專利名稱：氧化鋯基NO_x傳感器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋯基NOx傳感器及其制備方法，具體涉及一種用于通過電化學(xué)交流阻抗測試方法測試NOx濃度的傳感器及其制備方法。技術(shù)背景
隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加速，化石燃料消耗迅速增加，很多的有毒、有害的氣體被釋放到大氣中污染環(huán)境，其中最典型的一類，就是NOx氣體，它不僅會導(dǎo)致光化學(xué)煙霧以及酸雨、破壞臭氧層，還會對人類的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生副作用，出現(xiàn)脫發(fā)、喉嚨發(fā)炎、視力受損、呼吸系統(tǒng)抵抗力下降等癥狀。因此氮氧化物減排被列為環(huán)境保護的要求之一。減少NOx氣體排放的關(guān)鍵技術(shù)就是通過對NOx氣體進行準確的測量進而控制燃燒過程和脫硝裝置，降低 NOx排放。目前，NOx測試的技術(shù)主要有基于電化學(xué)原理的NOx測試技術(shù)和紅外光譜測試技術(shù)。其中紅外光譜技術(shù)雖可測試NOx氣體的濃度，但是由于測試儀器體積較大，難以實現(xiàn)在線實時測試。
目前基于電化學(xué)原理進行測試的NOx傳感器類型有采用直流技術(shù)的電動勢型 NOx傳感器和電流型NOx傳感器，這兩種傳感器各有其特點。但是也有不足之處，如電流型的NOx傳感器當NOx的濃度很低的時候，電流強度可能是納安，這時對傳感器后處理的電路的要求就很高了 ；采用電動勢型的NOx傳感器時，其長期使用的可靠性不足。
針對這種情況，本發(fā)明提出采用測試交流阻抗相位角的技術(shù)測試低濃度NOx的氧化鋯基NOx傳感器。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于NOx濃度測量控制的傳感器，尤其是涉及一種采用交流阻抗方法測試NOx濃度的傳感器及其制備方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用交流阻抗方法測試NOx濃度的傳感器及其制備方法，本發(fā)明制備的傳感器具有更低濃度檢測功能，且制備工藝簡單，能夠降低生產(chǎn)成本，節(jié)約資源。
一方面，本發(fā)明提供一種氧化鋯基NOx傳感器，所述傳感器包括加熱器、敏感體和Pt引線;
其中，所述加熱器是由氧化鋁基片和Pt加熱體組成；所述敏感體設(shè)置在絕緣層上、由Pt引線、氧化鋯層和金絲組成。
在本發(fā)明一個實施方式中，所述氧化鋁基片的厚度為O. 3 O. 5mm。
在本發(fā)明一個實施方式中，所述氧化鋯層的厚度為O. 01 O. 1mm。
在本發(fā)明一個實施方式中，所述金絲的直徑為O. 2 O. 5mm。
另一方面，本發(fā)明提供一種制備本發(fā)明所述氧化鋯基NOx傳感器的方法，所述方法包括
(I)提供第一和第二氧化鋁基片；
(2)在第一氧化鋁基片的表面上印刷Pt加熱體；
(3)在第二氧化鋁基片的表面上印刷第一和第二 Pt引線；
(4)將第一和第二氧化鋁基片疊層共燒，提供加熱器；
(5)在第一 Pt引線的一段上涂覆氧化鋯泥漿，烘干，并在1000 1200°C下燒結(jié) I 4小時；
(6)在氧化鋁/氧化鋯的表面纏繞金絲；
(7)在金絲/氧化鋯表面涂覆氧化鋯泥漿，烘干，并在1000 1200°C下燒結(jié)I 4小時；
(8)在金絲和第二 Pt引線表面涂覆金泥漿，烘干，并在700 1000°C下燒結(jié)I 4小時。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，采用厚膜絲網(wǎng)印刷在第一氧化鋯基片的表面上印刷 Pt加熱體。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，所述第一 Pt引線的一段上的氧化鋯泥漿烘干后在 1150 1250°C下燒結(jié)I 2小時。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，在氧化鋁/氧化鋯的表面纏繞金絲5 7周。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，所述金絲/氧化鋯表面涂覆的氧化鋯泥漿烘干后在1150 1250°C下燒結(jié)I 2小時。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，在金絲和第二 Pt引線表面上涂覆的金泥漿烘干后 800 900°C下燒結(jié)I 2小時。
具體的說，本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種采用交流阻抗方法測試NOx濃度的傳感器，包括加熱器、敏感體，所述的加熱器由加熱體和絕緣層構(gòu)成。本發(fā)明NOx傳感器工作時外加10 50mV的工作電壓VW和2_5v的加熱電壓VH，可檢測NOx 濃度范圍為O 500ppm，響應(yīng)時間小于2秒，適用于較低NOx濃度的檢測。


圖I是本發(fā)明一個實施方式中氧化鋯基NOx傳感器的示意圖。
圖2是本發(fā)明一個實施方式中氧化鋯基NOx傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，I為氧化錯,2為金絲,3為氧化錯,4為Pt引線,5為氧化招,6為Pt加熱體, 7為氧化招，8為Pt引腳。
圖3是采用本發(fā)明制備的NOx傳感器對不同N02濃度的測試結(jié)果。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。需要注意的是，本發(fā)明的內(nèi)容并不限于這些具體的實施方式。在不背離本發(fā)明背景和精神的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明的內(nèi)容的基礎(chǔ)上可以進行等價替換和修改，其內(nèi)容也包括在本發(fā)明要求保護的范圍內(nèi)。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用交流阻抗方法測試NOx濃度的傳感器及其制備方法，本發(fā)明制備的傳感器具有更低濃度檢測功能，且制備工藝簡單，能夠降低生產(chǎn)成本，節(jié)約資源。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種采用交流阻抗方法測試NOx濃度的傳感器，包括加熱器、敏感體和封裝層，所述的加熱器由加熱體和絕緣層構(gòu)成。敏感體是由設(shè)置在絕緣層上面的Pt引線、氧化鋯層、金絲共同組成。
所述的氧化鋁層的厚度為O. 3 O. 5mm。
所述的氧化鋯層的厚度為O. 01 O. 1mm。
所述的金絲的直徑為O. 2 O. 5mm。
上述的一種采用交流阻抗測試NOx濃度的傳感器的制備方法，包括以下步驟
采用公認的技術(shù)制備氧化鋁基片；
采用厚膜絲網(wǎng)印刷的技術(shù)在一片氧化鋁基片表面印刷Pt加熱體構(gòu)成加熱體；
在另一片氧化鋁基片的表面印刷Pt引線；
將兩片氧化鋁基片疊層共燒制備加熱體；
在加熱體表面的一根引線的一段涂覆氧化鋯泥漿，烘干，在1200°C下燒結(jié)2小時；
在氧化鋁/氧化鋯的表面纏繞金絲，3 7周；
在金絲/氧化鋯表面涂覆氧化鋯，烘干，在1200°C下燒結(jié)2小時；
在金絲和另一根Pt引線表面涂覆金泥漿，烘干，在800°C下燒結(jié)2小時。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的傳感器具有更低濃度檢測功能，且制備工藝簡單， 能夠降低生產(chǎn)成本，節(jié)約資源。本發(fā)明NOx傳感器工作時外加10 50mV的工作電壓VW和 2-5v的加熱電壓VH，可檢測NOx濃度范圍為O 500ppm，響應(yīng)時間小于2秒，適用于較低 NOx濃度的檢測。
實施例I
采用流延成型技術(shù)制備氧化鋁層的厚度為O. 3mm。采用厚膜絲網(wǎng)印刷的技術(shù)在一片氧化鋁基片表面印刷Pt加熱體構(gòu)成加熱體；在另一片氧化鋁基片的表面印刷Pt引線； 將這兩片氧化鋁基片疊層共燒制備加熱體。
在加熱體表面的一根引線的一段涂覆氧化鋯泥漿，烘干，在1200°C下燒結(jié)2小時； 在氧化鋁/氧化鋯的表面纏繞金絲5周；在金絲/氧化鋯表面涂覆氧化鋯，烘干，在1200°C 下燒結(jié)2小時；在金絲和另一根Pt引線表面涂覆金泥漿，烘干，在800°C下燒結(jié)2小時。其中氧化鋯層的厚度為O. 02mm，金絲的直徑為O. 2mm。
測試實施例采用本發(fā)明制備的NOx傳感器對不同N02濃度進行測試。從圖3中可以看出，I IOOHz時從O IOOOppm的N02是可以區(qū)分的。
這證明本發(fā)明提供一種采用交流阻抗方法測試NOx濃度的傳感器，所述傳感器具有更低濃度檢測功能，且制備工藝簡單，能夠降低生產(chǎn)成本，節(jié)約資源。
本發(fā)明的最佳實施例已被闡明，由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員做出的各種變化或改型都不會脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種氧化鋯基NOx傳感器，所述傳感器包括加熱器、敏感體和Pt引線； 其中，所述加熱器是由氧化鋁基片和Pt加熱體組成；所述敏感體設(shè)置在絕緣層上、由Pt引線、氧化鋯層和金絲組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化鋯基NOx傳感器，其特征在于，所述氧化鋁基片的厚度為0.3 0. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化鋯基NOx傳感器，其特征在于，所述氧化鋯層的厚度為0.01 0. 1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氧化鋯基NOx傳感器，其特征在于，所述金絲的直徑為0.2 0.5mmo
5.一種制備權(quán)利要求1-4任一項所述氧化鋯基NOx傳感器的方法，所述方法包括 (1)提供第一和第二氧化鋁基片； (2)在第一氧化鋁基片的表面上印刷Pt加熱體； (3)在第二氧化鋁基片的表面上印刷第一和第二Pt引線； (4)將第一和第二氧化鋁基片疊層共燒，提供加熱器； (5)在第一Pt引線的一段上涂覆氧化鋯泥漿，烘干，并在1000 1200°C下燒結(jié)I 4小時； (6)在氧化鋁/氧化鋯的表面纏繞金絲； (7)在金絲/氧化鋯表面涂覆氧化鋯泥漿，烘干，并在1000 1200°C下燒結(jié)I 4小時；(8)在金絲和第二Pt引線表面涂覆金泥漿，烘干，并在700 1000°C下燒結(jié)I 4小時。
6.如權(quán)利要求5所述氧化鋯基NOx傳感器的方法，其特征在于，采用厚膜絲網(wǎng)印刷在第一氧化鋯基片的表面上印刷Pt加熱體。
7.如權(quán)利要求5所述氧化鋯基NOx傳感器的方法，其特征在于，所述第一Pt引線的一段上的氧化鋯泥漿烘干后在1150 1250°C下燒結(jié)I 2小時。
8.如權(quán)利要求5所述氧化鋯基NOx傳感器的方法，其特征在于，在氧化鋁/氧化鋯的表面纏繞金絲3 7周，優(yōu)選5-7周。
9.如權(quán)利要求5所述氧化鋯基NOx傳感器的方法，其特征在于，所述金絲/氧化鋯表面涂覆的氧化鋯泥漿烘干后在1150 1250°C下燒結(jié)I 2小時。
10.如權(quán)利要求5所述氧化鋯基NOx傳感器的方法，其特征在于，在金絲和第二Pt引線表面上涂覆的金泥漿烘干后800 900°C下燒結(jié)I 2小時。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氧化鋯基NOx傳感器的制備方法，具體涉及一種用于通過測試交流阻抗的方法測試NOx濃度的傳感器及其制備方法。本發(fā)明所述方法包括采用氧化鋁流延片成型技術(shù)多層疊壓共燒將加熱體通過疊壓高溫共燒形成一個整體，成為一個真正的直接加熱結(jié)構(gòu)；在氧化鋁加熱體的表面涂覆電極、敏感體等。本發(fā)明氧化鋯基NOx傳感器工作時外加10～100mV的工作電壓VW和12v的加熱電壓VH，可檢測NOx濃度范圍為0～500ppm，響應(yīng)時間小于2秒，適用于較低NOx濃度的檢測。本發(fā)明制備的傳感器具有更低濃度檢測功能，且制備工藝簡單，能夠降低生產(chǎn)成本，節(jié)約資源。
文檔編號G01N27/02GK102980916SQ20121046984
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者馮濤, 楊健, 夏金峰, 王太斌, 粘洪強, 侯斐, 蔣丹宇, 吳明勇, 徐兵, 馬永軍, 李雨林, 黃德信, 徐海芳 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所, 東風(fēng)汽車電子有限公司