科创中国

行业领域

电子信息技术

需求背景

随着环境保护意识的提高，汽车尾气排放监测成为关注的焦点。氨气是一种常见的尾气污染物，特别是在柴油车辆的排放中。因此，研发汽车氨气传感器敏感芯片具有重要的技术需求。

a）实时监测氨气浓度：汽车氨气传感器敏感芯片应能够实时、准确地监测汽车尾气中的氨气浓度，以便及时采取措施减少氨气排放，保护环境和人体健康。

b）高灵敏度和选择性：传感器敏感芯片需要具备高灵敏度，能够检测到低浓度的氨气。同时，应具备良好的选择性，能够与其他尾气组分进行区分，避免误报或漏报。

c）稳定性和寿命：传感器敏感芯片需要具备稳定性和长寿命，能够在长时间高温、高湿度和振动等复杂环境条件下正常工作，以保持持续准确的传感性能。

需解决的主要技术难题

a）传感器敏感层材料的选择和优化：选择合适的敏感层材料，能够与氨气发生特异的反应，并产生可测量的信号，是一个技术难点。优化敏感层的结构和组成，以提高传感器的灵敏度和选择性，也是一个挑战。

b）传感器信号的读取和处理：传感器敏感芯片产生的信号需要被准确读取和处理，以获得氨气浓度的实时数据。设计高精度、低噪声的信号读取电路和数据处理算法，是一个关键难题。

c）环境干扰的抑制：汽车运行的环境复杂，存在各种干扰源，如温度变化、湿度变化、振动和干扰气体等。如何抑制这些环境干扰对传感器的影响，提高传感器的稳定性和准确性，是一个技术挑战。

克服这些技术难点需要综合考虑传感器材料科学、电子技术、信号处理算法等多个领域的知识，进行系统的设计和研发工作。同时，还需要对实际的汽车尾气排放环境进行充分的测试和验证，以确保传感器的可靠性和性能。

期望实现的主要技术目标

所研发的YSZ陶瓷基片敏感材料涂覆裸片在实验室配气测量条件下达到如下性能指标：（1）对NH3浓度的检测灵敏度达到-100m V/decade，检测浓度下限达到5ppm。（2）对NH3的响应（达到最大值的90%）和恢复（恢复到最大值的 10%）时间应达到3~5秒以内。（3）传感器需保证在700℃以上的高温长期稳定工作 500小时，多次测量重复性波动在10%以内，500小时候衰减在10%以内。（4）抗干扰性，除了目标气体NH3外，还包括CO、CO2 、NOx 、HC、H2O和H2等，传感器对这些组分在尾气典型浓度下的响应值不超过对NH3响应值的10%。

测试实验条件：NH3测试浓度范围5-80ppm，氧气浓度范围1-21%，气体总流量600mL/min，测试温度范围400-700℃。

需求解析

解析单位：重庆市高新区 解析时间：2023-06-15

李璐

重庆大学

教授

综合评价

汽车氨气传感器敏感芯片的技术需求可以综合评价如下： a）灵敏度和准确性：敏感芯片需要具备较高的灵敏度和准确性，能够准确测量氨气浓度并提供可靠的数据。 b）响应时间：敏感芯片需要具备较快的响应时间，能够实时监测氨气浓度的变化并做出相应的反馈控制。 c）线性度和稳定性：敏感芯片需要具备良好的线性度和稳定性，能够在不同浓度范围内保持稳定的输出信号，并与实际浓度呈线性关系。 d）抗干扰能力：敏感芯片需要具备较强的抗干扰能力，能够抵抗外界干扰并保持测量的准确性。 e）电气特性：敏感芯片需要符合汽车电气特性的要求，如工作电压范围、功耗、输出电阻等。

查看更多>

处理进度