氮氧传感器陶瓷芯片性能检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种氮氧传感器陶瓷芯片性能检测方法，包括：将陶瓷芯片置于空气气氛下工作，在泵氧电极和主电极之间施加电压，回路中形成电流IP0，作为氧满程电流值；在辅泵电极和主电极之间施加电压，回路中形成电流IP1，作为NOx零点电流值；将陶瓷芯片置于NOx气氛下工作，在泵氧电极和主电极之间施加电压，回路中形成电流IP0，作为氧零点电流值；在辅泵电极和主电极之间施加电压，回路中形成电流IP1，作为NOx满程电流值；所述满程和零点同时满足陶瓷芯片的设计要求时则判断为合格。本发明专利技术提供一种自动化检测出性能偏低或有缺陷的陶瓷芯片的方法和系统，在陶瓷芯片装配成产品前，通过本方法和系统可以发现有缺陷的芯片，以防故障件流到下一步。

Performance test method and system of ceramic chip for nitrogen oxygen sensor

【技术实现步骤摘要】
氮氧传感器陶瓷芯片性能检测方法及系统
本专利技术属于氮氧传感器
，更具体地，涉及一种氮氧传感器陶瓷芯片性能检测方法及系统。
技术介绍
氮氧传感器是测量目标气体中NOx含量的，比如柴油车尾气中NOx的含量。如图1所示，陶瓷芯片是氮氧传感器的核心感应元件，它由多层氧化锆陶瓷材料组成，参考电极、测量电极和主电极印刷在氧化锆陶瓷材料基体上，主电极暴露在待测的目标气体中，参考电极印刷在陶瓷芯片内部，参考电极周围的空气称为参考气体，陶瓷芯片的尾部不是封闭的。待测目标气体经过两个扩散通道进入到腔室2，此时基于参考电极与测量电极之间的电压差，反馈调节施加在测量电极和主电极之间的驱动电压，同时监测电流Ip2的大小，传感器就可以检测出待测气体中特定气体的浓度。由于目前芯片生产工艺的限制，厚膜印刷工艺难以保证芯片的电极特性的一致，批量生产出来的陶瓷芯片的性能存在差异，为了满足使用要求，如果芯片的性能偏离正常值太多，就需要剔除这部分芯片。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氮氧传感器陶瓷芯片性能检测方法及系统，本专利技术提供一种自动化检测出性能偏低或有缺陷的陶瓷芯片。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种氮氧传感器陶瓷芯片性能检测方法，其特征在于：空气气氛，其中NOx含量为0；将陶瓷芯片置于空气气氛下工作，在泵氧电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP0，测得电流IP0的值作为氧满程电流值；在辅泵电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP1，测得电流IP1的值作为NOx零点电流值；NOx气氛，其中NOx含量为1500ppm，氧气含量为0；将陶瓷芯片置于NOx气氛下工作，在泵氧电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP0，测得电流IP0的值作为氧零点电流值；在辅泵电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP1，测得电流IP1的值作为NOx满程电流值；所述氧满程电流值、NOx零点电流值、氧零点电流值和NOx满程电流值同时满足陶瓷芯片的设计要求时则判断为合格，否则判断为不合格。进一步地，所述陶瓷芯片分别置于空气气氛和NOx气氛下工作三小时，三小时后所述氧满程电流值、NOx零点电流值、氧零点电流值和NOx满程电流值同时满足陶瓷芯片的设计要求时则判断为合格，否则判断为不合格。进一步地，所述陶瓷芯片置于空气气氛或和NOx气氛下工作三小时，判断的时间点：从工作10分钟开始每间隔50ms判断一次氧满程电流值、NOx零点电流值、氧零点电流值和NOx满程电流值，当出现电流值不在设计要求的范围内时停止检测，则该陶瓷芯片判定为不合格。进一步地，在下述范围内的陶瓷芯片则为合格：空气气氛下，氧满程电流值范围为1～5mA，NOx零点电流值范围为-10～80nA；NOx气氛下，氧零点电流值范围为-0.5～0.5mA，NOx满程电流值2000～6024nA。一种氮氧传感器陶瓷芯片性能检测系统，其特征在于，包括：通气装置，用于提供空气气氛和NOx气氛两种测试环境；所述空气气氛中NOx含量为0，所述NOx气氛中NOx含量为1500ppm，氧气含量为0；电控单元，与待测陶瓷芯片连接，用于输出电压信号控制陶瓷芯片工作，同时检测陶瓷芯片输出的电流信号；主机，与通气装置连接，用于控制通气装置的测试环境；与电控单元连接，用于获取电控单元检测的电流信号，在与待测陶瓷芯片的设计要求比较判断是否合格。本专利技术的有益效果为：由于有缺陷的陶瓷芯片会在加热工作的前几个小时暴露出来，因此本专利技术提供一种自动化检测出性能偏低或有缺陷的陶瓷芯片的方法和系统，在陶瓷芯片装配成产品前，通过本方法和系统可以发现有缺陷的芯片，以防故障件流到下一步。附图说明图1为氮氧传感器的结构原理示意图。图2为氮氧传感器陶瓷芯片性能检测系统的示意图。图3为实施例中检测出的某一故障陶瓷芯片的超声波断面扫描图片。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。氮氧传感器的陶瓷芯片结构和工作原理：陶瓷芯片采用双腔室结构，结构图如图1所示：(1)被测气体通过第一个扩散通道进去腔室1，扩散系数调节扩散通道的孔隙率等参数来达到预设值。第一个泵氧单元由泵氧电极和主电极组成，作用是降低腔室1中的氧气浓度，使之达到预设值。氧化锆陶瓷芯片加热时氧离子可以在其上导电，因此在泵氧电极和主电极之间施加驱动电压，回路中会形成电流，IP0表示了该电流的大小，通过反馈调节使得泵氧电极和参考电极之间的电压差V0等于330mV，当V0到达目标值330mV时，此时腔室1的氧气浓度就在1ppm左右，电流IP0的大小就对应原始气体中氧气的浓度。(2)腔室2通过第二个扩散通道与第一个腔室相连，气体从腔室1扩散到腔室2的扩散系数也是预先设置好。第二个泵氧单元由辅泵电极和主电极组成，作用是进一步降低从腔室1过来的气体中的氧气浓度，使之达到预设值。参考电极与空气(参考电极周围的空气称为参考气体)接触，在辅泵电极和主电极之间施加驱动电压，通过反馈调节使得辅泵电极和参考电极的电压差V1等于450mV，当V1达到目标值450mV时，腔室2中的氧气浓度就在0.01ppm左右。经过两个泵氧单元处理之后，进入到测量电极附近的气体所含的氧气基本为零，测量电极含有铑金属，NOx会在测量电极上分解为O2和N2，通过在参考电极和测量电极之间之间施加400mV的电压，可以将NOx分解产生的O2泵出到空气中，此时电流IP2的大小就对应原始气体中NOx的浓度。实施例一种氮氧传感器陶瓷芯片性能检测系统，如图2所示，包括：通气装置，用于提供空气气氛和NOx气氛两种测试环境；所述空气气氛中NOx含量为0，所述NOx气氛中NOx含量为1500ppm，氧气含量为0；电控单元，与待测陶瓷芯片连接，用于输出电压信号控制陶瓷芯片工作，同时检测陶瓷芯片输出的电流信号；主机，与通气装置连接，用于控制通气装置的测试环境；与电控单元连接，用于获取电控单元检测的电流信号，在与待测陶瓷芯片的设计要求比较判断是否合格，并将结构反馈给人机界面。一种氮氧传感器陶瓷芯片性能检测方法，一、将待测陶瓷芯片与电控单元连接，并放入通气装置内。二、氮氧传感器在实际工作环境下的氧气浓度不会超过20％，NOx浓度不会超过1000ppm，因此我们选择通过通气装置在两种气体环境下测试陶瓷芯片。(1)空气气氛，其中NOx含量为0；将陶瓷芯片置于空气气氛下工作三小时，从工作10分钟开始每间隔50ms检测判断一次；通过电控单元，在泵氧电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP0，测得电流IP0的值作为氧满程电流值；在辅泵电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP1，测得电流IP1的值作为NOx零点电流值；(2)NOx气氛，其中NOx含量为1500ppm，氧气含量为0；将陶瓷芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮氧传感器陶瓷芯片性能检测方法，其特征在于：/n空气气氛，其中NOx含量为0；将陶瓷芯片置于空气气氛下工作，在泵氧电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP0，测得电流IP0的值作为氧满程电流值；在辅泵电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP1，测得电流IP1的值作为NOx零点电流值；/nNOx气氛，其中NOx含量为1500ppm，氧气含量为0；将陶瓷芯片置于NOx气氛下工作，在泵氧电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP0，测得电流IP0的值作为氧零点电流值；在辅泵电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP1，测得电流IP1的值作为NOx满程电流值；/n所述氧满程电流值、NOx零点电流值、氧零点电流值和NOx满程电流值同时满足陶瓷芯片的设计要求时则判断为合格，否则判断为不合格。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮氧传感器陶瓷芯片性能检测方法，其特征在于：
空气气氛，其中NOx含量为0；将陶瓷芯片置于空气气氛下工作，在泵氧电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP0，测得电流IP0的值作为氧满程电流值；在辅泵电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP1，测得电流IP1的值作为NOx零点电流值；
NOx气氛，其中NOx含量为1500ppm，氧气含量为0；将陶瓷芯片置于NOx气氛下工作，在泵氧电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP0，测得电流IP0的值作为氧零点电流值；在辅泵电极和主电极之间施加驱动电压，回路中形成电流IP1，测得电流IP1的值作为NOx满程电流值；
所述氧满程电流值、NOx零点电流值、氧零点电流值和NOx满程电流值同时满足陶瓷芯片的设计要求时则判断为合格，否则判断为不合格。


2.根据权利要求1所述的氮氧传感器陶瓷芯片性能检测方法，其特征在于：所述陶瓷芯片分别置于空气气氛和NOx气氛下工作三小时，三小时后所述氧满程电流值、NOx零点电流值、氧零点电流值和NOx满程电流值同时满足陶瓷芯片的设计要求时则判断为合格，否则判断为不合格。


3.根据权利要求2所述的氮氧传...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡秉权，尚合明，周诚，
申请(专利权)人：湖北丹瑞新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42