[发明专利]一种氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路及方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，更具体地，涉及一种氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路及方法。

背景技术

随着经济增长，使用柴油发动机的车辆逐渐增多，排放超标导致我国城市空气环境污染严重；因此排放达标已成为我国社会的一项长期而紧迫的任务。氮氧传感器主要用于测量柴油车尾气的NOx排放含量，是柴油发动机后处理系统的关键部件。

在NOx排放含量检测过程中，将氮氧传感器加热后，排出NOx检测腔室里的氧气，使NOx检测腔室内氧气浓度保持在5ppm以内；在NOx气氛环境下，含NOx的待检气氛经由定氧腔室进入检测腔室进行NOx排放含量检测；其中，NOx检测腔室是指氮氧传感器芯片的还原腔室；这种检测方法对检测腔室氧气浓度敏感，若外部氧气随NOx气体混进检测腔室，导致检测腔室氧气浓度超限，则会在很大程度上影响NOx排放含量检测结果的准确性；由于待检气氛是经由定氧腔室进入NOx检测腔室的，因此在采用氮氧传感器芯片进行NOx排放含量检测的过程中，定氧腔室里的氧气浓度至为关键，需要将其控制在1～5ppm范围内。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路及方法，其目的在于，在泵氧过程中控制氮氧传感器还原腔室与参考腔室之间的氧浓度电势差，以控制泵氧电压，从而将氮氧传感器还原腔室与参考腔室之间的氧气浓度差维持在特定浓度差上，实现对定氧腔室氧气浓度的实时控制。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路，包括第一接收模块、电压叠加模块、第二接收模块、信号处理模块和泵氧模块；

其中，电压叠加模块的输入端连接第一接收模块的输出端；信号处理模块的第一信号输入端连接电压叠加模块的输出端，第二信号输入端连接第二接收模块的输出端，反馈信号输入端连接泵氧模块的负反馈端；泵氧模块的输入端连接信号处理模块的输出端，泵氧模块的输出端作为所述氮氧传感器定氧腔室泵氧控制电路的泵氧电压输出端；

其中，第一接收模块用于接收并调理氮氧传感器的比较电极信号；第二接收模块用于接收并调理氮氧传感器的参考电极信号；电压叠加模块将用于根据比较电极信号与叠加电压获取校正电压；信号处理模块根据该校正电压与参考电极信号的比较结果获取泵氧控制信号；泵氧模块根据该泵氧控制信号输出泵氧电压，驱动泵氧。

优选的，叠加电压为430mV～600mV。

优选的，电压叠加模块包括稳压二级管D1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；稳压二极管D1采用精密稳压管；以使得通过电阻R2,R3分压获得的叠加电压更稳定；

其中，第一电阻的第一端连接5V电压源，第二电阻R2的第一端连接第一电阻R1的第二端，第三电阻R3的第一端连接第二电阻R2的第二端；所述稳压二极管D1的正极连接第三电阻R3的第二端；

其中，稳压二极管D1的负极连接第一电阻R1与第二电阻R2的串联端；稳压二极管D1的正极作为电压叠加模块的输入端，第二电阻R2与第三电阻R3的串联端作为电压叠加模块的输出端。

优选的，第一接收模块包括第一运算放大器OP1，其输入正端作为第一接收模块的输入端，其输入负端连接电压叠加模块中第三电阻R3的第二端，其第一输出端作为第一接收模块的输出端，连接电压叠加模块的输入端，第二输出端连接电压叠加模块中第三电阻R3的第二端；

其中，第一运算放大器OP1用作电压跟随器，根据运算放大器的虚短原理，第一运算放大器OP1的输出信号等于OP1输入正端的比较电极电压信号。

优选的，信号处理模块包括第二运算放大器OP2、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；

其中，第二运算放大器OP2的输入负端作为信号处理模块的第一信号输入端，其输入正端作为信号处理模块的第二信号输入端，用于输入参考电极电压；

第四电阻R4的第一端连接第二运算放大器OP2的输出端；第六电阻R6的第一端连接第四电阻R4的第二端，第六电阻R6的第二端接地；第五电阻R5的第一端连接第二运算放大器OP2的输入负端；

第四电阻R4与第六电阻R6的串联端作为信号处理模块的输出端，与氮氧传感器的定氧电极连接；第五电阻R5的第二端作为信号处理模块的反馈信号输入端，与氮氧传感器的定氧电极与连接；

第二运算放大器OP2根据其正端输入信号与负端输入信号的比较结果输出泵氧控制信号；泵氧时，泵氧控制信号从负值逐渐升高，泵氧电压则逐渐减小。