[發明專利]用于氣體顆粒物濃度測量的芯片、傳感器及測量方法

在審

• 申請號: 201910477811.3
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN110095395A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 李純鋼
• 申請（專利權）人: 深圳市森世泰科技有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01K7/18
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

一種用于氣體顆粒物濃度測量的芯片、傳感器及測量方法，該芯片包括基板和設置在基板上的顆粒物濃度測量區域的第一電極和第二電極，第一電極的第一端和第二電極的第一端分別通過第一導線和第二導線連接第一測量端子和第二測量端子，第一測量端子和第二測量端子用于連接外部的測量控制電路，第一電極和第二電極之間具有設定的間距，在初始狀態下第一電極和第二電極之間為絕緣高阻態，當被測氣體中的顆粒物落在顆粒物濃度測量區域上時，第一電極和第二電極之間的電阻減小，被測氣體顆粒物濃度由測量控制電路測量設定時間內第一電極和第二電極之間的電阻的變化特性來確定。該芯片具有檢測可靠，長期穩定性好，體積小等優點。

技術領域

本發明涉及氣體顆粒物濃度測量技術，特別是一種用于氣體顆粒物濃度測量的芯片、傳感器及測量方法。

背景技術

燃油發動機尾氣中含有大量的顆粒物(PM)，如不處理就會對大氣造成嚴重污染，最新發動機后處理系統中使用顆粒物收集裝置來處理顆粒物物質，需要有顆粒物傳感器來監測收集裝置是否在有效運行，當收集功能失效時要及時做再生恢復處理。

發動機尾氣中的顆粒物主要是燃油中的碳元素燃燒不充分凝聚形成，碳具有導電特性，在一定條件下，導電能力與顆粒物密度呈正比，利用這一特性就可以制作測量器件來測量尾氣中的顆粒物濃度。

傳統的測量方式普遍采用離子阱等微粒質量測量法，該類方法測量準確，但設備體積大，需要經常標定，限制了使用范圍。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于氣體顆粒物濃度測量的芯片、具有該芯片的傳感器及使用該芯片的測量方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于氣體顆粒物濃度測量的芯片，包括基板和設置在所述基板上的顆粒物濃度測量區域的第一電極和第二電極，所述第一電極的第一端和所述第二電極的第一端分別通過第一導線和第二導線連接第一測量端子和第二測量端子，所述第一測量端子和所述第二測量端子用于連接外部的測量控制電路，所述第一電極和所述第二電極之間具有設定的間距，在初始狀態下所述第一電極和所述第二電極之間為絕緣高阻態，當被測氣體中的顆粒物落在所述顆粒物濃度測量區域上時，所述第一電極和所述第二電極之間的電阻減小，被測氣體顆粒物濃度由測量控制電路測量設定時間內所述第一電極和所述第二電極之間的電阻的變化特性來確定。

進一步地：

所述基板為氧化鋁陶瓷基板，所述第一電極和所述第二電極為Pt材料的電極。

所述間距為30到60μm。

所述第一電極和所述第二電極在所述顆粒物濃度測量區域呈平行的環狀或梳齒狀分布。

所述第一電極為測量電極，所述第二電極兼為測量電極和加熱電極，所述第二電極的第二端通過第三導線連接第二加熱端子，所述第二加熱端子和所述第二測量端子之間通電時加熱所述第二電極，將所述顆粒物濃度測量區域的燃燒清除，使所述第一電極和所述第二電極之間恢復為絕緣高阻態。

所述第一電極、所述第二電極、所述第一導線、所述第二導線、第一測量端子以及第二測量端子設置在所述基板的正面，所述第三導線和所述第二加熱端子位于所述基板的背面，所述第二電極的第二端通過所述基板上的過孔與所述第三導線連接。

所述第二導線與所述第三導線的電阻相同，所述第二電極的第一端還通過第四導線連接第三測溫端子，優選地，所述第四導線和所述第三測溫端子位于所述基板的背面，所述第二電極的第一端通過所述基板上的過孔與所述第四導線連接。

一種用于氣體顆粒物濃度測量的傳感器，包括所述的芯片以及與所述芯片相連的測量控制電路。

一種測量氣體顆粒物濃度的方法，包括：使用所述的芯片，通過測量設定時間內所述芯片的所述第一電極和所述第二電極之間的電阻的變化特性來確定被測氣體顆粒物濃度。