CN204964097U - 一种压差传感器 - Google Patents

Abstract

现有压差传感器的膜片在受力时，中间变形大，这会导致电容量输出非线性并且灵敏度低；温度对压差传感器影响较大，测量结果精确度不高；目前普遍运用比较多的是硅压力传感器，硅材料本身的限制使其无法用于高温和腐蚀等特殊环境中。本实用新型的压差传感器的盖板和膜片采用陶瓷材质，陶瓷材质具有零力学滞后、高弹性、抗腐蚀、抗耐磨、蠕变和迟滞小的特点，兼有较高的热导率和电绝缘强度。

Description

一种压差传感器

技术领域

本实用新型涉及一种压差传感器，尤其是一种基于厚膜片陶瓷电容式压差传感器，用于检测柴油机汽车排放颗粒捕集器前后通道的压力差，属于传感器技术领域。

背景技术

为了使柴油机达到国四、国五排放标准，通常的办法是在汽车排气管部分安装颗粒捕集器，捕捉尾气中的碳颗粒。但是，排气管会随着捕捉到颗粒的聚集而被逐渐堵塞。清除颗粒的方法是提高尾气的温度，促使催化剂反应，从而使积聚的颗粒燃烧并气化。这个过程被称为“再生”过程，如果“再生”过程太频繁，会增加燃油消耗量；相反间隔太长，则可能到期发动机损坏或颗粒捕集器失效。因此，选择合理的“再生”触发时刻非常关键。

压差传感器就是为了实现精确控制“再生”触发时刻需要而设计的一种传感器。压差传感器可用于测量捕集器前后通道的压力差，并将压力信号发送至ECU，ECU根据该压力差判断捕集器中颗粒的积聚程度，决定“再生”触发时刻及额外燃料注入量。

目前，压差传感器普遍存在如下问题：1.压差传感器的膜片在受力时，中间变形大，这会导致电容量输出非线性并且灵敏度低；2.温度对压差传感器影响较大，测量结果精确度不高；3.目前普遍运用比较多的是硅压力传感器，其具有精度高，稳定性好等优点，但是硅材料本身的限制，使其无法用于高温和腐蚀等特殊环境中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种压差传感器，本实用新型的压差传感器的盖板和膜片采用陶瓷材质，陶瓷材质具有零力学滞后、高弹性、抗腐蚀、抗耐磨、蠕变和迟滞小的特点，兼有较高的热导率和电绝缘强度。本实用新型压差传感器，在陶瓷盖板的底面设有圆形的测量电极和环形的参考电极，测量电极设于参考电极的中心位置，在陶瓷弹性膜片的顶面设有圆形的公共电极，测量电极与参考电极的面积总和与陶瓷电极的面积相等，构成了同轴环状双电容感压元件结构，这种结构大大减小了传感器系统的非线性误差，同时能够消除边缘效应对测量准确度的影响；在环境温度变化时，由于量电容感受同一温度的变化，温度对他们所产生的温度效应是一致的，减小了因温度引起的测量误差，起到了温度自补偿的作用。

本实用新型技术方案如下：本实用新型一种压差传感器，包括通过玻璃层连接为一体的盖板和膜片，所述盖板的顶面设有软性电路板；其特征在于，所述盖板和膜片均为陶瓷材质；所述盖板的底面设有测量电极和参考电极，所述膜片的顶面设有公共电极，所述测量电极、参考电极和公共电极分别通过引线与软性电路板电性连接；所述测量电极与参考电极的面积总和与陶瓷电极的面积相等。

进一步地，所述盖板为陶瓷盖板，所述膜片为陶瓷弹性膜片。

进一步地，所述盖板的上设有通气孔。

进一步地，所述测量电极为圆形电极，所述参考电极为环形电极，所述测量电极设于参考电极的中心。

进一步地，所述公共电极上设有二氧化硅绝缘膜。

进一步地，所述测量电极、参考电极和公共电极均为钯银电极。

本实用新型相比现有技术的有益效果如下：本实用新型的压差传感器的盖板和膜片采用陶瓷材质，陶瓷材质具有零力学滞后、高弹性、抗腐蚀、抗耐磨、蠕变和迟滞小的特点，兼有较高的热导率和电绝缘强度。本实用新型压差传感器，在陶瓷盖板的底面设有圆形的测量电极和环形的参考电极，测量电极设于参考电极的中心位置，在陶瓷弹性膜片的顶面设有圆形的公共电极，测量电极与参考电极的面积总和与陶瓷电极的面积相等，构成了同轴环状双电容感压元件结构，这种结构大大减小了传感器系统的非线性误差，同时能够消除边缘效应对测量准确度的影响；在环境温度变化时，由于量电容感受同一温度的变化，温度对他们所产生的温度效应是一致的，减小了因温度引起的测量误差，起到了温度自补偿的作用。本实用新型压差传感器的制造工艺，工艺技术成熟，适合批量生产。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电极图。

图3为本实用新型压差传感器应用于再生技术的结构示意图。

图中：1-玻璃层；2-盖板；3-参考电极引线；4-软性电路板；5-测量电极引线；6-测量电极；7-公共电极引线；8-参考电极；9-通气孔；10-二氧化硅绝缘膜；11-公共电极；12-膜片。

具体实施方式

如图1和2所示，本实用新型压差传感器，包括通过玻璃层连接为一体的盖板2和膜片12，所述盖板2的顶面设有软性电路板4；所述盖板2和膜片12均为陶瓷材质；所述盖板2的底面设有测量电极6和参考电极8，所述膜片12的顶面设有公共电极11，所述测量电极6、参考电极8和公共电极11分别通过引线与软性电路板4电性连接；所述测量电极6与参考电极8的面积总和与陶瓷电极的面积相等。

本实用新型压差传感器，所述盖板2为陶瓷盖板，所述膜片12为陶瓷弹性膜片。所述盖板2的上设有通气孔。所述测量电极6为圆形电极，所述参考电极8为环形电极，所述测量电极6设于参考电极8的中心。所述公共电极11上设有二氧化硅绝缘膜。所述测量电极6、参考电极8和公共电极11均为钯银电极。

本实用新型压差传感器的制作方法：其步骤如下：

（1）采用厚膜丝网印刷工艺将钯银电极浆料印刷在陶瓷盖板的底面和陶瓷弹性膜片的顶面，在陶瓷盖板的底面印刷测量电极和参考电极，在陶瓷弹性膜片的顶面印刷公共电极；

（2）在公共电极上设置二氧化硅绝缘膜；

（3）利用环形低温玻璃将陶瓷盖板和陶瓷弹性膜片粘结为一体，经过烘干和烧结形成非充液空气介质的电容器；

（4）在盖板上设置软性电路板，然后使用引线键合工艺将测量电极、参考电极和公共电极分别与软性电路板电连接。

具体工作细节过程如下：

（1）绘制平面化设计版图后照相制板，并经感光胶曝光显影，将原图转印于丝网上构成掩膜网板；

（2）选择陶瓷基板，使用96%Al2O3陶瓷膜片，并在净化间进行超声波清洗；

（3）进行丝网印刷，将钯银电极浆料（Pd-Ag电极）充分搅拌，取适量浆料于网板上，用刮板匀浆并通过网孔把浆料均匀地沉积在陶瓷基片，其图案由丝网下面的掩膜图形决定；

（4）电极印刷后，水平放置流平10min至网纹消失，然后在125℃下烘干；

（5）进行电极烧结，在隧道烧结炉850℃下烧结，烧结带速：0.83m/min；

（6）印刷玻璃，在有电极的弹性膜片及盖板上印刷玻璃层；

（7）上下电极粘接，将弹性膜片和盖板粘接，干燥箱烘干冷却；

（8）烧结粘接玻璃，烧结温度为520℃。

本实用新型工作原理如下：

如图3所示，为本实用新型应用于尾气颗粒捕集器的连续再生技术的原理图。压差传感器可用于测量捕集器前后通道的压力差，并将压力信号发送至ECU，ECU根据该压力差判断捕集器中颗粒的积聚程度，决定“再生”触发时刻及额外燃料注入量。

本实用新型的压差传感器的盖板和膜片采用陶瓷材质，陶瓷材质具有零力学滞后、高弹性、抗腐蚀、抗耐磨、蠕变和迟滞小的特点，兼有较高的热导率和电绝缘强度。本实用新型压差传感器，在陶瓷盖板的底面设有圆形的测量电极和环形的参考电极，测量电极设于参考电极的中心位置，在陶瓷弹性膜片的顶面设有圆形的公共电极，测量电极与参考电极的面积总和与陶瓷电极的面积相等，构成了同轴环状双电容感压元件结构，这种结构大大减小了传感器系统的非线性误差，同时能够消除边缘效应对测量准确度的影响；在环境温度变化时，由于量电容感受同一温度的变化，温度对他们所产生的温度效应是一致的，减小了因温度引起的测量误差，起到了温度自补偿的作用。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种压差传感器，包括通过玻璃层（1）连接为一体的盖板（2）和膜片（12），所述盖板（2）的顶面设有软性电路板（4）；其特征在于：所述盖板（2）和膜片（12）均为陶瓷材质；所述盖板（2）的底面设有测量电极（6）和参考电极（8），所述膜片（12）的顶面设有公共电极（11），所述测量电极（6）、参考电极（8）和公共电极（11）分别通过引线与软性电路板（4）电性连接；所述测量电极（6）与参考电极（8）的面积总和与公共电极（11）的面积相等。

2.根据权利要求1所述的一种压差传感器，其特征在于：所述盖板（2）为陶瓷盖板，所述膜片（12）为陶瓷弹性膜片。

3.根据权利要求2所述的一种压差传感器，其特征在于：所述盖板（2）的上设有通气孔（9）。

4.根据权利要求1所述的一种压差传感器，其特征在于：所述测量电极（6）为圆形电极，所述参考电极（8）为环形电极，所述测量电极（6）设于参考电极（8）的中心。

5.根据权利要求4所述的一种压差传感器，其特征在于：所述测量电极（6）、参考电极（8）和公共电极（11）均为钯银电极。

6.根据权利要求1所述的一种压差传感器，其特征在于：所述公共电极（11）上设有二氧化硅绝缘膜。