用于确定气体燃烧值的量值的装置的制造方法_2

文档序号:9278090阅读:来源:国知局
50,使得在每个时间周期的第一持续时间期间可控的电压/电流源50不产生控制电压/控制电流,而在每个时间周期的紧接着第一持续时间的第二持续时间期间产生具有一定水平的控制电压/控制电流。在第一电极30设置在气体的第一环境Ul中而第二电极40设置在含氧的基准气RG的第二环境U2中的情况下,该控制电压/控制电流的水平在此如此选择,使得足够的氧由基准气RG通过膜运送到第一电极30并且该氧在第一环境Ul中连同气体G的可燃成分一起燃烧。
[0032]分析处理单元60构造成用于确定气体G燃烧值的量值。按照在图1和2中示出的用于确定气体燃烧值的量值的装置的实施形式I和2,分析处理单元60构造成,根据产生的控制电压或产生的控制电流确定气体G的燃烧值的量值。按照在图3和4中示出的用于确定气体燃烧值的量值的装置的实施形式3和4,分析处理单元60构造成,根据膜10的温度水平确定气体G的燃烧值的量值。在图5、6、7中示出的用于确定气体燃烧值的量值的装置的实施形式5、6和7中,分析处理单元60构造成,根据膜10的阻抗确定气体G的燃烧值的量值。
[0033]第一电极30设置在气体G的第一环境Ul中,该气体的燃烧值的量值待借助于该装置确定。第二电极40设置在第二环境U2中,该第二环境包含含氧的基准气RG。膜10可如此设计,使得装置绕第二电极40具有通道RK,该通道具有用于将基准气RG送入通道中并因此送到第二电极40的入口 ERK。通道RK就其自身而言如此形成,使得基准气RG通过通道RK提供给第二电极40。在通道RK的入口 ERK处,设有扩散障碍件130,通过扩散障碍件基准气RG被送入通道RK并因此到达第二电极40。
[0034]在用于确定气体燃烧值的装置的示出的实施形式I至7的全部中,包括膜10、加热单元20和第一和第二电极30、40的该装置可以是氧传感器1000的一部分。在实施形式1、3和5中,膜10、加热单元20和第一和第二电极30、40设计为窄域探测器(跃变式探测器,Sprungsonde) 1100 的一部分。
[0035]在用于确定气体燃烧值的装置的实施形式2、4、6和7中,膜10、加热单元20和第一和第二电极30、40设计为宽域探测器(宽频带式探测器,Breitbandsonde) 1200的一部分。宽域探测器1200包括能斯特单元1210和泵氧单元1220。能斯特单元1210包括膜10以及第一和第二电极30、40。泵氧单元1200可以具有第三电极110和第四电极120。膜在能斯特单元1210与泵氧单元1220之间如此形成,使得形成通道MG,该通道具有用于供气体G被送入通道MG的入口 EMG。
[0036]在通道MK的入口 EMG处可以设置扩散障碍件140,气体G通过该扩散障碍件被送入通道MK。因为通道MK连接到膜侧的端部上并且因为在入口 EMG处设有扩散障碍件140,所以通道MK在实施形式2、4、6和7中形成测量室,氧通过能斯特单元1210被泵送到该测量室中。氧和气体G的可燃成分的燃烧过程在第一电极30上在测量室MK内进行。通过在通道RK的入口 ERK处设置扩散障碍件130可以确保:在膜10破裂时氧不可以从基准气的含氧环境不受控地进入测量室MK。
[0037]在图1和2中示出的装置I和2中,可控的电压/电流源50与第一和第二电极30,40连接,以便在第一和第二电极30、40之间施加控制电压/控制电流。此外,装置I和2具有电压测量单元80,该电压测量单元同样与第一和第二电极30、40连接。电压测量单元80构造成,在每个时间周期的第一持续时间期间确定在第一和第二电极30、40之间存在的电压水平。控制单元70在装置的实施形式I和2中构造成,如此驱控所述可控的电压/电流源50以使得可控的电压/电流源50在每个时间周期的第二持续时间期间根据在每个时间周期的第一持续时间期间确定的电压水平来产生控制电压/控制电流的水平。
[0038]用于确定气体燃烧值的量值的装置的实施形式I和2的区别在于:在实施形式I中,膜10、加热单元20以及第一和第二电极30、40构造为窄域探测器的一部分,而在实施形式2中,膜10、加热单元20以及第一和第二电极30、40构造为线性氧传感器或宽域探测器的一部分。在实施形式2中,泵氧单元1220可以保持不连接的状态。
[0039]为了借助于根据实施形式I和2的装置来确定气体G的燃烧值的量值,该装置如此设置,使得第一电极30与气体G接触而第二电极40由含氧的基准气RG环绕流过。控制单元70如此驱控可控的电压/电流源50,使得在第一和第二电极30、40之间存在具有一定水平的控制电压/控制电流,从而使一定量的氧从第二环境U2通过膜10运送到第一环境Ul以使氧在绕第一电极30的区域中连同气体G的可燃成分一起燃烧。
[0040]在每个测量的时间周期的第一持续时间期间,可控的电压/电流源50在第一和第二电极30、40之间不施加控制电压/控制电流。在第一持续时间期间,取而代之地借助于电压测量单元80测量在第一和第二电极30、40之间的电压水平。在每个测量的时间周期的紧接着第一持续时间的第二持续时间期间,控制单元70如此驱控可控的电压/电流源50,使得根据先前在第一和第二电极30、40之间测量的电压水平产生控制电压/控制电流。控制电压/控制电流的水平可以例如在测量时间周期的每个第二持续时间期间如此产生,使得在测量周期的第一持续时间期间测量的在第一和第二电极30、40之间的电压水平采用大约450mV的电压水平。如此调节的控制电压水平或如此调节的控制电流水平由分析处理单元60分析处理并且作为气体G的燃烧值的量值。
[0041]在图3和4中示出的用于确定气体G燃烧值的量值的装置3和4中,可控的电压/电流源50与第一和第二电极30、40连接,以便在第一和第二电极30、40之间施加控制电压/控制电流。控制电压/控制电流产生为具有一定水平,该水平足以将氧从基准环境U2泵送到测量气体G中并且连同气体G的可燃成分一起燃烧。控制电压可以具有例如在0.3V与2V之间的水平。控制单元70构造成用于控制加热单元20。控制单元70特别是构造成,在相继的加热周期中如此驱控加热单元20,使得加热单元20在每个加热周期的第一持续时间期间停用而在每个加热周期的紧接着第一持续时间的第二持续时间期间启用以用于加热膜10。
[0042]加热单元20可以例如设计为脉宽调制的加热单元,该加热单元根据由控制单元70预先确定的PWM率在每个加热周期的第一持续时间期间停用而在每个加热周期的第二持续时间期间启用。PWM率其因此表不加热单兀20的关断时间和接通时间的比值根据膜10的温度由控制单元70预先确定。
[0043]为了确定膜10的温度,设有温度测量单元90。温度测量单元90可以与控制单元70耦接。控制单元70构造成,根据由温度测量单元90确定的膜10的温度来调节第一和第二持续时间的比值、即加热单元的关断持续时间和接通持续时间的比值。如果膜10的温度例如处在氧离子运送所需的阈值温度之下,那么提高PWM率或加热单元20的接通时间/关断时间的比值。相反如果膜10的温度显著高于氧离子运送所需的阈值温度,那么降低PWM率或加热单元20的接通时间/关断时间的比值。分析处理单元60分析处理每个加热周期的第一和第二持续时间的比值或加热单元20的接通时间/关断时间的比值,并且根据该比值确定气体G的燃烧值的量值。
[0044]用于确定气体燃烧值的量值的装置的实施形式3和4的区别在于,在实施形式3中,膜10、加热单元20以及第一和第二电极30、40构造为窄域探测器的一部分,而在实施形式4中,膜10、加热单元20以及第一和第二电极30、40构造为线性氧传感器或宽域探测器的一部分。在实施形式4中,泵氧单元1220可以保持不连接的状态。
[0045]在图5、6和7中示出的用于确定气体G的燃烧值的量值的装置5、6和7中,可控的电压/电流源50与第一和第二电极30、40连接,以便在第一和第二电极30、40之间施加控制电压/控制电流。控制电压或控制电流产生为具有一定水平,该水平足以将氧从基准环境U2泵送到测量气体G中并且连同气体G的可燃成分一起燃烧。控制电压为此可以例如以在0.3V与2V之间的水平产生并且施加于第一和第二电极。装置5、6和7分别具有用于测量膜10的阻抗的测量单元100。
[0046]分析处理单元60构造成,在每个测量时间周期的第一持续时间期间分析处理由测量单元100测得的阻抗并且根据该分析处理来确定气体G的燃烧值的量值。在该第一持续时间期间,在第一和第二电极之间不施加控制电压/控制电流。在每个测量时间周期的紧接着第一持续时间的第二持续时间期间实现控制电压/控制电流的施加,以用于运送氧到气体G中。相反地,在每个测量时间周期的
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