專利名稱：檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的陶瓷介質(zhì)傳感器及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的陶瓷介質(zhì)傳感器及制備方法，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，一方面我國現(xiàn)階段汽車保有量持續(xù)增加，另一方面，世界石油資源也面臨著日趨嚴(yán)峻的形勢(shì)，這樣就使得我國燃油的供需矛盾日益加劇。2010年，我國對(duì)外石油依賴度已接近55%。尋求一種能夠有效替代石油的資源，滿足我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的能源需求和戰(zhàn)略需要，已成為我國迫切需要解決的難題之一。針對(duì)我國多煤貧油少氣的特殊國情和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，實(shí)施能源多元化戰(zhàn)略，能夠成為我國現(xiàn)階段切實(shí)可行的一種有效途徑。甲醇作為汽油的替代品之一，由煤或天然氣為原料制成，具有排放低、辛烷值高、 抗爆性好、資源相對(duì)比較豐富、成本低、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，因些，以一定比例的甲醇與汽油通過助溶劑配制而成的甲醇汽油在汽車中的使用日益廣泛。但甲醇的質(zhì)量低，熱值也較汽油低，隨甲醇含量的不同在燃燒過程中對(duì)氧的需求也不相同，如何對(duì)這種混合燃料中甲醇含量進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，并匹配不同的空燃比，成為一個(gè)新的課題。在判別甲醇在汽油中的含量與比例的方法中，主要有介電常數(shù)、分光光度計(jì)法、聲表面波器件(SAW)法、光折射法與成分分析方法等，但是這些方法存在檢測(cè)手段復(fù)雜，不適宜在線檢測(cè)等問題。近年來，隨著研究的深入，人們應(yīng)用新材料、新工藝研究開發(fā)了許多新的傳感器。 目前，陶瓷基材料的各類傳感器正逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，其優(yōu)異的介電性能和穩(wěn)定可靠的物理化學(xué)性質(zhì)倍受人們青睞，在許多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的陶瓷介質(zhì)傳感器及制備方法，該傳感器能準(zhǔn)確檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度，其制備方法簡(jiǎn)單。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，一種檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的陶瓷介質(zhì)傳感器，該傳感器包括管狀殼體，其特征在于，在管狀殼體內(nèi)于兩端蓋上設(shè)置陶瓷介質(zhì)管狀外環(huán)電極和陶瓷介質(zhì)棒狀中心有孔的內(nèi)芯電極，管狀殼體兩端的端蓋上還設(shè)置甲醇汽油流道，兩端蓋上的流道與兩電極之間形成的截面為圓環(huán)形的流道聯(lián)通，所述的陶瓷介質(zhì)材料是由金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2和Mg2TiO4按質(zhì)量比(0. 8 0. 2) (0.2- 0. 8)組成。上述的檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的陶瓷介質(zhì)傳感器制備方法，其特征在于包括以下過程1)將購置的TiO2粉末按加入球磨機(jī)，以水為研磨介質(zhì)充分濕磨20 22h，在溫度 100 120°C完全烘干后，置入燒結(jié)爐中按常規(guī)燒結(jié)制度于溫度1000-1200°c煅燒2h，合成金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2 ；將合成的金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2與碳酸鎂按鈦和鎂的摩爾比為1 2的混合后，以水為介質(zhì)充分濕磨10 12h后，在溫度100 120°C完全干燥，置入燒結(jié)爐中按常規(guī)燒結(jié)制度于1150-1250°C煅燒2h，以合成Mg2TiO4材料；2)將步驟1)制的TiO2和Mg2TiO4按質(zhì)量比(0. 8 0. 2) (0. 2 0. 8)進(jìn)行混合，混合后粉體球磨10 12h后，在溫度100 120°C完全干燥，以壓力為IOMPa的干壓成管狀和棒狀，再以等靜壓200MPa壓成管狀和棒狀陶瓷坯，陶瓷坯在燒結(jié)爐中按電子陶瓷常規(guī)工藝于溫度1200°C -1380°C燒結(jié)，形成陶瓷介質(zhì)；3)將步驟2)燒結(jié)好的陶瓷介質(zhì)材料工作表面涂覆金屬銀的電極漿料，在燒結(jié)爐中于溫度850°C下燒滲，形成管狀和棒狀的陶瓷介質(zhì)電極；4)以步驟3)制的管狀和棒狀的陶瓷介質(zhì)電極，分別作為外環(huán)電極和內(nèi)芯電極，將它們裝入管狀的殼體內(nèi)，并連接引出導(dǎo)線，管狀殼體兩端的端蓋上設(shè)置甲醇汽油流道，兩端蓋上的流道與兩電極之間形成的截面為圓環(huán)形的流道聯(lián)通，從而制得檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的陶瓷介質(zhì)傳感器。以上述的或上述方法制備的陶瓷介質(zhì)傳感器，檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的理論依據(jù)是根據(jù)同軸柱狀電容器容量計(jì)算公式，設(shè)陶瓷介質(zhì)電容與被測(cè)甲醇汽油對(duì)應(yīng)的電容，分別為Cp C2，則有
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的陶瓷介質(zhì)傳感器，該傳感器包括管狀殼體，其特征在于，在管狀殼體內(nèi)于兩端蓋上設(shè)置陶瓷介質(zhì)管狀外環(huán)電極和陶瓷介質(zhì)棒狀中心有孔的內(nèi)芯電極，管狀殼體兩端的端蓋上還設(shè)置甲醇汽油流道，兩端蓋上的流道與兩電極之間形成的截面為圓環(huán)形的流道聯(lián)通，所述的陶瓷介質(zhì)材料是由金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2和Mg2TiO4按質(zhì)量比(0.8 0.2) (0.2 0.8)組成。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的陶瓷介質(zhì)傳感器方法，其特征在于包括以下過程1)將購置的TiO2粉末按加入球磨機(jī)，以水為研磨介質(zhì)充分濕磨20 22h，在溫度 100 120°C完全烘干后，置入燒結(jié)爐中按常規(guī)燒結(jié)制度于溫度1000-1200°C煅燒2h，合成金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2 ；將合成的金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2與碳酸鎂按鈦和鎂的摩爾比為1 2的混合后，以水為介質(zhì)充分濕磨10 12h后，在溫度100 120°C完全干燥，置入燒結(jié)爐中按常規(guī)燒結(jié)制度于1150-1250°C煅燒2h，以合成Ife2TiO4材料；2)將步驟1)制的TiO2和Mg2TiO4按質(zhì)量比(0.8 0. 2) (0.2- 0. 8)進(jìn)行混合，混合后粉體球磨10 12h后，在溫度100 120°C完全干燥，以壓力為IOMPa的干壓成管狀和棒狀，再以等靜壓200MPa壓成管狀和棒狀陶瓷坯，陶瓷坯在燒結(jié)爐中按電子陶瓷常規(guī)工藝于溫度1200°C _1380°C燒結(jié)，形成陶瓷介質(zhì)；3)將步驟2)燒結(jié)好的陶瓷介質(zhì)材料工作表面涂覆金屬銀的電極漿料，在燒結(jié)爐中于溫度850°C下燒滲，形成管狀和棒狀的陶瓷介質(zhì)電極；4)以步驟3)制的管狀和棒狀的陶瓷介質(zhì)電極，分別作為外環(huán)電極和內(nèi)芯電極，將它們裝入管狀的殼體內(nèi)，并連接引出導(dǎo)線，管狀殼體兩端的端蓋上設(shè)置甲醇汽油流道，兩端蓋上的流道與兩電極之間形成的截面為圓環(huán)形的流道聯(lián)通，從而制得檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的陶瓷介質(zhì)傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測(cè)甲醇汽油相對(duì)體積濃度的陶瓷介質(zhì)傳感器及制備方法。該傳感器包括管狀殼體，殼體內(nèi)兩端蓋上設(shè)置陶瓷介質(zhì)的管狀外環(huán)電極和棒狀中心有孔的內(nèi)芯電極，其中陶瓷介質(zhì)材料是由金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2和Mg2TiO4按質(zhì)量比組成。其制備過程金紅石結(jié)構(gòu)的TiO2與Mg2TiO4制備；由TiO2和Mg2TiO4混合壓力成型及靜壓成坯，再經(jīng)燒結(jié)制得陶瓷介質(zhì)；陶瓷介質(zhì)涂覆電極漿料燒結(jié)制成管狀和棒狀的陶瓷介質(zhì)電極；再將陶瓷介質(zhì)電極裝置在管式殼體內(nèi)構(gòu)成陶瓷介質(zhì)傳感器。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)，具有靈敏度高、響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間快、穩(wěn)定性好、使用可靠和制備成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102323304SQ20111015833
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者周玉貴, 姚春德, 季惠明, 耿鵬, 趙新峰 申請(qǐng)人:天津大學(xué)