差壓傳感器的工作原理介紹？在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用說明

差壓傳感器DPS(Differential Pressure Sensor)是一種用來測(cè)量?jī)蓚€(gè)壓力之間差值的傳感器，是一種采用不銹鋼波紋膜片隔離的差壓測(cè)量元件。工作原理是采用高、低壓端均采用隔離膜片保護(hù)，兩個(gè)壓腔均可接觸具有一定腐蝕性的流體介質(zhì)，被測(cè)差壓通過隔離膜片和充灌的硅油傳遞到硅壓敏元件上，實(shí)現(xiàn)了差壓的精確測(cè)量?！〔顗鹤兯推骼貌顗簜鞲衅鲗?dǎo)體硅材料的壓阻效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)差壓與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。由于敏感芯片上的惠斯登電橋輸出的信號(hào)與差壓有著良好的線性關(guān)系，所以可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)差壓的準(zhǔn)確測(cè)量。差壓變送器廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，流量測(cè)量，醫(yī)用儀器，空氣動(dòng)力測(cè)量，液壓、氣動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域。

壓差傳感器的工作原理基于一種簡(jiǎn)單而有效的原理：壓差引起的力的變化。通常，壓差傳感器由兩個(gè)敏感元件組成，中間由流體或氣體充填。當(dāng)流體或氣體通過傳感器時(shí)，由于流體速度或管道幾何形狀的改變，壓差產(chǎn)生，進(jìn)而引起傳感器內(nèi)部的力變化。這種力的變化可以通過敏感元件的形變或電阻、電容、電感等物理量的變化來測(cè)量。

目前隨著汽車行業(yè)越來越多人關(guān)注，汽車制造商認(rèn)為增加汽車電子設(shè)備的數(shù)量、促進(jìn)汽車電子化是奪取未來汽車市場(chǎng)的重要的有效手段。因此使用，燃油經(jīng)濟(jì)性的要求以及排放標(biāo)準(zhǔn)的要求也開始嚴(yán)格起來，越來越多的系統(tǒng)應(yīng)用到汽車當(dāng)中，例如進(jìn)氣/尾氣管理系統(tǒng)、燃油蒸汽管理系統(tǒng)、剎車助力系統(tǒng)、柴油顆粒濾清系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都需要借助壓力傳感器快速準(zhǔn)確獲得的壓力信息來確定系統(tǒng)的狀態(tài)和下一步的動(dòng)作。

差壓傳感器主要用于測(cè)量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣顆粒捕集器(DPF)前后通道的尾氣壓力差。為了達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，通常的方法時(shí)在汽車尾氣排放部分放置捕集器，捕集尾氣中的微小顆粒。這種方法的缺陷是，廢氣排放通道會(huì)隨著捕集到顆粒的積聚而被漸漸堵塞。清除這些積聚顆粒的方法是在通道的某個(gè)位置或直接在尾氣中注入額外的燃油來提高廢氣的溫度，在捕集器中存在催化劑時(shí)，廢氣的高溫足以使積聚的顆粒燃燒并氣化。這個(gè)清潔過程被稱為“再生”過程。這個(gè)過程中有一個(gè)問題，“再生”過程太頻繁，會(huì)增加耗油量;間隔太長(zhǎng)，則會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)性能。差壓傳感器將壓力差信號(hào)送至ECU，ECU根據(jù)該壓力差判斷捕集器中顆粒的積聚程度，決定“再生”觸發(fā)時(shí)刻及額外燃料注入量。同時(shí)，ECU還可以通過控制EGR閥調(diào)節(jié)尾氣的溫度。通過一個(gè)差壓傳感器檢測(cè)濾清器進(jìn)氣口和出氣口之間的壓差，當(dāng)壓差高于設(shè)定的閾值時(shí)認(rèn)為濾清器達(dá)到飽和，ECU控制提高引擎溫度，引擎排放出高溫尾氣以燃燒存儲(chǔ)在濾清器中的顆粒，完成濾清器的再生。

差壓傳感器，顧名思義就是一種傳感器，只不過它是用來傳輸壓力差的，所以它叫做差壓傳感器。一般來說，它的作用主要是用來測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同的壓力之間的差值，并且通過傳感器顯示出來，差壓傳感器經(jīng)常被用來測(cè)量一種設(shè)備的某個(gè)部件前后兩個(gè)端點(diǎn)的壓力差值的。

鑒于廢氣應(yīng)用中面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，對(duì)壓差傳感器提出了嚴(yán)苛的要求。森薩塔科技的壓差傳感器具備以下特性：

第一，優(yōu)越的排水和抗結(jié)冰性能。由于尾氣應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)冷凝水，因此需要優(yōu)化壓力腔體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)靠重力自排水，并且通過管路系統(tǒng)的壓力波動(dòng)，傳感器內(nèi)壁的水膜能夠自動(dòng)破裂，這樣即使有少量殘余液體結(jié)冰，也能防止傳感器輸出錯(cuò)誤或者永久損壞。

第二，強(qiáng)耐酸性能。由于尾氣中含有酸性介質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致保護(hù)膠變質(zhì)或者感壓元件受損，因此，要求傳感器能夠通過不同的酸性介質(zhì)耐受測(cè)試，比如酸液滴落、酸液蒸發(fā)和酸液壓力循環(huán)測(cè)試等。

第三，對(duì)碘甲烷耐受性能。由于與傳感器連接的膠管中可能存在對(duì)碘甲烷，也會(huì)導(dǎo)致保護(hù)膠變質(zhì)或者感壓元件受損，因此，要求傳感器能夠順利通過對(duì)碘甲烷蒸發(fā)耐受測(cè)試。

第四，強(qiáng)耐溫度沖擊性能。由于應(yīng)用中路況和環(huán)境的不同會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的工作溫度惡化(比如溫度急劇變化或者出現(xiàn)持續(xù)高溫等)，因此，傳感器需要經(jīng)受住不同類型的長(zhǎng)時(shí)間的溫度耐受試驗(yàn)(比如-40度到140度的溫度沖擊耐久和140度高溫耐久等測(cè)試)。