一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器及其制备方法与流程

本发明涉及一种分压型氧传感器及其制备方法。

背景技术：

氧气传感器是保证密闭环境中氧气浓度控制的关键元器件。随着密闭环境工作时间的变化，氧气浓度就会不断地变化。当氧气浓度降低或升高时，供氧系统控制向密闭环境中通入氧气的量，保证人员能够获得充足的氧气。

目前，分压型氧传感器存在某些缺点和不足，如旁热式加热丝采用绕制工艺制作难以控制绕制间隙，加热丝的一致性较差，并且长时间使用易发生热应力变形使温场分布发生变化。旁热式的加热器结构(如图1)也存在传热效率低、加热器体积大、温场分布不均、耐力学冲击振动能力差的不足，这些均会造成传感器的测试精度大幅下降，甚至造成传感器失效。旁热式加热丝的制造方法困难、抗力学冲击差、体积大的问题，难以实现高精度、高可靠的氧浓度测量，限制了氧传感进一步发展。

陶瓷共烧工艺技术主要包括了流延、冲孔、丝网印刷、叠片、等静压、切割、烧结等，经由多年工艺技术发展，工艺过程已经成熟。

技术实现要素：

本发明是要解决现有的分压型氧传感器传热效率低、加热器体积大、温场分布不均、耐力学冲击振动能力差的技术问题，而提供一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器及其制备方法。

本发明的带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器是由芯体6和陶瓷加热器5组成；

所述的芯体6是由两个氧化铝过滤片6-1、两个氧化锆固体电解质陶瓷片6-2和三个铂电极6-3组成；所述的氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2均为圆形，且氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的直径相等；

所述的铂电极6-3是由铂环6-3-2和铂引脚6-3-1组成；所述的铂引脚6-3-1的一端与铂环6-3-2固定形成棒棒糖结构；所述的铂电极6-3为一体结构；

芯体6是按照氧化铝过滤片6-1、铂电极6-3、氧化锆固体电解质陶瓷片6-2、铂电极6-3、氧化锆固体电解质陶瓷片6-2、铂电极6-3和氧化铝过滤片6-1的顺序从上至下依次堆叠固定组成；三个铂电极6-3之间呈120°夹角；所述的铂环6-3-2的圆心与氧化铝过滤片6-1的圆心和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的圆心在一条直线上；两个氧化锆固体电解质陶瓷片6-2与中间夹着的一个铂电极6-3密封使得铂环6-3-2中间的空心部分形成一个密闭腔室，通过检测密闭腔室两侧内外浓差电压差δe的变化时间t，实现对被测气体氧分压p2的测量；

所述的陶瓷加热器5是由引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4组成；所述的引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4的基体均为长方体结构且四个长方体的尺寸完全相同，在每个基体上表面的中心处均有一个通孔且孔径相等；

所述的引出端层1的第一陶瓷基体1-6的上表面通孔边沿处均匀分布三个引出端1-3，引出端层1的第一陶瓷基体1-6的上表面还分别设置有第一引出线焊盘1-1和第二引出线焊盘1-2，第一引出线焊盘1-1和第二引出线焊盘1-2靠近第一陶瓷基体1-6的同一个边；从第一引出线焊盘1-1的上表面中心处至第一陶瓷基体1-6的下表面之间设置有导电金属；从第二引出线焊盘1-2的上表面中心处至第一陶瓷基体1-6的下表面之间设置有导电金属；

所述的第一加热丝层2的第二陶瓷基体2-5的上表面通孔边沿处设置第一圆弧形加热丝2-4；第一加热丝层2的第二陶瓷基体2-5的上表面还设置有第三引出线焊盘2-1、第四引出线焊盘2-3和第五引出线焊盘2-2；第一圆弧形加热丝2-4的两端分别与第三引出线焊盘2-1和第四引出线焊盘2-3连接；从第三引出线焊盘2-1的上表面中心处至第二陶瓷基体2-5的下表面之间设置有导电金属；从第四引出线焊盘2-3的上表面中心处至第二陶瓷基体2-5的下表面之间设置有导电金属；从第五引出线焊盘2-2的上表面中心处至第二陶瓷基体2-5的下表面之间设置有导电金属；

所述的第二加热丝层3的第三陶瓷基体3-5的上表面通孔边沿处设置第二圆弧形加热丝3-4；第二加热丝层3的第三陶瓷基体3-5的上表面还设置有第六引出线焊盘3-1、第七引出线焊盘3-3和第八引出线焊盘3-2；第二圆弧形加热丝3-4的两端分别与第六引出线焊盘3-1和第七引出线焊盘3-3连接；从第六引出线焊盘3-1的上表面中心处至第三陶瓷基体3-5的下表面之间设置有导电金属；从第七引出线焊盘3-3的上表面中心处至第三陶瓷基体3-5的下表面之间设置有导电金属；从第八引出线焊盘3-2的上表面中心处至第三陶瓷基体3-5的下表面之间设置有导电金属；

所述的第三加热丝层4的第四陶瓷基体4-4的上表面通孔边沿处设置第三圆弧形加热丝4-1；第三加热丝层4的第四陶瓷基体4-4的上表面还设置有第九引出线焊盘4-2和第十引出线焊盘4-3；第三圆弧形加热丝4-1的两端分别与第九引出线焊盘4-2和第十引出线焊盘4-3连接；从第九引出线焊盘4-2的上表面中心处至第四陶瓷基体4-4的下表面之间设置有导电金属；从第十引出线焊盘4-3的上表面中心处至第四陶瓷基体4-4的下表面之间设置有导电金属；

所述的陶瓷加热器5是按照引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4的顺序从上至下依次堆叠固定组成；第一引出线焊盘1-1上表面的中心与第三引出线焊盘2-1上表面的中心在一条竖直直线上；第四引出线焊盘2-3上表面的中心与第七引出线焊盘3-3上表面的中心在一条竖直直线上；第六引出线焊盘3-1上表面的中心与第九引出线焊盘4-2上表面的中心在一条竖直直线上；第十引出线焊盘4-3上表面的中心、第八引出线焊盘3-2上表面的中心、第五引出线焊盘2-2上表面的中心和第二引出线焊盘1-2上表面的中心在一条竖直直线上；第三引出线焊盘2-1与第六引出线焊盘3-1错开设置；第十引出线焊盘4-3与第七引出线焊盘3-3错开设置；

所述的芯体6设置在陶瓷加热器5的中心通孔中，三根铂丝将三个铂引脚6-3-1与三个引出端1-3分别连接；芯体6与陶瓷加热器5之间的孔隙通过高温封接玻璃密封填满形成一体结构。

本发明的带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器的制备方法如下：

制备陶瓷加热器5：

一、利用冲孔技术在引出端层1的第一陶瓷基体1-6的上表面制备两个过孔，分别为第一过孔1-1-1和第二过孔1-2-1；第一过孔1-1-1和第二过孔1-2-1靠近第一陶瓷基体1-6的同一个边；所述的第一陶瓷基体1-6的中心处设置通孔，通过丝网印刷在第一陶瓷基体1-6的上表面分别印刷三个引出端1-3，三个引出端1-3均匀设置在通孔的外沿；利用丝网印刷法在第一过孔1-1-1和第二过孔1-2-1上各印刷一层焊盘，分别为第一引出线焊盘1-1和第二引出线焊盘1-2；利用丝网印刷法在第一过孔1-1-1和第二过孔1-2-1中印刷导电金属，且各个焊盘的上表面填平；

二、利用冲孔技术在第一加热丝层2的第二陶瓷基体2-5上表面制备三个过孔，分别为第三过孔2-1-1、第四过孔2-2-1和第五过孔2-3-1；利用丝网印刷法在第三过孔2-1-1、第四过孔2-2-1和第五过孔2-3-1上各印刷一层焊盘，分别为第三引出线焊盘2-1、第四引出线焊盘2-3和第五引出线焊盘2-2；利用丝网印刷法在第三过孔2-1-1、第四过孔2-2-1和第五过孔2-3-1中印刷导电金属，且各个焊盘的上表面填平；所述的第二陶瓷基体2-5的中心处设置通孔，利用丝网印刷法在通孔的外沿印刷第一圆弧形加热丝2-4，第一圆弧形加热丝2-4的两端分别与第三引出线焊盘2-1和第四引出线焊盘2-3连接；

三、利用冲孔技术在第二加热丝层3的第三陶瓷基体3-5的上表面制备三个过孔，分别为第六过孔3-1-1、第七过孔3-2-1和第八过孔3-3-1；利用丝网印刷法在第六过孔3-1-1、第七过孔3-2-1和第八过孔3-3-1上各印刷一层焊盘，分别为第六引出线焊盘3-1、第七引出线焊盘3-3和第八引出线焊盘3-2；利用丝网印刷法在第六过孔3-1-1、第七过孔3-2-1和第八过孔3-3-1中印刷导电金属，且各个焊盘的上表面填平；所述的第三陶瓷基体3-5的中心处设置通孔，利用丝网印刷法在通孔的外沿印刷第二圆弧形加热丝3-4，第二圆弧形加热丝3-4的两端分别与第六引出线焊盘3-1和第七引出线焊盘3-3连接；

四、利用丝网印刷法在第三加热丝层4的第四陶瓷基体4-4的上表面印刷第九引出线焊盘4-2和第十引出线焊盘4-3；所述的第四陶瓷基体4-4的中心处设置通孔，利用丝网印刷法在通孔的外沿印刷第三圆弧形加热丝4-1，第三圆弧形加热丝4-1的两端分别与第九引出线焊盘4-2和第十引出线焊盘4-3连接；

五、将步骤一至四制得的共四层按照引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4的顺序从上至下依次堆叠固定组成；第一引出线焊盘1-1上表面的中心与第三引出线焊盘2-1上表面的中心在一条竖直直线上；第四引出线焊盘2-3上表面的中心与第七引出线焊盘3-3上表面的中心在一条竖直直线上；第六引出线焊盘3-1上表面的中心与第九引出线焊盘4-2上表面的中心在一条竖直直线上；第十引出线焊盘4-3上表面的中心、第八引出线焊盘3-2上表面的中心、第五引出线焊盘2-2上表面的中心和第二引出线焊盘1-2上表面的中心在一条竖直直线上；第三引出线焊盘2-1与第六引出线焊盘3-1相错设置；第十引出线焊盘4-3与第七引出线焊盘3-3相错设置；

六、通过等静压实现各层之间的结合，再通过烧结将陶瓷加热器5烧结成型；

制备芯体6：

按照氧化铝过滤片6-1、铂环6-3、氧化锆固体电解质陶瓷片6-2、铂环6-3、氧化锆固体电解质陶瓷片6-2、铂环6-3和氧化铝过滤片6-1的顺序从上至下依次堆叠；

所述的氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2均为圆形，且氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的直径相等；

所述的铂电极6-3是由铂环6-3-2和铂引脚6-3-1组成；所述的铂引脚6-3-1的一端与铂环6-3-2固定形成棒棒糖结构；所述的铂电极6-3为一体结构；

三个铂电极6-3之间呈120°夹角；所述的铂环6-3-2的圆心与氧化铝过滤片6-1的圆心和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的圆心在一条直线上；

然后通过高温封接玻璃将芯体6固定成一个整体，两个氧化锆固体电解质陶瓷片6-2与中间夹着的一个铂电极6-3密封使得铂环6-3-2中间的空心部分形成一个密闭腔室，通过检测密闭腔室两侧内外浓差电压差δe的变化时间t，实现对被测气体氧分压p2的测量；通过烧结将芯体6烧结成型；

组装芯体6和陶瓷加热器5：将芯体6通过工装夹具放置于陶瓷加热器5中间的通孔中，将芯体6和陶瓷加热器5之间的孔隙用高温封接玻璃填满，用三根铂丝将三个铂引脚6-3-1与三个引出端1-3分别连接；最后烧结成型得到带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器。

本发明的带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器的加热方法：第一引出线焊盘1-1连接电源的正极，电流通过第一引出线焊盘1-1传导到第三引出线焊盘2-1，再通过第一圆弧形加热丝2-4传导到第四引出线焊盘2-3，第一圆弧形加热丝2-4被加热，电流通过第四引出线焊盘2-3传导到第七引出线焊盘3-3，再通过第二圆弧形加热丝3-4传导到第六引出线焊盘3-1，第二圆弧形加热丝3-4被加热，电流通过第六引出线焊盘3-1传导到第九引出线焊盘4-2，再通过第三圆弧形加热丝4-1传导到第十引出线焊盘4-3，第三圆弧形加热丝4-1被加热，电流再依次通过第十引出线焊盘4-3、第八引出线焊盘3-2、第五引出线焊盘2-2和第二引出线焊盘1-2回到电源的负极，三个加热丝将陶瓷加热器5整体加热。第三引出线焊盘2-1和第六引出线焊盘3-1上下位置错开避免短路。

本发明所述的氧化铝过滤片6-1为多孔结构。

本发明中芯体6的结构和材质均为常规技术，与现有的分压型氧传感器的芯体结构和材质相同。

本发明的带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器的工作原理与现有的相同，创新点在于氧传感器的结构改进。

本发明基于陶瓷共烧工艺技术，工艺过程主要包括冲孔工艺、丝网印刷工艺、叠片工艺、切割工艺等在内的陶瓷共烧工艺技术。本发明的分压型氧传感器可以提高传感器力学抗冲击强度(传感器抗振特性增强，允许重复加速度指标提升至8g～9g。)、提升热传导效率、缩短冷启动时间(只需要50s)、提升温场分布均一性，具有高精度、高可靠的优点。可用于密闭环境、大气环境等环境的氧浓度检测。

附图说明

图1为现有的旁热式加热器结构的分压型氧传感器的示意图；

图2为具体实施方式一中的引出端层1的示意图；

图3为具体实施方式一中的第一加热丝层2的示意图；

图4为具体实施方式一中的第二加热丝层3的示意图；

图5为具体实施方式一中的第三加热丝层4的示意图；

图6为具体实施方式六中制备陶瓷加热器5的步骤一中利用丝网印刷法在第一过孔1-1-1和第二过孔1-2-1中印刷导电金属之前引出端层1的示意图；

图7为具体实施方式六中制备陶瓷加热器5的步骤二中利用丝网印刷法在第三过孔2-1-1、第四过孔2-2-1和第五过孔2-3-1中印刷导电金属第一加热丝层2的示意图；

图8为具体实施方式六中制备陶瓷加热器5的步骤三中利用丝网印刷法在第六过孔3-1-1、第七过孔3-2-1和第八过孔3-3-1中印刷导电金属之前第三加热丝层3的示意图；

图9为具体实施方式六中组装芯体6和陶瓷加热器5中将芯体6通过工装夹具放置于陶瓷加热器5中间的通孔后的示意图；

图10为具体实施方式六制备的带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器的示意图；

图11为具体实施方式一中芯体6的示意图；

图12为具体实施方式一中铂电极6-3的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式为一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器，如图2-图12所示，具体是由芯体6和陶瓷加热器5组成；

如图11所示，所述的芯体6是由两个氧化铝过滤片6-1、两个氧化锆固体电解质陶瓷片6-2和三个铂电极6-3组成；所述的氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2均为圆形，且氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的直径相等；

如图12所示，所述的铂电极6-3是由铂环6-3-2和铂引脚6-3-1组成；所述的铂引脚6-3-1的一端与铂环6-3-2固定形成棒棒糖结构；所述的铂电极6-3为一体结构；

芯体6是按照氧化铝过滤片6-1、铂电极6-3、氧化锆固体电解质陶瓷片6-2、铂电极6-3、氧化锆固体电解质陶瓷片6-2、铂电极6-3和氧化铝过滤片6-1的顺序从上至下依次堆叠固定组成；三个铂电极6-3之间呈120°夹角；所述的铂环6-3-2的圆心与氧化铝过滤片6-1的圆心和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的圆心在一条直线上；两个氧化锆固体电解质陶瓷片6-2与中间夹着的一个铂电极6-3密封使得铂环6-3-2中间的空心部分形成一个密闭腔室，通过检测密闭腔室两侧内外浓差电压差δe的变化时间t，实现对被测气体氧分压p2的测量；

所述的陶瓷加热器5是由引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4组成；所述的引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4的基体均为长方体结构且四个长方体的尺寸完全相同，在每个基体上表面的中心处均有一个通孔且孔径相等；

所述的引出端层1的第一陶瓷基体1-6的上表面通孔边沿处均匀分布三个引出端1-3，引出端层1的第一陶瓷基体1-6的上表面还分别设置有第一引出线焊盘1-1和第二引出线焊盘1-2，第一引出线焊盘1-1和第二引出线焊盘1-2靠近第一陶瓷基体1-6的同一个边；从第一引出线焊盘1-1的上表面中心处至第一陶瓷基体1-6的下表面之间设置有导电金属；从第二引出线焊盘1-2的上表面中心处至第一陶瓷基体1-6的下表面之间设置有导电金属；

所述的第一加热丝层2的第二陶瓷基体2-5的上表面通孔边沿处设置第一圆弧形加热丝2-4；第一加热丝层2的第二陶瓷基体2-5的上表面还设置有第三引出线焊盘2-1、第四引出线焊盘2-3和第五引出线焊盘2-2；第一圆弧形加热丝2-4的两端分别与第三引出线焊盘2-1和第四引出线焊盘2-3连接；从第三引出线焊盘2-1的上表面中心处至第二陶瓷基体2-5的下表面之间设置有导电金属；从第四引出线焊盘2-3的上表面中心处至第二陶瓷基体2-5的下表面之间设置有导电金属；从第五引出线焊盘2-2的上表面中心处至第二陶瓷基体2-5的下表面之间设置有导电金属；

所述的第二加热丝层3的第三陶瓷基体3-5的上表面通孔边沿处设置第二圆弧形加热丝3-4；第二加热丝层3的第三陶瓷基体3-5的上表面还设置有第六引出线焊盘3-1、第七引出线焊盘3-3和第八引出线焊盘3-2；第二圆弧形加热丝3-4的两端分别与第六引出线焊盘3-1和第七引出线焊盘3-3连接；从第六引出线焊盘3-1的上表面中心处至第三陶瓷基体3-5的下表面之间设置有导电金属；从第七引出线焊盘3-3的上表面中心处至第三陶瓷基体3-5的下表面之间设置有导电金属；从第八引出线焊盘3-2的上表面中心处至第三陶瓷基体3-5的下表面之间设置有导电金属；

所述的第三加热丝层4的第四陶瓷基体4-4的上表面通孔边沿处设置第三圆弧形加热丝4-1；第三加热丝层4的第四陶瓷基体4-4的上表面还设置有第九引出线焊盘4-2和第十引出线焊盘4-3；第三圆弧形加热丝4-1的两端分别与第九引出线焊盘4-2和第十引出线焊盘4-3连接；从第九引出线焊盘4-2的上表面中心处至第四陶瓷基体4-4的下表面之间设置有导电金属；从第十引出线焊盘4-3的上表面中心处至第四陶瓷基体4-4的下表面之间设置有导电金属；

所述的陶瓷加热器5是按照引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4的顺序从上至下依次堆叠固定组成；第一引出线焊盘1-1上表面的中心与第三引出线焊盘2-1上表面的中心在一条竖直直线上；第四引出线焊盘2-3上表面的中心与第七引出线焊盘3-3上表面的中心在一条竖直直线上；第六引出线焊盘3-1上表面的中心与第九引出线焊盘4-2上表面的中心在一条竖直直线上；第十引出线焊盘4-3上表面的中心、第八引出线焊盘3-2上表面的中心、第五引出线焊盘2-2上表面的中心和第二引出线焊盘1-2上表面的中心在一条竖直直线上；第三引出线焊盘2-1与第六引出线焊盘3-1错开设置；第十引出线焊盘4-3与第七引出线焊盘3-3错开设置；

所述的芯体6设置在陶瓷加热器5的中心通孔中，三根铂丝将三个铂引脚6-3-1与三个引出端1-3分别连接；芯体6与陶瓷加热器5之间的孔隙通过高温封接玻璃密封填满形成一体结构。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的第一圆弧形加热丝2-4、第二圆弧形加热丝3-4和第三圆弧形加热丝4-1的圆心角均为270°～330°。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的第一陶瓷基体1-6、第二陶瓷基体2-5、第三陶瓷基体3-5和第四陶瓷基体4-4均为氧化铝基体，且厚度均为0.35mm～1mm。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的引出端1-3为pt、au或ag；所述的导电金属均为pt、au或ag；所有的焊盘均为pt、au或ag；所有的圆弧形加热丝均为pt、au或ag。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：所述的氧化铝过滤片6-1的厚度为0.1mm～0.4mm；所述的氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的厚度为0.1mm～1mm；所述的三个铂电极6-3的厚度为0.1mm～0.15mm。其他与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式一中的带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器的制备方法，如图2-图12所示，具体过程如下：

制备陶瓷加热器5：

一、利用冲孔技术在引出端层1的第一陶瓷基体1-6的上表面制备两个过孔，分别为第一过孔1-1-1和第二过孔1-2-1；第一过孔1-1-1和第二过孔1-2-1靠近第一陶瓷基体1-6的同一个边；所述的第一陶瓷基体1-6的中心处设置通孔，通过丝网印刷在第一陶瓷基体1-6的上表面分别印刷三个引出端1-3，三个引出端1-3均匀设置在通孔的外沿；利用丝网印刷法在第一过孔1-1-1和第二过孔1-2-1上各印刷一层焊盘，分别为第一引出线焊盘1-1和第二引出线焊盘1-2；利用丝网印刷法在第一过孔1-1-1和第二过孔1-2-1中印刷导电金属，且各个焊盘的上表面填平；

二、利用冲孔技术在第一加热丝层2的第二陶瓷基体2-5上表面制备三个过孔，分别为第三过孔2-1-1、第四过孔2-2-1和第五过孔2-3-1；利用丝网印刷法在第三过孔2-1-1、第四过孔2-2-1和第五过孔2-3-1上各印刷一层焊盘，分别为第三引出线焊盘2-1、第四引出线焊盘2-3和第五引出线焊盘2-2；利用丝网印刷法在第三过孔2-1-1、第四过孔2-2-1和第五过孔2-3-1中印刷导电金属，且各个焊盘的上表面填平；所述的第二陶瓷基体2-5的中心处设置通孔，利用丝网印刷法在通孔的外沿印刷第一圆弧形加热丝2-4，第一圆弧形加热丝2-4的两端分别与第三引出线焊盘2-1和第四引出线焊盘2-3连接；

三、利用冲孔技术在第二加热丝层3的第三陶瓷基体3-5的上表面制备三个过孔，分别为第六过孔3-1-1、第七过孔3-2-1和第八过孔3-3-1；利用丝网印刷法在第六过孔3-1-1、第七过孔3-2-1和第八过孔3-3-1上各印刷一层焊盘，分别为第六引出线焊盘3-1、第七引出线焊盘3-3和第八引出线焊盘3-2；利用丝网印刷法在第六过孔3-1-1、第七过孔3-2-1和第八过孔3-3-1中印刷导电金属，且各个焊盘的上表面填平；所述的第三陶瓷基体3-5的中心处设置通孔，利用丝网印刷法在通孔的外沿印刷第二圆弧形加热丝3-4，第二圆弧形加热丝3-4的两端分别与第六引出线焊盘3-1和第七引出线焊盘3-3连接；

四、利用丝网印刷法在第三加热丝层4的第四陶瓷基体4-4的上表面印刷第九引出线焊盘4-2和第十引出线焊盘4-3；所述的第四陶瓷基体4-4的中心处设置通孔，利用丝网印刷法在通孔的外沿印刷第三圆弧形加热丝4-1，第三圆弧形加热丝4-1的两端分别与第九引出线焊盘4-2和第十引出线焊盘4-3连接；

五、将步骤一至四制得的共四层按照引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4的顺序从上至下依次堆叠固定组成；第一引出线焊盘1-1上表面的中心与第三引出线焊盘2-1上表面的中心在一条竖直直线上；第四引出线焊盘2-3上表面的中心与第七引出线焊盘3-3上表面的中心在一条竖直直线上；第六引出线焊盘3-1上表面的中心与第九引出线焊盘4-2上表面的中心在一条竖直直线上；第十引出线焊盘4-3上表面的中心、第八引出线焊盘3-2上表面的中心、第五引出线焊盘2-2上表面的中心和第二引出线焊盘1-2上表面的中心在一条竖直直线上；第三引出线焊盘2-1与第六引出线焊盘3-1错开设置；第十引出线焊盘4-3与第七引出线焊盘3-3错开设置；

六、通过等静压实现各层之间的结合，再通过烧结将陶瓷加热器5烧结成型；

制备芯体6：

按照氧化铝过滤片6-1、铂环6-3、氧化锆固体电解质陶瓷片6-2、铂环6-3、氧化锆固体电解质陶瓷片6-2、铂环6-3和氧化铝过滤片6-1的顺序从上至下依次堆叠；

所述的氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2均为圆形，且氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的直径相等；

所述的铂电极6-3是由铂环6-3-2和铂引脚6-3-1组成；所述的铂引脚6-3-1的一端与铂环6-3-2固定形成棒棒糖结构；所述的铂电极6-3为一体结构；

三个铂电极6-3之间呈120°夹角；所述的铂环6-3-2的圆心与氧化铝过滤片6-1的圆心和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的圆心在一条直线上；

然后通过高温封接玻璃将芯体6固定成一个整体，两个氧化锆固体电解质陶瓷片6-2与中间夹着的一个铂电极6-3密封使得铂环6-3-2中间的空心部分形成一个密闭腔室，通过检测密闭腔室两侧内外浓差电压差δe的变化时间t，实现对被测气体氧分压p2的测量；通过烧结将芯体6烧结成型；

组装芯体6和陶瓷加热器5：将芯体6通过工装夹具放置于陶瓷加热器5中间的通孔中，将芯体6和陶瓷加热器5之间的孔隙用高温封接玻璃填满，用三根铂丝将三个铂引脚6-3-1与三个引出端1-3分别连接；最后烧结成型得到带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：制备陶瓷加热器5的步骤六中等静压的工艺为：80℃～90℃，时间30min～40min，压力20mpa～30mpa。其他与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六不同的是：制备陶瓷加热器5的步骤六中烧结的工艺为：1400℃～1450℃，保温30min～40min。其他与具体实施方式六相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六不同的是：高温封接玻璃的烧结温度为700℃～1100℃。其他与具体实施方式六相同。

用以下试验对本发明进行验证：

试验一：本试验为一种带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器，如图2-图12所示，具体是由芯体6和陶瓷加热器5组成；

如图11所示，所述的芯体6是由两个氧化铝过滤片6-1、两个氧化锆固体电解质陶瓷片6-2和三个铂电极6-3组成；所述的氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2均为圆形，且氧化铝过滤片6-1和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的直径相等；

如图12所示，所述的铂电极6-3是由铂环6-3-2和铂引脚6-3-1组成；所述的铂引脚6-3-1的一端与铂环6-3-2固定形成棒棒糖结构；所述的铂电极6-3为一体结构；

芯体6是按照氧化铝过滤片6-1、铂电极6-3、氧化锆固体电解质陶瓷片6-2、铂电极6-3、氧化锆固体电解质陶瓷片6-2、铂电极6-3和氧化铝过滤片6-1的顺序从上至下依次堆叠固定组成；三个铂电极6-3之间呈120°夹角；所述的铂环6-3-2的圆心与氧化铝过滤片6-1的圆心和氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的圆心在一条直线上；两个氧化锆固体电解质陶瓷片6-2与中间夹着的一个铂电极6-3密封使得铂环6-3-2中间的空心部分形成一个密闭腔室，通过检测密闭腔室两侧内外浓差电压差δe的变化时间t，实现对被测气体氧分压p2的测量；

所述的陶瓷加热器5是由引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4组成；所述的引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4的基体均为长方体结构且四个长方体的尺寸完全相同，在每个基体上表面的中心处均有一个通孔且孔径相等；

所述的引出端层1的第一陶瓷基体1-6的上表面通孔边沿处均匀分布三个引出端1-3，引出端层1的第一陶瓷基体1-6的上表面还分别设置有第一引出线焊盘1-1和第二引出线焊盘1-2，第一引出线焊盘1-1和第二引出线焊盘1-2靠近第一陶瓷基体1-6的同一个边；从第一引出线焊盘1-1的上表面中心处至第一陶瓷基体1-6的下表面之间设置有导电金属；从第二引出线焊盘1-2的上表面中心处至第一陶瓷基体1-6的下表面之间设置有导电金属；

所述的第一加热丝层2的第二陶瓷基体2-5的上表面通孔边沿处设置第一圆弧形加热丝2-4；第一加热丝层2的第二陶瓷基体2-5的上表面还设置有第三引出线焊盘2-1、第四引出线焊盘2-3和第五引出线焊盘2-2；第一圆弧形加热丝2-4的两端分别与第三引出线焊盘2-1和第四引出线焊盘2-3连接；从第三引出线焊盘2-1的上表面中心处至第二陶瓷基体2-5的下表面之间设置有导电金属；从第四引出线焊盘2-3的上表面中心处至第二陶瓷基体2-5的下表面之间设置有导电金属；从第五引出线焊盘2-2的上表面中心处至第二陶瓷基体2-5的下表面之间设置有导电金属；

所述的第二加热丝层3的第三陶瓷基体3-5的上表面通孔边沿处设置第二圆弧形加热丝3-4；第二加热丝层3的第三陶瓷基体3-5的上表面还设置有第六引出线焊盘3-1、第七引出线焊盘3-3和第八引出线焊盘3-2；第二圆弧形加热丝3-4的两端分别与第六引出线焊盘3-1和第七引出线焊盘3-3连接；从第六引出线焊盘3-1的上表面中心处至第三陶瓷基体3-5的下表面之间设置有导电金属；从第七引出线焊盘3-3的上表面中心处至第三陶瓷基体3-5的下表面之间设置有导电金属；从第八引出线焊盘3-2的上表面中心处至第三陶瓷基体3-5的下表面之间设置有导电金属；

所述的第三加热丝层4的第四陶瓷基体4-4的上表面通孔边沿处设置第三圆弧形加热丝4-1；第三加热丝层4的第四陶瓷基体4-4的上表面还设置有第九引出线焊盘4-2和第十引出线焊盘4-3；第三圆弧形加热丝4-1的两端分别与第九引出线焊盘4-2和第十引出线焊盘4-3连接；从第九引出线焊盘4-2的上表面中心处至第四陶瓷基体4-4的下表面之间设置有导电金属；从第十引出线焊盘4-3的上表面中心处至第四陶瓷基体4-4的下表面之间设置有导电金属；

所述的陶瓷加热器5是按照引出端层1、第一加热丝层2、第二加热丝层3和第三加热丝层4的顺序从上至下依次堆叠固定组成；第一引出线焊盘1-1上表面的中心与第三引出线焊盘2-1上表面的中心在一条竖直直线上；第四引出线焊盘2-3上表面的中心与第七引出线焊盘3-3上表面的中心在一条竖直直线上；第六引出线焊盘3-1上表面的中心与第九引出线焊盘4-2上表面的中心在一条竖直直线上；第十引出线焊盘4-3上表面的中心、第八引出线焊盘3-2上表面的中心、第五引出线焊盘2-2上表面的中心和第二引出线焊盘1-2上表面的中心在一条竖直直线上；第三引出线焊盘2-1与第六引出线焊盘3-1错开设置；第十引出线焊盘4-3与第七引出线焊盘3-3错开设置；

所述的芯体6设置在陶瓷加热器5的中心通孔中，三根铂丝将三个铂引脚6-3-1与三个引出端1-3分别连接；芯体6与陶瓷加热器5之间的孔隙通过高温封接玻璃密封填满形成一体结构。

所述的第一圆弧形加热丝2-4、第二圆弧形加热丝3-4和第三圆弧形加热丝4-1的圆心角均为300°；所述的第一陶瓷基体1-6、第二陶瓷基体2-5、第三陶瓷基体3-5和第四陶瓷基体4-4均为氧化铝基体，且厚度均为0.5mm；所述的引出端1-3为pt；所有的焊盘均为pt；所有的圆弧形加热丝均为pt；

所述的氧化铝过滤片6-1的厚度为0.3mm；所述的氧化锆固体电解质陶瓷片6-2的厚度为0.5mm；所述的三个铂电极6-3的厚度为0.1mm。

本试验所述的氧化铝过滤片6-1为多孔结构。

本试验的芯体6的结构为常规技术，与现有的分压型氧传感器的芯体结构相同。

本试验的带有陶瓷加热器结构的分压型氧传感器的工作原理与现有的相同，创新点在于氧传感器的结构改进。

本试验基于陶瓷共烧工艺技术，工艺过程主要包括冲孔工艺、丝网印刷工艺、叠片工艺、切割工艺等在内的陶瓷共烧工艺技术。本试验的分压型氧传感器可以提高传感器力学抗冲击强度(传感器抗振特性增强，允许重复加速度指标提升至8g～9g。)、提升热传导效率、缩短冷启动时间(只需要50s)、提升温场分布均一性，具有高精度、高可靠的优点。可用于密闭环境、大气环境等环境的氧浓度检测。