传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2007年第26卷第1期汽车尾气用NOx传感器3赵海燕1,王岭2,陈嘉庚1,吴印林1,赵燕琴2(1.河北理工大学材料学院,河北唐山063009;2.河北理工大学化学与生物技术学院,河北唐山063009)摘要:汽车尾气中的有害物主要有CO,HC,NOx,SOx以及一些微粒物质,给人类赖以生存的大气环境带来了严重的危害。汽车尾气用NOx传感器开发主要是为了解决NOx(包括NO,NO2)的排放问题,能够实现准确、快速地测定NOx含量,从而满足大气质量检测和环境保护的要求。目前,NOx气体传感器主要有半导体型、电位型和电流型。主要介绍了这3种汽车用NOx传感器的原理、结构及应用,并简要分析了其向微型化、集成化和智能化等方向发展的趋势。关键词:NOx传感器;半导体传感器;电位型传感器;电流型传感器中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1000-9787(2007)01-0008-03NOxsensorformonitoringcarexhaustgases3ZHAOHai2yan1,WANGLing2,CHENJia2geng1,WUYin2lin1,ZHAOYan2qin2(1.SchoolofMaterialsScienceandTechnology,HebeiPolytechnicUniversity,Tangshan063009,China;2.CollegeofChemicalEngineeringandBiotechnology,HebeiPolytechnicUniversity,Tangshan063009,China)Abstract:ThepollutantsinautomobileexhaustgasesmainlyareCO,HC,NOx,SOxandsomeparticulates.Theexhaustgasesseriouslypolluteourlivingenvironment.NOxsensorformonitoringcarexhaustgasesisstudiedformonitoringthecontentofNOxexhaustsgasesfromautomobilesinordertosatisfytherequirementsofmonitoringatmosphereandprotectingenvironment.NOxsensorscanbedividedintothreetypes:semiconductor,potentiometricandamperometricgassensor.Workingmechanism,constructionandapplicationofthethreekindsofsensorsareintroducted.Developmenttrendofminiaturization,multifunctionandintegrationandintelligenceoftheautomotivesensorisalsopredicted.Keywords:NOxsensors;semiconductorsensors;potentiometricsensors;amperometricsensors0引言随着社会的发展和人民生活水平的不断提高,人们对汽车的消费越来越高,汽车已经逐渐成为人们生活的必需品。由于汽车用量的猛增,汽车尾气排放所造成的污染以及随之带来的能源短缺等问题也就显得日益严重。尤其近些年来,随着环境保护要求的提高和对燃料燃烧率的关注,各个国家和地区都重新制定了新的汽车燃料排放法规,对汽车尾气中NOx的排放量要求越来越严格。为了保护环境,节约能源,开发新一代汽车尾气传感器势在必行。汽车尾气用NOx传感器开发主要是为了解决NOx(NO或NO2)的排放问题,能够实现准确、快速地测定NOx含量,从而满足大气质量检测和环境保护的要求。NOx气体传感器在国内外一直是人们研究的热点。由于汽车传感器必须在发动机控制工作环境中工作,所以,传感器必须具有以下性能:1)由于发动机燃烧及其尾气收稿日期:2006-07-213基金项目:国家自然科学基金资助项目(50572024)排放管温度较高,要求传感器能够在较高的温度下工作;2)要求传感器材料经受住-20900℃的经常性的温度突变的冲击;3)对尾气中的氧化氮分压变化能做出极为快速的响应和恢复,且重复性、稳定性要好。为了提高传感器的性能,人们分别从材料的选择和改性、信号检测等方面作了努力[1]。传统的监测NOx的方法(如,Saltzman法、化学发光法、色谱法等)灵敏度高、检出限低,但装置复杂、价格昂贵,不能实现NOx的现场连续监测。相对而言,化学传感器则能满足简便、快速、现场检测等要求[2]。根据测量原理的不同,化学传感器主要有:半导体型传感器、电位型传感器和电流型传感器。1半导体气体传感器半导体传感器是市场需求量变化最大的传感器之一。世界半导体传感器市场从1998年的126亿美元增长到2008年的218亿美元[3]。这种传感器是用来检测气体浓8第1期赵海燕,等:汽车尾气用NOx传感器度、成分的气体传感器,可用于工厂和车间的各种有害气体检测、工业装置的废气成分检测和一般家庭的可燃性气体泄露检测等。SnO2是应用最早的半导体传感器材料之一,福特公司最初用其制成传感器进行NOx的监测。SnO2半导体传感器几乎对...
