氮氧传感器陶瓷芯片检测系统的研制

摘要

随着汽车行业的迅猛发展和人们对环保的日益重视,各国相继制定并实施了越来越严格的汽车尾气放标准,这些对整个汽车尾气放控制系统中起着至关重要作用的氮氧传感器提出了更高的要求。为了保证生产过程中氮氧传感器的质量,推动氮氧传感器的发展,就必须研制性能更可靠的测试系统。目前,国内对氮氧传感器测试系统的研制基本上还是空白。
　　本文设计并研制了一套氮氧传感器陶瓷芯片检测系统,用来检测陶瓷芯片的加热性能和电极材料浓差电势的灵敏度。该系统可匹配不同电阻值的陶瓷芯片,可以实现可调的加热温度,并迅速、可靠的测量电极材料浓差电势。系统分为三大部分:机械结构部分、电路硬件部分和软件编程部分。本文围绕上述三大部分进行了以下几个方面的研究和设计工作。
　　本文首先分析了氮氧传感器的工作原理,同时加热控制策略的原理进行分析,从中选定硬件反馈作为加热测试方案,并在此基础上提出了氮氧传感器陶瓷芯片检测系统的总体规划与技术方案。然后详细介绍了系统的三大组成部分:机械结构部分,它主要给芯片提供空气、氮气可快速变换的气氛条件;电路硬件部分是本系统的控制核心,主要由电源电路、主控电路、通信电路、加热控制电路、电磁阀驱动控制电路、电极信号采集电路组成;软件编程部分主要保障单片机和外围功能的正常运行、与上位机通信接收指令并完成相应的操作。再针对检测系统的应用,进行了芯片测试实验和ESC、ETC台架实验,并对实验数据进行分析。最后对整个系统进行了总结和展望。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 氮氧传感器的概述

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 氮氧传感器陶瓷芯片检测系统的原理及规划

2.1 氮氧传感器工作原理

2.2 系统的测量原理与方法

2.3 系统的功能规划

3 系统的机械结构设计

3.1 结构的原理验证

3.2 配气发生及控制结构的设计

3.3 芯片定位夹具结构的设计

4 系统的硬件设计

4.1 电源电路设计

4.2 主控电路设计

4.3 通信电路设计

4.4 加热控制电路设计

4.5 电磁阀驱动控制电路设计

4.6 电极信号采集电路设计

5 系统的软件设计

5.1 通信协议设计

5.2 单片机底层驱动程序设计

5.3 指令界面程序设计

6 系统测试的数据分析

6.1 系统测试数据分析

6.2 台架试验数据分析

7 结 论

7.1 结论

7.2 创新与展望

致谢

参考文献

附 录 攻读硕士学位期间发表论文