氮氧传感器芯片老化装置的研制

摘要

氮氧传感器主要用来测量汽车尾气中的NOx浓度，为汽车SCR后处理系统中尿素溶液的喷射量提供依据，使得汽车排放尾气中的NOx含量达到国家排放标准。湖北丹瑞新材料有限公司在氮氧传感器芯片的生产过程中，需要对芯片进行检测，其中老化检测是检测流程中必不可少的一项。老化检测就需要用到本文所涉及的氮氧传感器芯片老化装置。
　　氮氧传感器芯片的问题易在首次使用的几个小时到几十个小时的时间内暴露出来，为了剔除这些不合格的芯片，需要对芯片老化（模拟加热）一段时间。此外，经过实验证明，对芯片进行一段时间的老化电压循环加热后，氮氧传感器芯片的测量稳定性会提高。因此，为了使生产出来的氮氧传感器芯片获得稳定的工作性能，在氮氧传感器芯片出厂前需要对其进行老化加热测试，而目前国内尚未出现可用于生产的对氮氧传感器芯片实现批量化的老化加热测试的设备。
　　氮氧传感器芯片的加热层和电化学层之间必须有良好的绝缘，否则加热层与电化学层之间的漏电流会影响到电化学层的测量准确性。氮氧传感器芯片老化装置可以通过检测芯片加热层与电化学层之间漏电流的大小来判断芯片绝缘层的可靠性，从而筛除绝缘层不达标的芯片。此外，该装置在老化过程中通过测量芯片加热电极的加热电流，可以完成对芯片加热电极的检测，从而剔除加热电极不合格的芯片。对氮氧传感器芯片进行质量检测也是氮氧传感器芯片老化装置的另一大功能。
　　本文的研究方向在于：设计一套可以自动对氮氧传感器芯片施加循环加热老化电压，并实时记录加热电流和漏电流的氮氧传感器老化装置系统。氮氧传感器芯片老化装置的设计主要包括：软件部分、机械部分、硬件部分。

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1 绪论

1.1引言

1.2氮氧传感器的应用

1.3国内外研究现状

1.4 课题的提出

1.5 本课题的研究内容

2 氮氧传感器芯片老化装置的原理及规划

2.1氮氧传感器的组成

2.2氮氧传感器芯片的工作原理

2.3系统的测试原理

2.4系统的工作过程

2.5系统的功能规划

3 系统的机械结构设计

3.1控制机箱的结构设计

3.2芯片定位夹具的结构设计

3.3芯片夹具摆放平台的结构设计

4 系统的硬件设计

4.1电源电路设计

4.2主控电路的设计

4.3通信电路的设计

4.4老化加热电流检测电路的设计

4.5漏电流检测电路的设计

4.6信号采集电路的设计

4.7芯片老化电压控制电路的设计

4.8控制机箱老化阶段指示灯的电路设计

5 系统的软件设计

5.1通讯协议设计

5.2单片机底层驱动程序的设计

5.3指令界面的程序设计

6 数据分析

7 结论

致谢

参考文献