专利名称：检测甲醇汽油相对体积浓度的陶瓷介质传感器及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种检测甲醇汽油相对体积浓度的陶瓷介质传感器及制备方法，属于传感器技术领域。
背景技术：
随着社会的发展，一方面我国现阶段汽车保有量持续增加，另一方面，世界石油资源也面临着日趋严峻的形势，这样就使得我国燃油的供需矛盾日益加剧。2010年，我国对外石油依赖度已接近55%。寻求一种能够有效替代石油的资源，满足我国经济建设的能源需求和战略需要，已成为我国迫切需要解决的难题之一。针对我国多煤贫油少气的特殊国情和相关技术的发展现状，实施能源多元化战略，能够成为我国现阶段切实可行的一种有效途径。甲醇作为汽油的替代品之一，由煤或天然气为原料制成，具有排放低、辛烷值高、 抗爆性好、资源相对比较丰富、成本低、运输方便等优点，因些，以一定比例的甲醇与汽油通过助溶剂配制而成的甲醇汽油在汽车中的使用日益广泛。但甲醇的质量低，热值也较汽油低，随甲醇含量的不同在燃烧过程中对氧的需求也不相同，如何对这种混合燃料中甲醇含量进行实时的监测，并匹配不同的空燃比，成为一个新的课题。在判别甲醇在汽油中的含量与比例的方法中，主要有介电常数、分光光度计法、声表面波器件(SAW)法、光折射法与成分分析方法等，但是这些方法存在检测手段复杂，不适宜在线检测等问题。近年来，随着研究的深入，人们应用新材料、新工艺研究开发了许多新的传感器。 目前，陶瓷基材料的各类传感器正逐渐成为人们关注的焦点，其优异的介电性能和稳定可靠的物理化学性质倍受人们青睐，在许多领域中得到了广泛的应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种检测甲醇汽油相对体积浓度的陶瓷介质传感器及制备方法，该传感器能准确检测甲醇汽油相对体积浓度，其制备方法简单。本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种检测甲醇汽油相对体积浓度的陶瓷介质传感器，该传感器包括管状壳体，其特征在于，在管状壳体内于两端盖上设置陶瓷介质管状外环电极和陶瓷介质棒状中心有孔的内芯电极，管状壳体两端的端盖上还设置甲醇汽油流道，两端盖上的流道与两电极之间形成的截面为圆环形的流道联通，所述的陶瓷介质材料是由金红石结构的TiO2和Mg2TiO4按质量比(0. 8 0. 2) (0.2- 0. 8)组成。上述的检测甲醇汽油相对体积浓度的陶瓷介质传感器制备方法，其特征在于包括以下过程1)将购置的TiO2粉末按加入球磨机，以水为研磨介质充分湿磨20 22h，在温度 100 120°C完全烘干后，置入烧结炉中按常规烧结制度于温度1000-1200°c煅烧2h，合成金红石结构的TiO2 ；将合成的金红石结构的TiO2与碳酸镁按钛和镁的摩尔比为1 2的混合后，以水为介质充分湿磨10 12h后，在温度100 120°C完全干燥，置入烧结炉中按常规烧结制度于1150-1250°C煅烧2h，以合成Mg2TiO4材料；2)将步骤1)制的TiO2和Mg2TiO4按质量比(0. 8 0. 2) (0. 2 0. 8)进行混合，混合后粉体球磨10 12h后，在温度100 120°C完全干燥，以压力为IOMPa的干压成管状和棒状，再以等静压200MPa压成管状和棒状陶瓷坯，陶瓷坯在烧结炉中按电子陶瓷常规工艺于温度1200°C -1380°C烧结，形成陶瓷介质；3)将步骤2)烧结好的陶瓷介质材料工作表面涂覆金属银的电极浆料，在烧结炉中于温度850°C下烧渗，形成管状和棒状的陶瓷介质电极；4)以步骤3)制的管状和棒状的陶瓷介质电极，分别作为外环电极和内芯电极，将它们装入管状的壳体内，并连接引出导线，管状壳体两端的端盖上设置甲醇汽油流道，两端盖上的流道与两电极之间形成的截面为圆环形的流道联通，从而制得检测甲醇汽油相对体积浓度的陶瓷介质传感器。以上述的或上述方法制备的陶瓷介质传感器，检测甲醇汽油相对体积浓度的理论依据是根据同轴柱状电容器容量计算公式，设陶瓷介质电容与被测甲醇汽油对应的电容，分别为Cp C2，则有
权利要求
1.一种检测甲醇汽油相对体积浓度的陶瓷介质传感器，该传感器包括管状壳体，其特征在于，在管状壳体内于两端盖上设置陶瓷介质管状外环电极和陶瓷介质棒状中心有孔的内芯电极，管状壳体两端的端盖上还设置甲醇汽油流道，两端盖上的流道与两电极之间形成的截面为圆环形的流道联通，所述的陶瓷介质材料是由金红石结构的TiO2和Mg2TiO4按质量比(0.8 0.2) (0.2 0.8)组成。
2.一种制备权利要求1所述的检测甲醇汽油相对体积浓度的陶瓷介质传感器方法，其特征在于包括以下过程1)将购置的TiO2粉末按加入球磨机，以水为研磨介质充分湿磨20 22h，在温度 100 120°C完全烘干后，置入烧结炉中按常规烧结制度于温度1000-1200°C煅烧2h，合成金红石结构的TiO2 ；将合成的金红石结构的TiO2与碳酸镁按钛和镁的摩尔比为1 2的混合后，以水为介质充分湿磨10 12h后，在温度100 120°C完全干燥，置入烧结炉中按常规烧结制度于1150-1250°C煅烧2h，以合成Ife2TiO4材料；2)将步骤1)制的TiO2和Mg2TiO4按质量比(0.8 0. 2) (0.2- 0. 8)进行混合，混合后粉体球磨10 12h后，在温度100 120°C完全干燥，以压力为IOMPa的干压成管状和棒状，再以等静压200MPa压成管状和棒状陶瓷坯，陶瓷坯在烧结炉中按电子陶瓷常规工艺于温度1200°C _1380°C烧结，形成陶瓷介质；3)将步骤2)烧结好的陶瓷介质材料工作表面涂覆金属银的电极浆料，在烧结炉中于温度850°C下烧渗，形成管状和棒状的陶瓷介质电极；4)以步骤3)制的管状和棒状的陶瓷介质电极，分别作为外环电极和内芯电极，将它们装入管状的壳体内，并连接引出导线，管状壳体两端的端盖上设置甲醇汽油流道，两端盖上的流道与两电极之间形成的截面为圆环形的流道联通，从而制得检测甲醇汽油相对体积浓度的陶瓷介质传感器。
全文摘要
本发明公开了一种检测甲醇汽油相对体积浓度的陶瓷介质传感器及制备方法。该传感器包括管状壳体，壳体内两端盖上设置陶瓷介质的管状外环电极和棒状中心有孔的内芯电极，其中陶瓷介质材料是由金红石结构的TiO2和Mg2TiO4按质量比组成。其制备过程金红石结构的TiO2与Mg2TiO4制备；由TiO2和Mg2TiO4混合压力成型及静压成坯，再经烧结制得陶瓷介质；陶瓷介质涂覆电极浆料烧结制成管状和棒状的陶瓷介质电极；再将陶瓷介质电极装置在管式壳体内构成陶瓷介质传感器。本发明优点，具有灵敏度高、响应-恢复时间快、稳定性好、使用可靠和制备成本低的特点。
文档编号C04B35/622GK102323304SQ20111015833
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者周玉贵, 姚春德, 季惠明, 耿鹏, 赵新峰 申请人:天津大学