一种氧化锆型极限电流氧传感器制造技术

本发明专利技术涉及氧传感器领域，尤指一种氧化锆型极限电流氧传感器。本发明专利技术氧化锆型极限电流氧传感器主要包括封装外壳、导电柱、敏感元件、保温棉、导电铂丝，其中敏感陶瓷元件是由氧化锆、氧化铝、贵金属铂等通过HTCC高温共烧陶瓷工艺制备而成。其中，氧化锆是一种掺杂氧化钇稳定形成的固体电解质，在高温下具有高氧离子传导和低电子导电能力，贵金属铂是理想的催化材料，可以将氧分子还原成氧离子，并使其有效的迁移到氧化锆固体电解质层，即可作为催化剂又可兼做集流体。本发明专利技术生产成本低，可以更好的控制极限电流的大小，确保了氧传感器具有高的信号强度和信号灵敏度，从而提高氧浓度检测的范围，进而实现对氧浓度的全量程检测。进而实现对氧浓度的全量程检测。进而实现对氧浓度的全量程检测。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锆型极限电流氧传感器


[0001]本专利技术涉及氧传感器领域，尤指一种氧化锆型极限电流氧传感器。

技术介绍

[0002]氧化锆型极限电流氧传感器已经在例如工业、医疗、仓储、潜水、家用电器以及生物培养等多个行业及应用中使用了多年。氧化锆氧传感器通过化学反应，将氧信号转换成电信号，电信号的强弱及代表氧浓度的高低。常见的医疗用途包括通过对弥散制氧机制备氧气的监控进行闭环的控制，工业用途包括对管道、仪器等内部氧气浓度的测量、监控等对设备的工作进行控制。但目前的氧传感器生产成本高，难以控制极限电流的大小，检测氧浓度范围较窄，无法满足一些用户的对氧浓度全量程检测的要求。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供一种氧化锆型极限电流氧传感器，可以更好的控制极限电流的大小，确保了氧传感器具有高的信号强度和信号灵敏度，从而提高氧浓度检测的范围。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种氧化锆型极限电流氧传感器，包括透气网、敏感陶瓷元件、外壳、底座、导电柱、导电丝、固定玻璃釉、保温棉和绝缘玻璃釉，所述底座与外壳下端通过点焊固定，所述导电柱通过绝缘玻璃釉进行共烧与底座固定，并且一端位于外壳内，另一端延伸至外壳外部，所述敏感陶瓷元件设置在外壳内并且通过导电丝与导电柱导通连接，所述固定玻璃釉共烧于导电丝与敏感陶瓷元件之上，所述保温棉填充于外壳内部，所述外壳上端设有开口，所述透气网通过点焊与外壳开口位置固定。
[0005]进一步地，所述敏感陶瓷元件从上至下依次包括信号阳极、第一固体电解质、信号阴极、第二固体电解质、第三固体电解质、绝缘层和加热电极，所述第二固体电解质内设有空腔，所述第三固体电解质设有扩散孔，所述信号阳极通过印刷工艺固定在第一固体电解质表面，所述信号阴极通过印刷工艺固定在第二固体电解质空腔中。
[0006]其中，所述第一固体电解质、第二固体电解质、第三固体电解质由氧化锆烧结制成，所述氧化锆掺杂氧化钇摩尔百分比量为3-8％。
[0007]其中，所述扩散孔孔径的大小为10-1000um。
[0008]其中，所述信号阳极、信号阴极均由铂金掺杂氧化锆制成的多孔性透气材料，所述加热电极由纯度99.9％以上的铂金制成，所述绝缘层由纯度99.9％以上的氧化铝制成。
[0009]其中，所述信号阳极和加热电极分别设有固定玻璃釉，所述信号阳极和加热电极分别连接有导电丝。
[0010]进一步地，所述敏感陶瓷元件经过1-5小时的1400-1600℃的高温烧结而成。
[0011]进一步地，所述透气网为耐腐蚀透气网，为30-200目之间，所述外壳为耐腐蚀壳体，所述底座通过绝缘玻璃釉进行650-1350℃共烧固定导电柱，所述导电柱通过绝缘玻璃釉进行共烧固定底座内部，所述导电丝通过点焊到敏感陶瓷元件与导电柱之间。
[0012]进一步地，所述保温棉由石棉、莫来石纤维棉、氧化铝纤维棉中的一种或几种组成，其纤维直径为1-10um。
[0013]本专利技术的有益效果在于：本专利技术氧化锆型极限电流氧传感器主要包括封装外壳、导电柱、敏感元件、保温棉、导电铂丝，其中敏感陶瓷元件是由氧化锆、氧化铝、贵金属铂等通过HTCC高温共烧陶瓷工艺制备而成。其中，氧化锆是一种掺杂氧化钇稳定形成的固体电解质，在高温下具有高氧离子传导和低电子导电能力，贵金属铂是理想的催化材料，可以将氧分子还原成氧离子，并使其有效的迁移到氧化锆固体电解质层，即可作为催化剂又可兼做集流体。本专利技术氧化锆型极限电流氧传感器生产成本低，可以更好的控制极限电流的大小，确保了氧传感器具有高的信号强度和信号灵敏度，从而提高氧浓度检测的范围，进而实现对氧浓度的全量程检测。
附图说明
[0014]图1是本实施例的产品结构示意图。
[0015]图2是本实施例敏感陶瓷元件的结构示意图。
[0016]图3是本实施例的工作原理示意图。
[0017]图4是本实施例典型的扩散孔示意图。
[0018]图5是本实施例氧浓度检测量程为0-0.1％，其扩散孔直径为100-1000um，输出电流为0-350uA之间的氧传感器输出电流-氧浓度的典型曲线示意图。
[0019]图6是本实施例氧浓度检测量程为0-25％，其扩散孔直径为40-80um，输出电流为0-250uA之间的氧传感器输出电流-氧浓度的典型曲线示意图。
[0020]图7是本实施例氧浓度检测量程为0-96％，其扩散孔直径为10-30um，输出电流为0-480uA之间的氧传感器输出电流-氧浓度的典型曲线示意图。
[0021]附图标号说明：1.透气网；2.敏感陶瓷元件；21.信号阳极；22.第一固体电解质；23.信号阴极；24.第二固体电解质；241.空腔；25.第三固体电解质；251.扩散孔；26.绝缘层；27.加热电极；3.外壳；4.底座；5.导电柱；6.导电丝；7.固定玻璃釉；8.保温棉；9.绝缘玻璃釉。
具体实施方式
[0022]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
[0023]请参阅图1-2所示，本专利技术关于一种氧化锆型极限电流氧传感器，包括透气网1、敏感陶瓷元件2、外壳3、底座4、导电柱5、导电丝6、固定玻璃釉7、保温棉8和绝缘玻璃釉9，所述底座4与外壳3下端通过点焊固定，所述导电柱5通过绝缘玻璃釉9进行共烧与底座4固定，并且一端位于外壳3内，另一端延伸至外壳3外部，所述敏感陶瓷元件2设置在外壳3内并且通过导电丝6与导电柱5导通连接，所述固定玻璃釉7共烧于导电丝6与敏感陶瓷元件2之上，所述保温棉8填充于外壳3内部，所述外壳3上端设有开口，所述透气网1通过点焊与外壳3开口位置固定。
[0024]在本实施例中，所述敏感陶瓷元件2经过1-5小时的1400-1600℃的高温烧结而成，所述敏感陶瓷元件2从上至下依次包括信号阳极21、第一固体电解质22、信号阴极23、第二固体电解质24、第三固体电解质25、绝缘层26和加热电极27，所述第二固体电解质24内设有空腔241，所述第三固体电解质25设有扩散孔251，所述信号阳极21通过印刷工艺固定在第一固体电解质22上，所述信号阴极23通过印刷工艺固定在第二固体电解质24空腔241中。其中，所述第一固体电解质22、第二固体电解质24、第三固体电解质25由氧化锆烧结制成，所述氧化锆掺杂氧化钇摩尔百分比量为3-8％，所述扩散孔251孔径的大小为10-1000um，所述信号阳极21、信号阴极23均由铂金掺杂氧化锆制成的多孔性透气材料，所述加热电极27由纯度99.9％以上的铂金制成，所述绝缘层26由纯度99.9％以上的氧化铝制成，所述信号阳极21上端和加热电极27下端分别设有固定玻璃釉7，所述信号阳极21和加热电极27分别连接有导电丝6。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化锆型极限电流氧传感器，其特征在于：包括透气网、敏感陶瓷元件、外壳、底座、导电柱、导电丝、固定玻璃釉、保温棉和绝缘玻璃釉，所述底座与外壳下端通过点焊固定，所述导电柱通过绝缘玻璃釉进行共烧与底座固定，并且一端位于外壳内，另一端延伸至外壳外部，所述敏感陶瓷元件设置在外壳内并且通过导电丝与导电柱导通连接，所述固定玻璃釉共烧于导电丝与敏感陶瓷元件之上，所述保温棉填充于外壳内部，所述外壳上端设有开口，所述透气网通过点焊与外壳开口位置固定。2.根据权利要求1所述的一种氧化锆型极限电流氧传感器，其特征在于：所述敏感陶瓷元件从上至下依次包括信号阳极、第一固体电解质、信号阴极、第二固体电解质、第三固体电解质、绝缘层和加热电极，所述第二固体电解质设有空腔，所述第三固体电解质设有扩散孔，所述信号阳极通过印刷工艺固定在第一固体电解质表面，所述信号阴极通过印刷工艺固定在第二固体电解质空腔中。3.根据权利要求2所述的一种氧化锆型极限电流氧传感器，其特征在于：所述第一固体电解质、第二固体电解质、第三固体电解质由氧化锆烧结制成，所述氧化锆掺杂氧化钇摩尔百分比量为3-8％。4.根据权利要求2所述的一种氧化锆型极限电流氧传...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永文，胡沙沙，黄宗波，廖瑞楷，王志伟，
申请(专利权)人：深圳安培龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：