一种氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路及方法_2

进入还原腔室，同样影响NOx浓度测量结果；
[0042]尾气NOx含量检测开始，将氮氧传感器陶瓷芯片置于汽车尾气氛围中，尾气中的NOx气体进入定氧腔室和还原腔室；在还原腔室内，NOx在测量电极的催化作用下分解为O2与N2;根据测量电极检测到的02离子产生的电流来确定腔室内NOx的浓度，达到测量柴油车尾气的NOx排放含量目的。
[0043]图2所示是本发明实施例提供的一种氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路的系统框图；该实施例提供的泵氧控制电路包括第一接收模块、电压叠加模块、第二接收模块、信号处理模块和泵氧模块；
[0044]其中，第一接收模块接收氮氧传感器的比较电极信号并对其进行去噪调理；第二接收模块用于接收氮氧传感器的参考电极信号并对其进行去噪调理；电压叠加模块的输入端连接第一接收模块的输出端，接入处理后的比较电极信号；信号处理模块的第一信号输入端连接电压叠加模块的输出端，接入校正电压；第二信号输入端连接第二接收模块的输出端，接入处理后的参考电极信号；反馈信号输入端连接泵氧模块的负反馈端；泵氧模块的输入端连接信号处理模块的输出端。
[0045]图3所示是本发明实施例提供的一种氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路，包括稳压二级管D1、第一运算放大器0P1、第二运算放大器0P2、5V电压源、IK欧姆的第一电阻R1、2.8K欧姆的第二电阻R2、l.6K欧姆的第三电阻R3、200欧姆的第四电阻R4、1M欧姆的第五电阻R5和300欧姆的第六电阻R6 ；
[0046]第一运算放大器OPl的输入正端用作比较电极Vc电压输入端，输入负端连接第三电阻R3的一端；0P1在电路中用作电压跟随器，OPl的输出电压即为比较电极Vc电压；
[0047]第一运算放大器OPl的输出分为两条支路；其中，第一支路连接稳压二极管Dl的正极，第二支路连接在第三电阻R3的第一端；第二电阻R2的第一端连接第三电阻R3的第二端；第一电阻Rl的第一端连接第二电阻R2第二端与稳压二极管Dl负极的相交端；第一电阻的第二端连接5V电压源正端；
[0048]第二运算放大器0P2的输入负端连接第三电阻R3的第二端，输入负端用作参考电极Vr电压输入端；由此，比较电极电压与第三电阻R3分到的电压相加作为0P2的负极输入，参考电极电压作为正极输入；两者在第二运算放大器0P2上进行比较，输出信号经第四电阻R4与第六电阻R6后作用于定氧电极；泵氧时，第二运算放大器0P2的输出端电压从负值逐渐升高到OmV ;运算放大器OP2在本实施例里用于控制使比较电极与参考电极之间的氧浓度电势差AU ；
[0049]第四电阻R4的第一端连接第二运算放大器0Ρ2的输出端；第六电阻R6的第一端连接第四电阻R4的第二端，第六电阻R6的第二端接地；定氧电极连接第四电阻R4与第六电阻R6的串联端；
[0050]第四电阻R4第二端的电压作用于定氧电极V。;在主电极Vi端施加2.3V固定电压，主电极Vi端电压与定氧电极Vtl端电压之间的电压差即为泵氧电压Uo2;
[0051]第五电阻R5的第一端连接第二运算放大器0Ρ2的输入负端；定氧电极连接第五电阻R5的第二端；其中，Dl两端电压稳定在1.25V，第三电阻R3分到的电压预设在450mV，作为叠加电压。
[0052]以下结合图1与图3具体阐述本发明提供的氮氧传感器定氧腔室泵氧控制方法:
[0053](I)均匀缓慢的增加加热电压直到目标加热电压，将氮氧传感器的工作区域加热到目标温度；
[0054](2)控制泵氧电压将定氧腔室内的氧气排出定氧腔室外，使得定氧腔室与还原腔室内的氧气含量相等；
[0055]由于还原腔室与定氧腔室仅相隔一层扩散障，因此在定氧腔室氧气排空后，还原腔室内的氧气在扩散作用下进入定氧腔室随后被排出定氧腔室外；由此，定氧腔室与还原腔室内的氧气含量相等；
[0056]而还原腔室与参考腔室内之间具有氧气浓度差，因此比较电极与参考电极之间存在氧浓度电势差；其中，比较电极设置在还原腔室内，参考电极设置在参考腔室内，参考电极与大气相通；
[0057](3)根据上述氧浓度电势差调整泵氧电压以驱动泵氧，直到定氧腔室氧气浓度减小到Ippm?5ppm ；
[0058]随着泵氧进行，定氧腔室里氧浓度逐渐减小，定氧腔室与参考腔室之间的氧浓度差逐渐增大；由此，比较电极与参考电极之间氧浓度电势差随之逐渐加大，泵氧电压逐渐减小，泵氧减缓；当该电势差为430mV?600mV，定氧腔室氧气浓度为到Ippm?5ppm ;其中，氧浓度电势差是由两个腔室内氧气浓度差而产生的离子运动导致的电势差；
[0059](4)随着泵氧减缓，当定氧腔室内氧气浓度高于Ippm?5ppm，比较电极与参考电极之间的氧浓度电势差增大；通过该电势差控制泵氧电压自调整，以驱动泵氧，将定氧腔室内多余的氧气泵出腔室外，将定氧腔室氧气浓度维持在Ippm?5ppm ；
[0060]定氧腔室氧气浓度达到Ippm?5ppm，即达到了氮氧传感器进行尾气NOx含量检测的要求；此后，定氧腔室的泵氧量与外界进入到定氧腔室的氧气量达到动态平衡；由此实现了定氧腔室氧气浓度的自适应调节。
[0061]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路，其特征在于，包括第一接收模块、电压叠加模块、第二接收模块、信号处理模块和泵氧模块； 所述电压叠加模块的输入端连接所述第一接收模块的输出端；所述信号处理模块的第一信号输入端连接所述电压叠加模块的输出端，第二信号输入端连接所述第二接收模块的输出端，反馈信号输入端连接所述泵氧模块的负反馈端；所述泵氧模块的输入端连接所述信号处理模块的输出端，所述泵氧模块的输出端作为所述氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路的泵氧电压输出端； 所述第一接收模块用于接收并调理氮氧传感器的比较电极信号；第二接收模块用于接收并调理氮氧传感器的参考电极信号；所述电压叠加模块用于根据比较电极信号与叠加电压获取校正电压，所述信号处理模块根据所述校正电压与参考电极信号的比较结果获取泵氧控制信号；泵氧模块根据所述泵氧控制信号输出泵氧电压，驱动泵氧。2.如权利要求1所述的泵氧控制电路，其特征在于，所述叠加电压为430mV?600mV。3.如权利要求1或2所述的泵氧控制电路，其特征在于，所述电压叠加模块包括稳压二级管D1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3 ； 所述第一电阻的第一端连接5V电压源，第二电阻R2的第一端连接第一电阻Rl的第二端，第三电阻R3的第一端连接第二电阻R2的第二端；所述稳压二极管Dl的正极连接第三电阻R3的第二端； 所述稳压二极管Dl的负极连接第一电阻Rl与第二电阻R2的串联端；稳压二极管Dl的正极作为电压叠加模块的输入端，第二电阻R2与第三电阻R3的串联端作为电压叠加模块的输出端。4.如权利要求3所述的泵氧控制电路，其特征在于，所述第一接收模块包括第一运算放大器0P1，其输入正端作为第一接收模块的输入端，其输入负端连接电压叠加模块中第三电阻R3的第二端，其第一输出端作为第一接收模块的输出端，连接电压叠加模块的输入端，第二输出端连接电压叠加模块中第三电阻R3的第二端。5.如权利要求3或4所述的泵氧控制电路，其特征在于，所述信号处理模块包括第二运算放大器0P2、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6 ; 所述第二运算放大器0P2的输入负端作为信号处理模块的第一信号输入端，其输入正端作为信号处理模块的第二信号输入端，用于输入参考电极电压； 所述第四电阻R4的第一端连接第二运算放大器0P2的输出端；第六电阻R6的第一端连接第四电阻R4的第二端，第六电阻R6的第二端接地；第五电阻R5的第一端连接第二运算放大器0P2的输入负端； 所述第四电阻R4与第六电阻R6的串联端作为信号处理模块的输出端，与氮氧传感器的定氧电极连接；第五电阻R5的第二端作为信号处理模块的反馈信号输入端，与氮氧传感器的定氧电极与连接。6.如权利要求3至5任一项所述的泵氧控制电路，其特征在于，所述第一电阻Rl的阻值为IK Ω?5K Ω。7.如权利要求5或6所述的泵氧控制电路，其特征在于，所述第五电阻R5的阻值在兆欧姆量级。8.一种基于权利要求1至7任一项所述的氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路的泵氧控制方法，其特征在于，所述方法具体如下: (1)通过控制加热电压，将氮氧传感器的工作区域加热到目标温度； (2)通过控制泵氧电压将定氧腔室内的氧气排出定氧腔室外，使得定氧腔室与还原腔室内的氧气含量相等，而比较电极与参考电极之间存在由氧气浓度差产生的电势差； (3)根据所述氧浓度电势差调整泵氧电压以驱动泵氧，将定氧腔室内氧气排出，直到定氧腔室氧气浓度减小到浓度阈值。9.如权利要求8所述的泵氧控制方法，其特征在于，随着定氧腔室里氧浓度减小，减缓泵氧的速度；随着泵氧减缓，比较电极与参考电极之间的氧浓度电势差逐渐减小；当定氧腔室内氧气浓度高于浓度阈值，通过氧浓度电势差控制泵氧电压自调整，加大驱动泵氧，将定氧腔室内多余的氧气泵出腔室外，将定氧腔室内氧气浓度维持在浓度阈值。10.如权利要求8或9所述的泵氧控制方法，其特征在于，所述方法浓度阈值为Ippm?5ppm0
【专利摘要】本发明公开了一种氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路及方法，泵氧控制电路包括第一接收模块、电压叠加模块、第二接收模块、信号处理模块和泵氧模块；电压叠加模块的输入端连接第一接收模块的输出端；信号处理模块的第一信号输入端连接电压叠加模块的输出端，第二信号输入端连接第二接收模块的输出端，反馈信号输入端连接泵氧模块的负反馈端；泵氧模块的输入端连接信号处理模块的输出端；通过本发明提供的氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路及方法，实现对氮氧传感器定氧腔室内氧气浓度的动态自适应实时调节，将定氧腔室内的氧浓度维持在阈值浓度，以达到采用氮氧传感器进行尾气NOx排放含量测试的前提条件。
【IPC分类】G01N33/00
【公开号】CN104897851
【申请号】CN201510244316
【发明人】陈丽芳, 谢怿, 罗敏, 熊建杰, 张敏环
【申请人】武汉爱德威科技有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月13日