氧传感器及其在汽车中的应用

对最近主要用于汽车的氧传感器的发展作了一个回顾。目前适用于汽车空燃比控制的传感器主要有三种：浓差电池型（ＺｒＯ２氧传感器）、氧化物半导体型（ＴｉＯ２传感器）、电化学泵型（极限电流型）氧传感器。另外,薄膜技术和微机械技术已经进入传感器领域,这将会促进新一代氧传感器的发展。     

FET型氧传感器

<正> 氧传感器在工业过程检测、汽车发动机控制等领域已得到广泛应用。过去虽然已经研制出各种氧传感器,但迄今所使用的氧化锆氧传感器也只是限于克拉克型氧电极等产品。 氧化锆氧传感器由于工作温度在500℃以上,所以主要应用于过程测量和汽车方面。另外,氧化锆型氧电极虽然也可在室温条件下使用,但是需要电解质溶     

用铈锆固溶体制备新型氧浓差型氧传感器

利用氧化铈—氧化锆固溶体储氧材料的储氧特性,使其作为固态氧分压参考层,制备了一种新型的用于监测汽车尾气排放的氧浓差型氧传感器,克服了传统浓差型氧传感器制作工艺复杂、成本高、不便于微型化的缺点。该传感器结构由钇稳定的氧化锆电解质、氧化铈—氧化锆固溶体氧分压固态参考层和铂电极组成。利用N2和O2的混合气体来模拟尾气对其分别在工作温度350,400,450℃进行测试,发现在空燃比为1附近电势发生突变,突变电势范围为520~-100mV。     

基于氧化锆传感器的烟气氧量检测系统

设计了一种基于能斯特方程的烟气含氧量检测系统。选用氧化锆传感器,以MSP430单片机为智能控制单元,设计了热电偶的测温补偿电路、控温电路以及氧化锆传感器的信号处理电路。采用模糊控制算法,实现了传感器温度的恒温控制,简化了控制流程。实验证明：传感器温度可长期保持在（750±1）℃的范围内;氧含量修正方程有着良好的线性。     

钢水成分传感器及其应用进展

本文主要介绍近年来钢水定氧、氮、氢和铁水定硅、硫传感器的技术进步及其应用进展.目前氧传感器的应用已经很成熟,但国产氧传感器在稳定性和测量范围尤其是低氧浓的测定上还应改进.基于氧化锆固体电解质氧浓差电池的铁水中硅、硫传感器也已经实用.基于质谱分析的钢中多气体在线分析为钢中气体的全分析提供了新途径.     

汽车用氧化锆式氧传感器应用现状与发展趋势

介绍了氧化锆式氧传感器在汽车排放控制系统中的重要性,按照检测空燃比数值范围的宽窄对国内外现阶段主要的氧化锆式氧传感器进行了分类,对传统的"杯型"氧传感器、"平面型"氧传感器和新型空燃比传感器的结构组成、工作原理、信号特性及应用情况进行了介绍,重点论述了单元件型空燃比传感器和双元件型空燃比传感器的工作机理,比较分析了这几类氧化锆式氧传感器的优缺点,归纳得出了新型空燃比传感器将逐步取代传统氧传感器,未来能够满足检测范围宽、工作温度低、体积小的氧传感器将成为汽车氧传感器的发展趋势。     

新型氧化锆微量氧分析仪

这种新型微量氧分析仪与常规的氧化锆氧分析仪比较，它既能分析惰性气体中的微量氧，又能分析含有可燃性气体气氛中的微量氧，且有很好的测量重复性．     

提高氧化错氧含量测量系统动态精度的新方法

本文根据氧化锆氧含量测量传感器的基本原理，针对其动态精度低的特点，提出了提高动态精度的动态预测法，采用该方法可以较精确地得到同一时刻氧化锆传感器输出的氧浓度电势和电热偶输出的热电势。     

氧化锆氧传感器的发动机台架测试

氧化锆氧传感器已经广泛地应用于汽车尾气排放反馈控制系统中.我们在发动机台架上对自制的氧化锆氧传感器进行了性能测试.得到并分析了传感器的升温激活时间、响应性能和电动势输出以及在不同波动频率下的波形图.结果表明,其能满足实际应用的要求.     

流延共烧结制备极限电流式氧传感器的研究

以流延成型工艺制备钇稳氧化锆(YSZ)基片,采用丝网印刷、等静压叠层工艺,经1450℃共烧结制备极限电流式氧传感器。采用XRD,SEM对其物理性能进行表征,并在650℃、氧体积分数为0%～90%范围内对该陶瓷器件的伏—安特性、响应时间等输出特性进行研究,实验结果表明:该传感器在其体积分数范围内具有良好的极限电流平台,响应时间小于9 s(氧体积分数从20%～75%),准确度达到0.5%。     

基于微波后向散射原理的介质调谐型薄膜温度传感器

针对恶劣环境表面温度测试需求,设计了一种基于微波后向散射原理的无线无源薄膜温度传感器.该传感器是金属贴片型的"三明治"结构,由HTCC氧化锆陶瓷和Ag金属层制备而成.采用耐高温微带天线进行测试,通过网络分析仪读取回波损耗和频率的关系,得出其谐振频率随温度升高而减小,是由氧化锆温度敏感介质的介电常数随温度升高而增大引起的,完成了感器在50 ℃~700 ℃的高温测试,平均灵敏度为96.63 kHz/℃,具有高Q值、外形小巧、结构简单的特点.     

平板式二氧化锆氧传感器的研究进展

由于日益严格的排放法规,平板式二氧化锆氧传感器将成为汽车尾气控制应用的主流传感器。介绍了平板式氧传感器的制备工艺、结构和三种平板式氧传感器的工作原理并进行了对比。最后,展望了平板式氧传感器的发展前景。     

变频式氧传感器输出特性的研究

介绍了一种新式氧化锆固体电解质变频式氧传感器,其结构由敏感电池和氧泵两部分复合构成。理论推导在浓差电势E1~E2范围的响应时间t与被测氧分压p1呈正比关系。实验测试数据显示:在保持浓差电势E1,E2在均不超过200 mV的范围时,时间t与被测氧分压p1之间的确呈现出非常好的正比关系,线性相关系数R均大于0.986。但当电势E1,E2超过200mV后,实验结果却与理论严重不符。经过初步分析,当浓差电势超过一定值后,空腔内的较低氧分压改变了固体电解质性质,使氧泵的电导率发生了变化导致理论推导的偏差。     

固体电解质电位型甲烷传感器的气敏性能研究

研究了甲烷浓度和工作温度对氧化锆基混合电位型传感器响应值的影响.以氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为固体电解质,氧化锡(SnO2)为工作电极的传感器对(200~1000)×10 -6浓度的甲烷具有良好的传感性能,传感器响应值与甲烷浓度的对数值呈良好的线性关系,传感器在650℃时具有良好的传感性能,其中响应时间和恢复时间均低至5 s.     

平板式ZrO2汽车氧传感器制备工艺新进展

汽车氧传感器是电喷汽车三元催化转化必不可少的元件,而平板式氧化锆氧传感器是一种新兴的汽车氧传感器。本文讨论了目前国内平板式汽车氧传感器制备工艺的研究进展以及存在的问题,分别对流延成型、丝网印刷、叠成热压和烧结等工艺进行了总结和分析。     

ZrO2氧传感器电极保护层的模拟

汽车尾气净化用ZrO2气体氧传感器的外电极表面常有陶瓷多孔层,用含有一个扩散孔的致密陶瓷构件(扩散障)模拟该陶瓷多孔层.测量了带扩散障的ZrO2气体氧传感器的伏安曲线,并对该伏安曲线进行解析和数学模拟.发现氧气在扩散孔中扩散受阻时引起了电极极化,其极化程度与直流电流大小、温度、扩散孔几何尺寸、氧气的浓度等有关.给出了相应的数学表达式,其模拟伏安曲线与实际测量结果能较好的吻合.     

分压型氧传感器在氧气体积分数测量中的应用

介绍了采用分压型氧传感器的氧气体积分数测量系统的构成,讨论了分压型氧传感器结构和应用方法。给出了分压型氧传感器和环境压力传感器的信号处理和检测方法,以及控制电路的设计。经过测试,系统在室温环境下测量精度优于±1％FS,-55-70℃范围内优于±2％FS。在70℃环境下1000h寿命试验中,工作稳定,精度漂移量小于±1％。