阻器结构尤其可以是导热体或温度传感器。测量电阻值比导热体的电 阻值高10到100倍。基本上，其上可沉积煤烟的具有带状导体一一尤其是导热体一一的所有传感器都可用作煤烟传感器。作为本专利技术解决手段的方法和煤烟传感器是基于具有端子盘(terminal panel)和电端子的芯片的，所述芯片具有可根据煤烟的影响而改变的电性质，尤其是它的电阻值。优选的是，煤烟传感器是耐热的从而可用于汽车的排气装置。在这点上，铂薄膜技术在相应芯片制造中是经过了时间验证的。导热体和(如果适宜的话)其它功能结构可覆盖薄陶瓷膜，以进一步增加温度稳定性。在具有一个加热元件的优选实施例中，煤烟敏感芯片可通过燃 烧去除煤烟覆盖层来自我再生。在上下文中，加热元件可用于通过分析导热体性能中取决于煤烟覆盖的电效应或热效应来进行煤烟测量。 在具有两个加热电阻器的实施例中，通过相对测量可增加测量的再现性。尤其在具有两个加热电阻器的实施例中，通过燃烧可有差 异地去除煤烟覆盖层，不同的加热功率、能耗或温度差可用于煤烟分 析。在该上下文中，可通过为芯片装备两个加热电阻器来简单地增 加再现性。在该设置中，可以使用两个测量单元来互相平衡。通过相 隔一定距离放置两个各自具有一个测量装置的芯片(依次增加再现 性)可以使测量单元的相互影响最小化。附加的温度传感器有助于控制内燃机并从而有助于控制煤烟形 成或使煤烟减少。温度传感器通过与加热元件结合可被用来在以燃烧 去除煤烟的时候获得与煤烟的量和性质有关的信息。因此，发现小煤 烟颗粒燃烧的整体热量低于大煤烟颗粒燃烧的整体热量，并且与大煤 烟颗粒相比，在更低的温度下获得小煤烟颗粒的整体热量。温度传感器还可用来测量温度和/或制备导热体的根据时间的 温度曲线。在优选实施例中，其芯片只由耐高温材料(比如陶瓷基片，其 上印制了铂的曲折形结构)构成的煤烟传感器、以及其电源导线是加 铂套的铬含量在10%到30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量煤烟沉积物的方法，其依靠单片电子电路图尤其是使用薄膜技术制造成单片的电子电路图来进行测量，所述方法特征在于依靠由煤烟沉积物引起的所强调（特定的）参数的改变尤其是芯片热特性或电参数的改变来确定煤烟沉积物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔海因茨维南德，马蒂亚斯穆齐奥尔，蒂姆阿斯穆斯，卡尔海因茨乌尔里希，安德列亚斯奥格则瓦拉，迪特尔托伊施，
申请(专利权)人：贺利氏传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]