用于快速测量气体颗粒物浓度的芯片和装置的制作方法

1.本实用新型涉及气体颗粒物浓度测量技术，特别是涉及用于快速测量气体颗粒物浓度的芯片和装置。


背景技术：

2.燃油发动机尾气中含有较多的颗粒物(pm)，如不控制处理就会对大气造成严重污染，所以发动机系统中需要监测尾气中pm浓度，并调整控制策略，减少pm的产生，同时检测pm的收集装置是否在有效运行，当收集功能失效时要及时做再生恢复处理。
3.发动机尾气中的颗粒物主要是燃油中的碳元素燃烧不充分凝聚形成，碳具有导电特性，在一定条件下，导电能力与颗粒物密度呈正比，利用这一特性就可以制作测量器件来测量尾气中的颗粒物浓度。
4.目前的测量方式为在陶瓷板上蚀刻俩条平行的导线做为电极，电极间距在几十μm，当碳颗粒落在陶瓷板上并积累到一定厚度，俩条电极之间的电阻会变小，电阻的变化速率与尾气中的碳颗粒浓度正相关，利用这个原理可以测量出尾气的pm浓度，该方法测量简单，但测量的时间长，因颗粒物积累比较慢，导致发动机不能及时调整控制参数。
5.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种能够快速测量气体颗粒物浓度的芯片和装置。
7.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种用于快速测量气体颗粒物浓度的芯片，包括设置在颗粒物沉积区域的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极具有并排走线的导线部分，其中，所述第一电极的所述导线部分上形成有朝向所述第二电极的凸起，和/或所述第二电极的所述导线部分上形成有朝向所述第一电极的凸起。
9.进一步地：
10.所述凸起为尖刺形凸起。
11.所述第一电极和所述第二电极的所述导线部分的间距为20～100μm，所述凸起的伸出高度为1～10μm。
12.所述第一电极和所述第二电极各自具有间隔分布的多个所述凸起，所述第一电极的所述凸起与所述第二电极的所述凸起中的至少一部分凸起成对地相向延伸。
13.所述第一电极和所述第二电极的所述导线部分相互平行，且具有曲折延伸段。
14.所述第一电极和第二电极的材料为贵金属，所述贵金属为铑、钌、钯、锇、铱、铂、金、银中的任一种。
15.所述第一电极和第二电极的材料为金属与陶瓷、或金属与玻璃相的复合材料。
16.还包括陶瓷板，所述第一电极和第二电极为在所述陶瓷板上蚀刻形成的电极。
17.一种用于快速测量气体颗粒物浓度的装置，包括所述的芯片以及吸附电压发生器，所述吸附电压发生器与所述第一电极和所述第二电极相连，用于在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压以使所述凸起累集静电荷以吸附生长颗粒物，颗粒物在所述第一电极和所述第二电极之间形成导电通道，从而改变所述第一电极和所述第二电极之间的电阻。
18.进一步地，还包括用于向所述第一电极和/或所述第二电极提供电阻测量电信号的电流源。
19.本实用新型具有如下有益效果：
20.本实用新型提供一种能快速测量气体颗粒物浓度测量的芯片和装置，该芯片的两个电极上带有凸起，当在两个电极之间施加一定的电压时，凸起的顶端累集静电荷，利用静电可吸附颗粒物质并沿凸起的顶端方向快速生长，从而在电极之间形成导电通道，由此改变电极之间的电阻，而电阻的变化速率与颗粒物浓度正相关，因此，通过测量电阻，就能够快速测量出颗粒物浓度。
附图说明
21.图1为本实用新型一种实施例的芯片结构示意图。
22.图2为本实用新型一种实施例的装置结构示意图。
具体实施方式
23.以下对本实用新型的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
24.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
25.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.参阅图1，本实用新型实施例提供一种用于快速测量气体颗粒物浓度的芯片，包括设置在颗粒物落集区域的第一电极1和第二电极2，所述第一电极1和所述第二电极2具有并排走线的导线部分，其中，所述第一电极1的所述导线部分上形成有朝向所述第二电极2的凸起3，和/或所述第二电极2的所述导线部分上形成有朝向所述第一电极1的凸起3。
28.当在两个电极之间施加一定的电压时，凸起的顶端累集静电荷，利用静电可吸附气体(如汽车尾气)中的颗粒物质，并使颗粒物质沿凸起的顶端方向快速生长，从而在电极之间形成导电通道，由此改变电极之间的电阻，而电阻的变化速率与颗粒物浓度正相关，因此，通过测量电阻，就能够快速测量出颗粒物浓度。
29.在优选的实施例中，所述凸起3为尖刺形凸起3。
30.在优选的实施例中，所述第一电极1和所述第二电极2的所述导线部分的间距为20～100μm，所述凸起3的伸出高度为1～10μm。
31.在优选的实施例中，所述第一电极1和所述第二电极2各自具有间隔分布的多个所述凸起3，所述第一电极1的所述凸起3与所述第二电极2的所述凸起3中的至少一部分凸起3成对地相向延伸。
32.在优选的实施例中，所述第一电极1和所述第二电极2的所述导线部分相互平行，且具有曲折延伸段。
33.在优选的实施例中，所述第一电极1和第二电极2的材料为贵金属，所述贵金属为铑、钌、钯、锇、铱、铂、金、银中的任一种。
34.在优选的实施例中，所述第一电极1和第二电极2的材料为金属与陶瓷、或金属与玻璃相的复合材料。
35.在优选的实施例中，所述芯片还包括陶瓷板，所述第一电极1和第二电极2为在所述陶瓷板上蚀刻形成的电极。
36.参阅图2，一种用于快速测量气体颗粒物浓度的装置，包括所述的芯片以及吸附电压发生器，所述吸附电压发生器与所述第一电极1和所述第二电极2相连，用于在所述第一电极1和所述第二电极2之间施加电压以使所述凸起3累集静电荷以吸附生长颗粒物，颗粒物在所述第一电极1和所述第二电极2之间形成导电通道，从而改变所述第一电极1和所述第二电极2之间的电阻。
37.在优选的实施例中，所述装置还包括用于向所述第一电极1和/或所述第二电极2提供电阻测量电信号的电流源。
38.以下进一步描述本实用新型的具体实施例。
39.一种具体实施例中，一种能快速测量气体颗粒物浓度测量的芯片，该芯片的电极1、2上带有尖刺形的凸起3，当吸附电压发生器在电极1、2之间施加一定的电压时，凸起3的顶端会累集静电荷，静电可吸附pm物质，并沿尖端方向快速的生长，在电极1、2之间形成导电通道，电极1、2之间电阻随时间的变化率与pm颗粒浓度正相关。芯片优选采用氧化铝陶瓷板，电极材料选择性能稳定的pt或其它贵金属烧制在陶瓷板上。优选地，电极中可采用金属与陶瓷、玻璃相材料等复合材料的电极，有助于提高附着力。优选地，电极1、2的间距可取20～100μm之间，凸起3的高度1～10μm。吸附电压发生器施加的吸附电压5～60v之间较佳。可单独设置电流源，在电极间加电流源，将电阻变为电压信号，便于测量。在测量电阻时，可以暂时关闭吸附电压。测量电阻的电路与吸附电压电路电气上隔离，减少互相影响。
40.本实用新型的背景部分可以包含关于本实用新型的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
41.以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不
能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本实用新型的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。