[发明专利]用于测量颗粒物的集聚和电荷损失传感器

权利要求书

1.一种用来测量颗粒物的传感器组件，所述传感器组件包括：

电压源；

被耦合到电压源的传感器电极，用以接收电压，所述传感器电极被布置在所述传感器组件内的定向并受控制的排气流内，以便于颗粒在传感器电极的表面上集聚成颗粒物结构；

接地组件，其被耦合到接地参考并被放置到距传感器电极一距离处；

耦合到所述电压源的负极侧的积分电容器，其中所述积分电容器被配置为对源自来自所述颗粒物结构的传感器电极的电荷转移的电流脉冲按时间做积分；以及；

被耦合到电压源的电流测量器，用于响应于在排气流内从传感器电极至颗粒物结构的的电荷转移测量提供到电压源的电流的积分值。

2.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述的颗粒物结构具有高的表面电荷密度质量比。

3.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，还包括被耦合到传感器电极的耦合电路，其中所述控制电路被配置为产生至少部分地与从传感器电极至颗粒物结构的电荷转移相关的输出信号，其中所述输出信号与测得的排气流内的颗粒物的电平相关。

4.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器组件被配置为在缺少与所述传感器电极和接地组件分开的另一电极的情况下工作。

5.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器电极和所述接地组件之间的距离为大致0.5毫米和2毫米之间。

6.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，施加到传感器电极的所述电压在电压下限和电压上限之间，其中所述电压下限足以促进颗粒物集聚自组织成高表面积质量比的结构，所述电压上限不足以引起通过排气流的传感器电极或颗粒物结构的放电。

7.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器电极包括含有圆柱形部分的电极。

8.如权利要求7所述的传感器组件，其特征在于，内部挡板充分包围传感电极的圆柱形部分的大部分。

9.如权利要求7所述的传感器组件，其特征在于，所述内部挡板被电耦合到所述传感器组件的外壳，并且所述传感电极与所述挡板以及所述外壳电绝缘。

10.如权利要求9的传感器组件，其特征在于，所述壳体至少部分地包围内部挡板，并且包括入口，用以允许排气流的一部分进入所述壳体，并且所述内部挡板定义在与所述壳体的进气口偏移的位置处的至少一个孔，用以产生挡板和壳体之间的流模式，其中内部挡板中的至少一个孔被配置成朝向传感器电极的表面并进一步基本上沿着所述内部挡板中的至少一个孔与所述外壳的出口之间传感器电极的长度引导流模式。

11.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，传感器电极的一部分和周围传感器结构被布置成沿轴向作为静电粒子过滤器的一系列盘状物，用以防止在传感器电极的电绝缘安装部分积聚颗粒。

12.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，还包括壳体，其中所述壳体包括：

排气入口；以及

文丘里盖，当其被设置在排气流中，通过排气入口吸引至少一些排气流进入排气流室。

13.如权利要求12所述的传感器组件，其特征在于，还包括设置在壳体内的绝缘体，用以定义排气流室的端部并将所述传感器电极安装在大致第一端部的位置。

14.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，还包括：

发生器块，其特征在于，所述发生器块被配置为产生DC电压信号，用于施加到传感器电极；

保护块，用于在传感器电极接地短路并保护传感器组件免于过高电压期间促进DC电压信号的大电流放电；以及

电流放大器，用以放大积分电流。

15.一种方法，包括：

引导排气的流动朝向凸状电极以促进凸状电极的表面处的颗粒集聚，并进一步引导所述凸状电极和凹形接地结构之间的排气流；

创建在所述凸状电极和凹形接地结构之间的非均匀电场以促进在排气流中悬浮的颗粒物集聚成高表面积质量比的颗粒物结构；

测量由于集聚的颗粒物结构的移走而导致的电流脉冲；以及

将电流脉冲积分成可与排气流中嵌入的颗粒物的质量浓度相关的值。