[发明专利]氧传感器加热控制方法及采用该方法的加热控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧传感器，尤其涉及氧传感器内部温度加热控制方法及控制电路。

背景技术

氧浓度检测在军用、民用、医疗等领域都有需求，如监测车辆排气中的氧浓度大小。对氧浓度的监测采用氧传感器，氧传感器通常由敏感元件和加热元件组成，其中，敏感元件主要由氧化锆材料制成，加热元件采用具有良好温度特性的铂材料制成。敏感元件需要在达到设定温度(例如600℃)之后才能进行有效地工作。具体工作原理是利用氧化锆陶瓷在高温(500℃～700℃)条件下，对氧分子产生电离作用，即电离为氧原子，带负电的氧离子吸附在氧化锆的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，两侧离子的浓度差产生电动势，经后续电路处理以分析出排气中的氧浓度。而被电离的氧分子数量与氧浓度、传感器内部加热温度等相关，为保证氧传感器检测得到的数据准确性，必须要保证其加热温度稳定，且不受外围环境影响。可见要使传感器稳定、可靠工作，检测数据准确，加热温度控制至关重要。

发明内容

本发明目的是提供一种能够使得氧传感器内部加热温度稳定从而保证传感器测量结果准确性的加热控制方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种氧传感器加热控制方法，所述的氧传感器包括敏感元件和加热元件，该方法通过对所述加热元件的电阻值进行恒定控制，实现氧传感器内部加热温度的稳定控制。

进一步地，所述的加热元件由具有良好温度特性的铂材料制成的加热电阻，从而使得该加热元件还可以具有测温元件的作用。

根据需要达到的温度，程控地设定所述加热元件的电阻值。

本发明还提供一种氧传感器加热控制电路，其所采用的技术方案为：一种氧传感器加热控制电路，它包括

电桥电路，其包括第一固定电阻、第二固定电阻、可变电阻，所述的第一固定电阻与可变电阻相连接形成设定桥臂，所述的第二固定电阻与氧传感器内的加热元件相电连接形成加热桥臂，且设定桥臂与加热桥臂相并联；

电压调整电路，其与设定桥臂及加热桥臂的一共同连接端相电连接，用于为电桥电路提供加热电压；

误差放大电路，其电连接在电桥电路和电压调整电路之间，用于采集设定桥臂上第一固定电阻和加热桥臂上第二固定电阻的电压并对采集的两电压值进行对比以向电压调整电路输出电压调控信号；

根据氧传感器内部要达到的加热温度，设定所述可变电阻的大小，所述的电压调整电路向电桥电路提供加热电压，并通过误差放大电路调节输出电压大小，控制所述的氧传感器的加热元件的电阻值恒定。

根据上述技术方案所具体实施的方式中，所述的可变电阻为可编程电阻，根据氧传感器内部需要达到的温度，程控地设定可变电阻的电阻值。

在氧传感器初始工作时，所述的可变电阻阻值通过程控调节使其缓慢地增大到设定的阻值。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点：本发明利用氧传感器的加热元件具有良好的温度特性，对加热元件进行恒电阻值控制，使得氧传感器能够稳定的处在设定的温度下，即保证了氧传感器加热温度的稳定，为氧传感器检测的可靠性奠定基础。

附图说明

附图1为本发明氧传感器加热控制电路原理框图；

其中：1、电桥电路；2、电压调整电路；3、误差放大电路；

具体实施方式

下面结合附图，对本发明优选的具体实施例进行说明：

本发明的氧传感器为氧化锆型传感器，其内部还设置有加热元件，加热元件由具有良好温度特性的铂材料制成，该加热元件具有电阻值Rd，该电阻值Rd与温度具有式(1)所示的关系：

Rd＝(1+k·T)·Rd0(1)

式中：T为温度；

Rd0为加热元件在0℃条件下的阻值；

K为常数，与铂材料相关；

由此我们可以看出，加热元件的阻值Rd与温度T成正比，而加热温度与施加在该加热元件上的电压有关，电压越高，产生的热量就越多，相应加热温度就会升高，同时，加热元件的电阻值也会增大。

根据上述原理，为了达到氧传感器能够稳定的处于一设定的温度下，本发明提供了一种加热控制方法，其通过对所述加热元件的电阻值进行恒定控制，来实现氧传感器内部加热温度的稳定控制，即当氧传感器需要达到某一温度，如600℃，只要控制加热元件的电阻值，使得其电阻值恒定处于该温度下所应对应的电阻值即可。

为了适应氧传感器应用在不同的工作温度下，本发明加热控制方法，加热元件的电阻值可进行程控调整，从而可根据使用的需要灵活设定加热元件的电阻值。