工作温度对ZrO_2基NO_x传感器泵电流影响测试分析

为探究工作温度对ZrO_2基NO_x传感器泵电流信号影响,优化控制其工作温度,采用单泵法测量不同工作温度下ZrO_2基NO_x传感器中主泵、辅助泵和测量泵的泵电流,对各泵电流曲线进行分析,并与推导出的温度与泵电流理论关联式比较。实验结果表明,主泵泵电流与温度的关系与理论关系一致,而辅助泵和测量泵泵电流和温度的关系与理论关系有所偏差。辅助泵中扩散通道结构较复杂,使得曲线斜率呈增大趋势;测量泵中活化电极含有Pt、Rh元素,高温下Rh有氧化增重现象,同时考虑基体二氧化锆高温导电性能,使得曲线斜率呈先增大后减小趋势。综合来看,比较合理的工作温度范围为1 003.15～1 063.15 K,从而可以在温控良好的情况下进一步自主研发出具有良好工作性能的NO_x传感器。

电流型NO_(x)传感器加热控制研究与设计

为解决电流型NO_(x)传感器因加热控制不当导致的传感器失效,以及温度控制精度低导致传感器测量值不准确的问题,对NO_(x)传感器加热控制策略及加热器特性进行研究,并设计了一种NO_(x)传感器加热控制算法和加热控制电路。首先使用Simulink仿真分析该算法在温度控制中的响应性与稳定性,然后利用COMSOL仿真分析传感器在该算法中长期工作的可靠性,最后基于STM32单片机进行试验验证。结果表明:设计的加热控制算法和电路可以较好满足温度控制要求,传感器冷启动时间约为46 s,温度控制精度为(800±3)℃。温度稳定后传感器活性区域均能达到800℃,YSZ(钇稳定氧化锆)、Al_(2)O_(3)、LSM(镧锶锰)各层最大应力分别为47.1 MPa、50.1 MPa和83.8 MPa,均低于其许用应力。