一种用于DPF尾气处理系统的压差传感器技术方案

本发明专利技术公开了一种用于DPF尾气处理系统的压差传感器，包括压力测量单元、电路后处理单元、壳体结构单元和密封单元；所述压力测量单元设置在壳体结构单元内，电路后处理单元设置在压力测量单元上，密封单元设置在压力测量单元的底部。本发明专利技术通过双电容分别对DPF高压侧与低压侧进行测量，通过调理芯片计算输出压力差。陶瓷电容压力传感器具有平膜结构，无气孔，感压面积大，耐高温、抗腐蚀等优点，规避了现有MEMS压差方案的密封工艺要求高、MEMS进气孔容易堵塞，耐腐蚀性差等缺点。同一基体上同侧双电容的设计与实施方案具有创新性；扩展开来，本专利所述方案不止可用于DPF也可用于类似的滤网拥堵程度判断。

A Pressure Differential Sensor for DPF Tail Gas Treatment System

The invention discloses a pressure differential sensor for DPF tail gas processing system, which comprises a pressure measuring unit, a circuit post-processing unit, a shell structure unit and a sealing unit; the pressure measuring unit is arranged in the shell structure unit, the circuit post-processing unit is arranged on the pressure measuring unit, and the sealing unit is arranged in the pressure measuring unit. The bottom of the measuring unit. The invention measures the high voltage side and the low voltage side of DPF by double capacitors, and calculates the output pressure difference by adjusting the chip. Ceramic capacitive pressure sensor has the advantages of flat film structure, no pore, large pressure sensing area, high temperature resistance and corrosion resistance. It avoids the shortcomings of the existing MEMS pressure differential scheme, such as high requirements of sealing technology, easy blockage of the inlet holes and poor corrosion resistance. The design and implementation of the dual capacitors on the same substrate are innovative; as an extension, the scheme described in this patent can be used not only for DPF but also for judging congestion degree of similar filters.

【技术实现步骤摘要】
一种用于DPF尾气处理系统的压差传感器
本专利技术涉及一种压差传感器，特别涉及一种用于DPF尾气处理系统的压差传感器，属于传感器

技术介绍
柴油机颗粒物过滤器(DPF)是用来从柴油发动机尾气中除去柴油为颗粒物或油烟而设计的装置。DPF能够有效地净化柴油机尾气排放中大部分颗粒物，过滤器滤芯的堵死程度直接影响DPF的性能。并且发动机控制单元(ECU)还可以根据DPF中颗粒物聚集程度动态调整燃烧工况。压差传感器用于测量颗粒物过滤器DPF两端的压力差。通过压力差的测量来表征DPF滤芯的堵塞程度。现有的DPF压差传感器主要采用扩散硅MEMS压力传感器，通过凝胶保护的硅压阻膜片直接测量DPF两端压力差方式实现。但因为尾气中环境恶劣，存在颗粒物，而该方案基于MEMS芯片技术，芯片自身气孔较小，长期使用容易堵塞；另尾气具有温度高、不纯净、有腐蚀性的特点，而MEMS芯片通常需要从压焊点PAD处采用金丝焊线连接到后处理电路，需要对焊点及金丝进行保护，该方案本身增加了失效风险，且需要较高的代价实现额外的保护。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于DPF尾气处理系统的压差传感器，该传感器采用平膜结构，压力测量单元内无气孔，高压端与低压端检测面位于压力测量单元的同一侧，感压面积大且耐高温和抗腐蚀。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案在于，一种用于DPF尾气处理系统的压差传感器，包括压力测量单元、电路后处理单元、壳体结构单元和密封单元；所述压力测量单元设置在壳体结构单元内，电路后处理单元设置在压力测量单元上，密封单元设置在压力测量单元的底部；—所述压力测量单元为压力传感器，该压力测量单元内无气孔，所述压力传感器包括从上至下依次设置的上基板、支撑结构和下基板；所述上基板和支撑结构上贯穿设置有电容引脚，且电容引脚依次穿过上基板和支撑结构；—所述电路后处理单元包括用于承载和连接元器件的电路板、信号调理芯片、调理芯片外围电子元器件、陶瓷电容连接焊盘以及外壳插针连接焊盘；所述陶瓷电容连接焊盘供电容引脚穿过，并将压力测量单元的原始信号传递至电路后处理单元；所述外壳插针连接焊盘与壳结构单元的外壳插针连接，用于将电路后处理单元的输出信号传递至壳体接插件；—所述壳体结构单元包括主外壳、盖子、外壳插针；主外壳上设置有高压进气端口和低压参考端进气端口，其内部设置有高压进气密封区域和低压参考端密封区域，位于高压进气密封区域的侧边设置有电容固定结构，位于低压参考端密封区域的侧边设置有电路板焊接区域；所述外壳插针设置在电路板焊接区域上，并与外壳插针连接焊盘焊连；所述盖子盖设于主外壳上；—所述密封单元由橡胶圈或橡胶垫与耐高温密封胶组合构成，用于在压力测量单元与高压进气密封区域和低压参考端密封区域之间分别形成气密性密封。作为优选，所述电容引脚与上基板和支撑结构之间的缝隙通过导电银浆进行填充和固定。作为优选，—所述上基板包括陶瓷基板以及陶瓷基板背面图形化的高压端采样电极和低压端采样电极；—所述支撑结构上设置有高压敏感区空腔和低压敏感区空腔；—所述下基板包括下基板主体和图形化的激励电极；且，所述上基板上的高压端采样电极与支撑结构上的高压敏感区空腔、下基板上的图形化的激励电极一起构成高压力检测电容；所述上基板上的低压端采样电极与支撑结构的低压敏感区空腔、下基板上的图形化的激励电极一起构成低压力检测电容；所述电容引脚通过导电银浆分别连接高压端采样电极、低压端采样电极和图形化的激励电极并将其引出。作为优选，所述压力传感器为无气孔结构的平膜陶瓷电容式压力传感器。作为优选，所述支撑结构采用玻璃浆料烧结形成。作为优选，所述压力测量单元的高压端与低压端的压力检测面位于压力测量单元的同一侧。作为优选，所述压力测量单元的高压敏感区空腔和低压敏感区空腔与壳体结构单元的高压进气密封区域和低压参考密封区域的大小尺寸相适应。本专利技术的有益效果：本专利技术通过位于压力测量单元同一侧的双电容分别对DPF的高压侧与低压侧压力进行测量，通过调理芯片对电容差值进行信号调理后输出相应的信号反应压力差。陶瓷电容压力传感器具有平膜结构、无气孔、感压面积大、耐高温、抗腐蚀等优点，规避了现有MEMS压差方案的密封工艺要求高、MEMS进气孔容易堵塞，耐腐蚀性差等缺点。同一基体上同侧双电容的设计与实施方案具有创新性；扩展开来，本专利所述方案不止可用于DPF，也可用于类似的滤网拥堵程度判断。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术压差传感器的剖面图；图2为本专利技术压差传感器的分解图；图3为本专利技术壳体结构单元的结构示意图；图4为本专利技术电路后处理单元的结构示意图；图5为本专利技术压力测量单元的分解图；图6为图5的整体结构示意图；图7为图5上基板的背面视图；图8为图5支撑结构的俯视图；图9为图5下基板的俯视图；图中：11.压力测量单元，111.电容引脚，112.导电银浆，113.上基板，1131.陶瓷基板，1132.高压端采样电极，1133.低压端采样电极，114.支撑结构，1141.高压敏感区空腔，1142.低压敏感区空腔，115.下基板，1151.下基板主体，1152.图形化的激励电极；21.电路后处理单元，211.电路板，212.信号调理芯片，213.调理芯片外围电子元器件，214.陶瓷电容连接焊盘，215.外壳插针连接焊盘；31.壳体结构单元，311.主外壳，3111.高压进气端口，3112.低压参考端进气端口，3113.高压进气密封区域，3114.低压参考端密封区域，3115.电容固定结构，3116.电路板焊接区域，312.盖子，313.外壳插针；41.密封单元；具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合实施例对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1-图2所示，本专利技术公开了一种用于DPF尾气处理系统的压差传感器，包括压力测量单元11、电路后处理单元21、壳体结构单元31和密封单元41；所述压力测量单元11设置在壳体结构单元31内，电路后处理单元21设置在压力测量单元11上，密封单元41设置在压力测量单元11的底部。如图5-6所示，—所述压力测量单元11为压力传感器，所述压力传感器包括从上至下依次设置的上基板113、支撑结构114和下基板115；所述上基板113和支撑结构114上贯穿设置有电容引脚111，且电容引脚111依次穿过上基板113和支撑结构114；压力测量单元11将压力变化的信号通过电容引脚111输出。如图4所示，—所述电路后处理单元21包括用于承载和连接元器件的电路板211、信号调理芯片212、调理芯片外围电子元器件213、陶瓷电容连接焊盘214以及外壳插针连接焊盘215；所述陶瓷电容连接焊盘214供电容引脚111穿过，并将压力测量单元11的原始信号传递至电路后处理单元21；所述外壳插针连接焊盘215与壳结构单元31的外壳插针连接，用于将电路后处理单元21的输出信号传递至壳体接插件。所述电路后处理单元21对压力测量单元11的输出信号进行转换、放大、线性化等调理，根据后级系统要求对压差信号进行输出，如实现零点到满量程对应的0.5V～4.5V模拟电压的输出。如图2-3所示，—所述壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于DPF尾气处理系统的压差传感器，其特征在于，包括压力测量单元(11)、电路后处理单元(21)、壳体结构单元(31)和密封单元(41)；所述压力测量单元(11)设置在壳体结构单元(31)内，电路后处理单元(21)设置在压力测量单元(11)上，密封单元(41)设置在压力测量单元(11)的底部；—所述压力测量单元(11)为压力传感器，所述压力传感器包括从上至下依次设置的上基板(113)、支撑结构(114)和下基板(115)；所述上基板(113)和支撑结构(114)上贯穿设置有电容引脚(111)，且电容引脚(111)依次穿过上基板(113)和支撑结构(114)；—所述电路后处理单元(21)包括用于承载和连接元器件的电路板(211)、信号调理芯片(212)、调理芯片外围电子元器件(213)、陶瓷电容连接焊盘(214)以及外壳插针连接焊盘(215)；所述陶瓷电容连接焊盘(214)供电容引脚(111)穿过，并将压力测量单元(11)的原始信号传递至电路后处理单元(21)；所述外壳插针连接焊盘(215)与壳结构单元(31)的外壳插针连接，用于将电路后处理单元(21)的输出信号传递至壳体接插件；—所述壳体结构单元(31)包括主外壳(311)、盖子(312)、外壳插针(313)；主外壳(311)上设置有高压进气端口(3111)和低压参考端进气端口(3112)，其内部设置有高压进气密封区域(3113)和低压参考端密封区域(3114)，位于高压进气密封区域(3113)的侧边设置有电容固定结构(3115)，位于低压参考端密封区域(3114)的侧边设置有电路板焊接区域(3116)；所述外壳插针(313)设置在电路板焊接区域(3116)上，并与外壳插针连接焊盘(215)焊连；所述盖子(312)盖设于主外壳(311)上；—所述密封单元(41)由橡胶圈或橡胶垫与耐高温密封胶组合构成，用于在压力测量单元(11)与高压进气密封区域(3113)和低压参考端密封区域(3114)之间分别形成气密性密封。...

【技术特征摘要】
1.一种用于DPF尾气处理系统的压差传感器，其特征在于，包括压力测量单元(11)、电路后处理单元(21)、壳体结构单元(31)和密封单元(41)；所述压力测量单元(11)设置在壳体结构单元(31)内，电路后处理单元(21)设置在压力测量单元(11)上，密封单元(41)设置在压力测量单元(11)的底部；—所述压力测量单元(11)为压力传感器，所述压力传感器包括从上至下依次设置的上基板(113)、支撑结构(114)和下基板(115)；所述上基板(113)和支撑结构(114)上贯穿设置有电容引脚(111)，且电容引脚(111)依次穿过上基板(113)和支撑结构(114)；—所述电路后处理单元(21)包括用于承载和连接元器件的电路板(211)、信号调理芯片(212)、调理芯片外围电子元器件(213)、陶瓷电容连接焊盘(214)以及外壳插针连接焊盘(215)；所述陶瓷电容连接焊盘(214)供电容引脚(111)穿过，并将压力测量单元(11)的原始信号传递至电路后处理单元(21)；所述外壳插针连接焊盘(215)与壳结构单元(31)的外壳插针连接，用于将电路后处理单元(21)的输出信号传递至壳体接插件；—所述壳体结构单元(31)包括主外壳(311)、盖子(312)、外壳插针(313)；主外壳(311)上设置有高压进气端口(3111)和低压参考端进气端口(3112)，其内部设置有高压进气密封区域(3113)和低压参考端密封区域(3114)，位于高压进气密封区域(3113)的侧边设置有电容固定结构(3115)，位于低压参考端密封区域(3114)的侧边设置有电路板焊接区域(3116)；所述外壳插针(313)设置在电路板焊接区域(3116)上，并与外壳插针连接焊盘(215)焊连；所述盖子(312)盖设于主外壳(311)上；—所述密封单元(41)由橡胶圈或橡胶垫与耐高温密封胶组合构成，用于在压力测量单元(11)与高压进气密封区域(3113)和低压参考端密封区域(3114)之间分别形成气密性密...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洪连，叶志英，王升杨，
申请(专利权)人：苏州纳芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32