一种氮氧化物传感器制造技术

本发明专利技术公开一种氮氧化物传感器，包括依次层叠设置和共烧结而成的第一固体电解质层、第二固体电解质层、第一绝缘层和第二绝缘层；第一绝缘层和第二绝缘层均为氧化铝陶瓷；第一固体电解质层背离第二固体电解质层的一侧设有公共电极，第一固体电解质层朝向第二固体电解质层的一侧设有第一主泵电极和第一辅助泵电极，第二固体电解质层朝向第一固体电解质层的一侧设有第二主泵电极、第二辅助泵电极以及测量泵电极，第二固体电解质层朝向第一绝缘层的一侧设有参比电极，第二绝缘层朝向所述第一绝缘层的一侧设有加热器。本技术方案，解决了所述氮氧化物传感器的绝缘问题，同时，抗震性能好、启动快、测量精度高。好、启动快、测量精度高。好、启动快、测量精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种氮氧化物传感器


[0001]本专利技术涉及气体传感器
，特别涉及一种氮氧化物传感器。

技术介绍

[0002]氮氧化物传感器是汽车尾气监测与排放控制系统的重要部件，主要用于实时准确测量汽车尾气中的氮氧化物浓度。目前，汽车市场广泛应用的氮氧化物传感器由日本NGK公司制造(专利文件：US09631999B2，US09927413B2，EP0878709A2)，该传感器由氧化钇稳定氧化锆(YSZ)陶瓷组成，Pt加热器置于YSZ陶瓷基体之间。为了避免YSZ陶瓷基体在高温和12伏加热电压下的短路现象，必须在Pt加热器与YSZ陶瓷基体之间增加纯氧化铝绝缘层，包括Pt加热器引脚的过孔内壁，这就增加了制备技术难度，降低了传感器的合格率，而且绝缘缺陷也直接影响氮氧化物传感器的使用寿命。此外，YSZ陶瓷的热导率较低，热膨胀系数较大，抗热震性能较差，为了防止氮氧化物传感器因为热冲击而机械失效，一般在冷启动时避免使用过高的加热功率，这就导致氮氧化物传感器的冷启动时间较长。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是提出一种氮氧化物传感器，旨在解决现有技术存在的绝缘失效、抗热震性能差和启动慢等问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提出的氮氧化物传感器包括依次层叠设置和共烧结而成的第一固体电解质层、第二固体电解质层、第一绝缘层和第二绝缘层；所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均为氧化铝陶瓷；所述第一固体电解质层背离所述第二固体电解质层的一侧设有公共电极，所述第一固体电解质层朝向所述第二固体电解质层的一侧设有第一主泵电极和第一辅助泵电极，所述第二固体电解质层朝向所述第一固体电解质层的一侧设有第二主泵电极、第二辅助泵电极以及测量泵电极，所述第二主泵电极和所述第二辅助泵电极分别对应所述第一主泵电极和所述第一辅助泵电极的位置设置，所述第一主泵电极与所述第二主泵电极相连通，所述第一辅助泵电极与所述第二辅助泵电极相连通，所述第二固体电解质层朝向所述第一绝缘层的一侧设有参比电极，所述第二绝缘层朝向所述第一绝缘层的一侧设有加热器，所述加热器用于加热所述公共电极、所述第一主泵电极、所述第一辅助泵电极、所述第二主泵电极、所述第二辅助泵电极、所述测量泵电极以及所述参比电极。
[0005]可选地，所述第二固体电解质层朝向所述第一绝缘层的一侧设有与所述参比电极连接的参比电极引线，所述第二绝缘层朝向所述第一绝缘层的一侧设有与所述加热器连接的加热器正极引线、加热器负极引线以及加热器测温线。
[0006]可选地，所述第二绝缘层背离所述加热器的一侧设有参比电极引脚、正加热电极引脚、负加热电极引脚以及测温线引脚；所述参比电极引脚、所述正加热电极引脚、所述负加热电极引脚以及所述测温线引脚分别对应与所述参比电极引线、所述加热器正极引线、所述加热器负极引线以及所述加热器测温线连接。
[0007]可选地，所述氮氧化物传感器还包括主泵电极引脚、辅助泵电极引脚、公共电极引
脚以及测量泵电极引脚，所述主泵电极引脚、所述辅助泵电极引脚、所述公共电极引脚以及所述测量泵电极引脚分别对应与所述第二主泵电极、所述第二辅助泵电极、所述公共电极以及所述测量泵电极连接；
[0008]其中，所述主泵电极引脚、所述辅助泵电极引脚、所述公共电极引脚以及所述测量泵电极引脚设置于所述第一固体电解质层背离所述第二固体电解质层的一侧；或者，
[0009]所述氮氧化物传感器还包括设置于第一固体电解质层背离所述第二固体电解质层的一侧的辅助结构层，所述主泵电极引脚、所述辅助泵电极引脚、所述公共电极引脚以及所述测量泵电极引脚设置于所述辅助结构层背离所述第一固体电解质层的一侧。
[0010]可选地，所述辅助结构层朝向所述第一固体电解质层的一侧有公共电极气体通道，所述辅助结构层上设有公共电极通气孔，且所述公共电极气体通道和所述公共电极通气孔均对应所述公共电极的位置设置，所述公共电极气体通道供待测气氛通过，所述公共电极通气孔与待测气氛相连通。
[0011]可选地，所述辅助结构层为3％mol～10％mol氧化钇稳定氧化锆陶瓷或者氧化铝陶瓷或者它们的复合物。
[0012]可选地，所述第一绝缘层朝向所述第二固体电解质层的一侧设有用于供空气通过的参比气道，且所述参比气道对应所述参比电极的位置设置，所述参比气道与空气相连通。
[0013]可选地，所述公共电极背离所述第一固体电解质层的一侧覆盖有第一保护层；所述第一主泵电极和所述第一辅助泵电极朝向所述第二固体电解质层的一侧覆盖有第二保护层，所述第二主泵电极、所述第二辅助泵电极和所述测量泵电极朝向所述第一固体电解质层的一侧覆盖有第三保护层，所述第二保护层所述第三保护层之间设有泵电极扩散障，所述泵电极扩散障用于供待测气氛通过。
[0014]可选地，所述参比电极朝向所述第一绝缘层的一侧覆盖有第四保护层，所述第一保护层、所述第二保护层、所述第三保护层以及所述第四保护层均为多孔氧化锆层或多孔氧化铝层。
[0015]可选地，所述第一固体电解质层和所述第二固体电解质层均为3％mol～10％mol氧化钇稳定氧化锆陶瓷。
[0016]本专利技术的技术方案中，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层为氧化铝陶瓷，可以避免Pt加热器在YSZ对称层内过孔时产生的需要在其内壁上配置氧化铝绝缘层的问题，绝缘效果好，降低了制备难度，提高了传感器的合格率，所述第一固体电解质层、所述第二固体电解质层、所述第一绝缘层和所述第二绝缘层依次层叠设置和共烧结，且将所述公共电极、所述第一主泵电极、所述第一辅助泵电极、所述第二主泵电极、所述第二辅助泵电极、所述测量泵电极、所述参比电极、所述加热器依托所述第一固体电解质层、所述第二固体电解质层、所述第一绝缘层和所述第二绝缘层设置，结构整体性较好，抗震性能好，同时，所述氮氧化物传感器结构紧凑，提高了加热器的加热效率，避免了冷启动时间过长，所述氮氧化物传感器的主泵电极由所述第一主泵电极和所述第二主泵电极形成，所述氮氧化物传感器的辅助泵电极由所述第一辅助泵电极和所述第二辅助泵电极形成，使所述氮氧化物传感器的主泵电极和所述辅助泵电极对应的腔室内，氧分压较为一致，提高测量精度，因此，本技术方案，解决了所述氮氧化物传感器的绝缘问题，同时，抗震性能好、启动快、测量精度高。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术提供的氮氧化物传感器的第一实施例装配示意图；
[0019]图2为图1中氮氧化物传感器的截面示意图；
[0020]图3为本专利技术提供的氮氧化物传感器的第二实施例装配示意图；
[0021]图4为图3中氮氧化物传感器的截面示意图。
[0022]附图标号说明：
[0023][0024][0025]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮氧化物传感器，其特征在于，所述氮氧化物传感器包括依次层叠设置和共烧结而成的第一固体电解质层、第二固体电解质层、第一绝缘层和第二绝缘层；所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均为氧化铝陶瓷；所述第一固体电解质层背离所述第二固体电解质层的一侧设有公共电极，所述第一固体电解质层朝向所述第二固体电解质层的一侧设有第一主泵电极和第一辅助泵电极，所述第二固体电解质层朝向所述第一固体电解质层的一侧设有第二主泵电极、第二辅助泵电极以及测量泵电极，所述第二主泵电极和所述第二辅助泵电极分别对应所述第一主泵电极和所述第一辅助泵电极的位置设置，所述第一主泵电极与所述第二主泵电极相连通，所述第一辅助泵电极与所述第二辅助泵电极相连通，所述第二固体电解质层朝向所述第一绝缘层的一侧设有参比电极，所述第二绝缘层朝向所述第一绝缘层的一侧设有加热器，所述加热器用于加热所述公共电极、所述第一主泵电极、所述第一辅助泵电极、所述第二主泵电极、所述第二辅助泵电极、所述测量泵电极以及所述参比电极。2.如权利要求1所述的氮氧化物传感器，其特征在于，所述第二固体电解质层朝向所述第一绝缘层的一侧设有与所述参比电极连接的参比电极引线，所述第二绝缘层朝向所述第一绝缘层的一侧设有与所述加热器连接的加热器正极引线、加热器负极引线以及加热器测温线。3.如权利要求2所述的氮氧化物传感器，其特征在于，所述第二绝缘层背离所述加热器的一侧设有参比电极引脚、正加热电极引脚、负加热电极引脚以及测温线引脚；所述参比电极引脚、所述正加热电极引脚、所述负加热电极引脚以及所述测温线引脚分别对应与所述参比电极引线、所述加热器正极引线、所述加热器负极引线以及所述加热器测温线连接。4.如权利要求3所述的氮氧化物传感器，其特征在于，所述氮氧化物传感器还包括主泵电极引脚、辅助泵电极引脚、公共电极引脚以及测量泵电极引脚，所述主泵电极引脚、所述辅助泵电极引脚、所述公共电极引脚以及所述测量泵电极引脚分别对应与所述第二主泵电极、所述第二辅助泵电极、所述公共电极以及所述测量泵电极连接；其中，所述主泵电极引...

【专利技术属性】
技术研发人员：占忠亮，
申请(专利权)人：中国科学技术大学先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：