CN210625922U - 压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压力传感器，包括压力测量部件，压力测量部件包括电路板、设置于电路板上的处理单元和检测单元；检测单元包括第一、第二、第三MEMS传感元；第一MEMS传感元用于感测第一目标位置的第一压力；第二MEMS传感元用于感测第二目标位置的第二压力；第三MEMS传感元用于感测第一、第二目标位置间的压力差；处理单元用于根据第一、第二压力以及压力差，确定三个MEMS传感元是否出现异常；若确定三个中至少一个出现异常，处理单元向外部发送异常诊断信息；若确定三个均未出现异常，处理单元向外部发送第一、和/或第二目标位置的压力和压力差信息，由此实现压力信号的合理性诊断，提高压力测量的可靠性和准确性。

Description

压力传感器

技术领域

本实用新型涉及压力测量技术领域，尤其涉及一种压力传感器。

背景技术

为满足日益严苛的排放法规，降低车辆的颗粒物排放，颗粒捕捉器(GPF或DPF)越来越多地在内燃发动机上推广和应用。为保证颗粒捕捉器的正常工作及满足车载诊断系统(OBD)的要求，需要对颗粒捕捉器的上下游间的压力差和下游的绝对压力进行监测。为此，压力传感器逐渐在车辆上使用，并工作在发动机尾气排放的环境中以获取这些压力值。

目前的压力传感器虽可以获取颗粒捕捉器的上下游间的压力差以及下游的压力，但并没有对该压力信号的合理性进行评判，因此，如果压力传感器出现任何故障(例如零点漂移或斜率异常等)，则其输出的压力信号便不可取。因此，有必要在输出压力信号之前，对该压力信号的合理性进行诊断，从而提高压力检测的可靠性和准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压力传感器，能够实现压力信号的合理性诊断，从而提高压力测量的可靠性和准确性。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种压力传感器，包括壳体以及密封于所述壳体内的压力测量部件，所述压力测量部件包括：电路板；以及设置于所述电路板上的处理单元和检测单元；

所述检测单元包括第一MEMS传感元、第二MEMS传感元和第三MEMS传感元；所述第一MEMS传感元、所述第三MEMS传感元和所述处理单元均设置于所述电路板的正面，所述第二MEMS传感元设置于所述电路板的背面；

所述壳体内形成有相互隔开的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第一MEMS传感元和所述第三MEMS传感元均位于所述第一腔室，所述第二MEMS传感元位于所述第二腔室，所述处理单元位于所述第三腔室；

其中：所述第一MEMS传感元用于感测第一目标位置的第一压力并反馈给所述处理单元；所述第二MEMS传感元用于感测第二目标位置的第二压力并反馈给所述处理单元；所述第三MEMS传感元用于感测所述第一目标位置和所述第二目标位置间的压力差并反馈给所述处理单元；所述处理单元用于根据所述第一压力、所述第二压力以及所述压力差，确定三个MEMS传感元是否出现异常；若确定三个MEMS传感元中至少一个出现异常，所述处理单元向外部发送异常诊断信息；若确定三个MEMS传感元均未出现异常，所述处理单元向外部发送所述第一目标位置和/或所述第二目标位置的压力和压力差信息。

可选地，所述处理单元包括通信连接的主处理芯片和从处理芯片；

所述主处理芯片用于采集所述第三MEMS传感元感测的压力差的信息；所述从处理芯片用于分别采集所述第一MEMS传感元感测的第一压力的信息，以及所述第二MEMS传感元感测的第二压力的信息，并将所述第一压力和所述第二压力的信息反馈给所述主处理芯片；

所述主处理芯片用于运算得到所述第一压力和所述第二压力间的差压的信息，并将所述差压的信息与所述压力差的信息进行比对；若比对结果为不相等，所述主处理芯片向外部发送异常诊断信息；若比对结果为相等，所述主处理芯片向外部发送所述第一目标位置和/或所述第二目标位置的压力和压力差信息。

可选地，所述压力测量部件还包括与所述电路板电连接的输出接口，且所述异常诊断信息包括故障代码；

所述主处理芯片被配置为，当比对结果为不相等时，用于生成所述故障代码并将所述故障代码编码为SENT信号，且通过所述输出接口向外部发送SENT信号；

所述主处理芯片还被配置为，当比对结果为相等时，用于将所述第一目标位置和/或所述第二目标位置的压力和压力差信息编码为SENT信号，且通过所述输出接口向外部发送SENT信号。

可选地，所述输出接口为SENT数字协议，所述SENT数字协议中包含快速传输通道和慢速传输通道；所述快速传输通道用于传输压力和压力差信息，所述慢速传输通道用于传输异常诊断信息及其他信息。

可选地，所述输出接口包括三个针脚，分别为接地针脚、电源供电针脚及信号传输针脚，所述信号传输针脚用于传输以下信息：异常诊断信息；压力信息；压力差信息；以及其他信息。

可选地，所述输出接口还包括形成于所述壳体的外壁并向外延伸的罩壳，三个所述针脚封装于所述罩壳内。

可选地，所述压力测量部件还包括保护结构，所述保护结构具有内腔，三个MEMS传感元分别设置于对应的一个所述保护结构的内腔中，且每个所述保护结构的内部灌注有保护凝胶，所述保护凝胶覆盖对应的MEMS传感元。

可选地，所述保护凝胶为含氟硅胶。

可选地，所述第一MEMS传感元和所述第三MEMS传感元被设置于同一个所述保护结构中。

可选地，所述保护结构为固定在所述电路板上的塑料围框，所述塑料围框围绕对应的MEMS传感元设置。

可选地，所述保护结构为形成于所述电路板之表面的凹槽。

可选地，所述第一MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第一腔室的测量介质的压力，且另一个表面处于真空环境；

所述第二MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第二腔室的测量介质的压力，且另一个表面处于真空环境；

所述第三MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第一腔室的测量介质的压力，且另一个表面能够感测进入所述第二腔室的测量介质的压力，从而实现压力差的直接测量。

可选地，所述第一MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第一腔室的测量介质的压力，且另一个表面处于大气环境；

所述第二MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第二腔室的测量介质的压力，且另一个表面处于大气环境；

所述第三MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第一腔室的测量介质的压力，且另一个表面能够感测进入所述第二腔室的测量介质的压力，从而实现压力差的直接测量。

可选地，所述电路板的表面形成有贯通的通孔，所述通孔与所述第二腔室连通；所述第三MEMS传感元设置于所述通孔处，以使得进入所述第二腔室的测量介质通过所述通孔作用于所述第三MEMS传感元的另一个表面。

可选地，所述壳体包括底座和盖板，所述底座的内部形成有所述第二腔室，且所述第二腔室通过所述电路板与所述第一腔室和所述第三腔室相隔离；

当所述盖板盖合在所述底座上，所述盖板通过内侧的隔板将所述底座的内部空间分割成所述第一腔室和所述第三腔室。

可选地，所述压力测量部件还包括设置于所述电路板之正面的外围电路；

所述电路板的正面包括第一部分和第二部分，所述第一部分暴露在所述第一腔室，所述第二部分暴露在所述第三腔室；

所述第一MEMS传感元和所述第三MEMS传感元均设置于所述第一部分，所述处理单元以及所述外围电路均设置于所述第二部分，并且所述第一部分的表面无电镀布线。

可选地，所述壳体还包括设置于所述底座上的第一管路和第二管路，所述第一管路与所述第一腔室连通，所述第二管路与所述第二腔室连通。

可选地，所述壳体还包括设置于所述底座上的安装法兰。

可选地，所述电路板为陶瓷电路板，所述陶瓷电路板为至少两层结构且内部设置有线路；位于所述陶瓷电路板的相对两侧上的元器件通过所述线路实现电气互连，且三个MEMS传感元分别通过金线绑定工艺与所述陶瓷电路板连接。

与现有技术相比，本实用新型的压力传感器包括密封于壳体中的压力测量部件，其中压力测量部件包括电路板和设置于电路板上的处理单元和检测单元，且检测单元包括三个MEMS传感元，通过三个MEMS传感元可以实现第一目标位置和/或第二目标位置的压力和压力差的检测，例如该压力传感器应用于颗粒捕捉器时，可以获取颗粒捕捉器的上下游间的压力差以及下游的压力。特别地，在将压力和压力差信息输出之前，上述处理单元还对压力信号的合理性进行诊断，只要三个MEMS传感元中的至少一个出现异常，便诊断压力信号出现异常而不对外输出压力和压力差信息，这样做可以提高压力测量的可靠性和准确性，使压力传感器更好的满足压力测量的需要。而且本实用新型的压力传感器的结构也简单，使用方便，降低了压力测量的使用成本。尤其地，上述压力传感器的处理单元被单独设置在一个腔室内不与测量介质直接接触，这样可确保处理电路能够正确且稳定地工作，保证压力测量的可靠性。

附图说明

附图用于更好地理解本实用新型，不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1a是本实用新型一个实施例提供的压力传感器的分解图；

图1b是图1a所示的压力传感器的组装图；

图2是本实用新型一个实施例提供的压力测量部件的局部分解图；

图3是本实用新型一个实施例提供的压力测量部件的正面示意图；

图4是本实用新型一个实施例提供的压力测量部件的反面示意图；

图5是本实用新型一个实施例提供的压力传感器在去除盖板时的俯视图；

图6是本实用新型一个实施例提供的壳体在去除盖板时的俯视图；

图7是本实用新型一个实施例提供的压力传感器的轴向剖视图。

图中：

压力传感器-100；

壳体-110；

底座-111；

盖板-112；

罩壳-113；

第一管路-114；

第二管路-115；

第一腔室-116；

第二腔室-117；

第三腔室-118；

压力测量部件-120；

电路板-121；

处理单元-122；

主处理芯片-1221；

从处理芯片-1222；

第一MEMS传感元-123；

第二MEMS传感元-124；

第三MEMS传感元-125；

保护凝胶-126；

塑料围框-127；

针脚-128；

通孔-129；

胶水-130；

输出接口-140；

安装法兰-150。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

如在本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“多个”、“若干”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

以下列举的较优实施例，以清楚说明本实用新型的内容，应当明确的是，本实用新型的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本实用新型的思想范围之内。

图1a所示的为本实用新型一实施例提供的压力传感器100的分解图，图1b为图1a所示的压力传感器100的组装图。如图1a和图1b所示，本实用新型实施例提供的压力传感器100包括壳体110和密封于壳体110内的压力测量部件120。本实用新型的压力传感器100主要适用于车辆，以对颗粒捕捉器的上下游间的压力差以及下游的压力进行监测。但是本实用新型的压力传感器100不限于此应用，任何类似有压力测量需求的情况也可适用。

以下描述中，以压力传感器100应用于车辆以对颗粒捕捉器的上下游间的压力和下游的压力进行监测作为示例来做进一步说明，但本领域技术人员应当能够修改以下描述将其应用于不是颗粒捕捉器的情况。

当压力传感器100应用于车辆时，车辆的排气管路上安装有颗粒捕捉器。针对不同的车辆，颗粒捕捉器可以是汽油机颗粒捕捉器(GPF)，也可以是柴油机颗粒捕捉器(DPF)。而压力传感器100则在汽车尾气排放的测量环境中(即侵蚀性的测量环境)使用，通过压力传感器100可实时监测颗粒捕捉器的上下游间的压力差以及下游的压力，这样做的目的是及时掌握颗粒捕捉器的再生时机，从而触发颗粒捕捉器进入再生状态，最终有效降低车辆的颗粒物排放，满足车载诊断系统(OBD)的要求。

继续参阅图1a和图1b，壳体110包括底座111和盖板112，两者合围形成一个密封空间。其中壳体110优选由聚苯硫醚(PPS)或者聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等玻璃纤维增强材料制成，介质的耐抗性好。本实施例中，盖板112较佳地通过胶水130和底座111的侧壁或端面粘接，且胶水130优选耐高温耐腐蚀的硅胶，介质耐抗性好。当然如果压力传感器100不在侵蚀性的测量环境中使用，则本实用新型对整个装置的介质耐抗性不作要求。此外，整个压力测量部件120亦可通过胶水130固定在壳体110中，这样做工艺简单，组装方便。

压力测量部件120作为压力传感器100的核心部件，其结构如图2～图4所示。图2所示的为本实用新型一实施例提供的压力测量部件120的局部分解示意图，图3是图2所示的压力测量部件120的正面示意图，图4是图2所示的压力测量部件120的反面示意图。

压力测量部件120具体包括电路板121以及设置于电路板121上的处理单元122和检测单元，所述检测单元包括第一MEMS传感元123、第二MEMS传感元124和第三MEMS传感元125，且所有MEMS传感元均通过电路板121与处理单元122实现了电气互连。优选的，电路板121为陶瓷电路板，陶瓷电路板具有机械强度高、热膨胀系数小、介质耐抗性好等优点，因此，陶瓷电路板的使用，可以有效地确保压力传感器的使用寿命以及使用的稳定性，也能够更好地排除压力测量的干扰，保证压力测量的准确性。更优选的，陶瓷电路板为HTCC陶瓷电路板(即高温共烧陶瓷电路板)或LTCC陶瓷电路板(即低温共烧陶瓷电路板)，这样，陶瓷电路板在耐腐蚀性、热膨胀系数、耐高温以及机械强度等方面的性能更优良，可以更好的满足其使用要求。另外，HTCC或LTCC工艺所制备的陶瓷电路板为多层结构(至少为两层)，其内部可以实现多层布线(优选四层布线)，以便于电路板121两侧的电器元件实现电气互连，从而便于三个MEMS传感元集成在电路板121上，这样做可以减小整个装置的体积，简化壳体的结构，降低成本。然而，还可选用FR-4，FR-5或BT等材质制备电路板121，也可使电路板121具有较高的机械性能和介电性能，以及较好的耐热性和耐腐蚀性，确保在侵蚀性环境中使用。

电路板121具有相对的正面和背面，处理单元122贴装于电路板121的正面，而第一MEMS传感元123以及第三MEMS传感元125也贴装于电路板121的正面，但第二MEMS传感元124贴装于电路板121的背面。这样做，方便通过第一MEMS传感元123感知颗粒捕捉器的上游(即第一目标位置)的气体压力，从而获取颗粒捕捉器的上游的第一压力P1，第一压力P1在本实施例中可以是相对压力或绝对压力；另通过第二MEMS传感元124感知颗粒捕捉器的下游(即第二目标位置)的气体压力，从而获取颗粒捕捉器的下游的第二压力P2，第二压力P2也可以是相对压力或绝对压力；与此同时通过第三MEMS传感元125感知颗粒捕捉器的上游和下游间的压力差△P。

实际应用时，处理单元122接收上述三个MEMS传感元感测到的压力和压力差信息(包括第一压力P1、第二压力P2和压力差△P)，并对这些压力和压力差信息进行数字化处理后通过下述的输出接口140输送给ECU。特别地，在输出这些压力和压力差信息之前，处理单元122还能够对压力和压力差信息进行合理性诊断，以判断这些MEMS传感元是否出现异常，若判断三个MEMS传感元中至少一个出现异常，则处理单元122向ECU发送异常诊断信息，若三个MEMS传感元均未出现异常，则处理单元122将这些MEMS传感元感测到的压力和压力差信息正常地输送给ECU。本实施例中，处理单元122向ECU发送的压力和压力差信息的种类不作限定，可以选择输出以下几种信息中的一种或两种以上的组合：

1)第一MEMS传感元123感知到的绝对压力或相对压力；

2)第二MEMS传感元124感知到的绝对压力或相对压力；

3)第三MEMS传感元125感知到的压力差；

4)第一MEMS传感元123感知到的第一压力同第二MEMS传感元124感知到的第二压力的差值。

也就是说，根据实际需要，处理单元122可以选择输出对应的压力信息，以配合外部压力检测的需要。以下描述中，为了便于叙述，将压力和压力差信息统称为压力信息。应知晓的是，第一MEMS传感元123和第二MEMS传感元124可以是绝对压力传感元，也可以是相对压力传感元。在一些实施例中，第一MEMS传感元123和第二MEMS传感元124均为绝对压力传感元，此为优选的方案，可以简化壳体的结构；在一些实施例中，第一MEMS传感元123和第二MEMS传感元124均为相对压力传感元。

处理单元122对压力信息进行合理性诊断的具体实现方式为：

首先，处理单元122运算得到第一压力P1和第二压力P2的差值△P’，并比较△P’和△P的大小。如果△P’等于△P，则确定压力信号正常，也即三个MEMS传感元均未出现异常。如果△P’不等于△P，则确定压力信号异常而向外部发送异常诊断信息以告知该事件。

换而言之，当三个MEMS传感元功能均正常时，颗粒捕捉器的上游的第一压力值与下游的第二压力值的差值应该等于差压传感元(即第三MEMS传感元)测量的压力差，而当其中至少有一个MEMS传感元出现异常时，如输出零点漂移或斜率异常等情况，则上游压力和下游压力的差值便与差压传感元测量的压力差不相等，由此实现了压力信号的合理性诊断。

与现有技术相比，通过对压力信号进行合理性诊断，可以提高压力测量的可靠性和准确性，从而更有效地降低车辆的颗粒物排放，更好的满足车载诊断系统的要求。而且本实用新型仅通过三个MEMS传感元实现压力信号的合理性校验，系统结构简单，成本低。另外，MEMS传感元(MEMS：微机电系统)具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高等特点，因此，可以较好的完成压力测量的工作，提高压力测量的精度，还便于减小压力传感器的体积，降低压力测量的成本。

继续参阅图2和图3，处理单元122优选包括通信连接的主处理芯片1221和从处理芯片1222，该两个处理芯片间的通讯方式不作限定，可以是通过I2C或SPI协议实现通讯。优选的，每个处理芯片选用数字专用集成电路芯片(ASIC)。其中，主处理芯片1221用于采集第三MEMS传感元125感测的压力差△P的信息，从处理芯片1222用于同时采集第一MEMS传感元123和第二MEMS传感元124感测的第一压力P1和第二压力P2的信息。进而从处理芯片1222将采集到的第一压力P1及第二压力P2的信息传输给主处理芯片1221，主处理芯片1221进一步运算得到第一压力P1与第二压力P2间的差压△P’的信息，并对差异△P’的信息和压力差△P的信息进行比对，若比对结果为两者相等，则主处理芯片1221通过输出接口140向外部发送采集到的压力信息；若比对结果为两者不相等，则主处理芯片1221通过输出接口140向外部发送异常诊断信息。优选的，异常诊断信息包括故障代码，即当比对结果为不相等时，主处理芯片1221生成故障代码，并优选将故障代码编码为SENT信号向外部发送。更优选的，当比对结果为相等时，主处理芯片1221将采集到的压力信息编码为SENT信号向外部发送。此处，通过将异常诊断信息或压力信息编码为SENT信号(即以单边半字节数字协议传输的信号)，有利于这些信息通过一个电路进行传输，从而减少信号传输接口，进一步简化装置的结构和体积。本实施例中，输出接口140为SENT数字协议，且所述SENT数字协议中优选包含快速传输通道和慢速传输通道，其中所述快速传输通道的传输速率高于慢速传输通道的传输速率，而且所述异常诊断信息或其他信息通过所述慢速传输通道向外部输送，所述压力信息通过所述快速传输通道向外部输送。此处，其他信息可以是产品名称、零件号、温度信息等。

当然，MEMS传感元所输出的电信号为模拟信号，因此，处理芯片(优选ASIC芯片)在采集模拟信号的同时还需要将其转换为数字信号并对进一步进行偏置、放大、补偿等数字化处理，然后再执行运算、比对和编码等处理。然而本实用新型对处理芯片所执行的数字化处理的形式不作特别的限制，包括但不限于对压力信号进行偏置、放大和补偿等处理。

进一步，为了保证MEMS传感元在尾气恶劣介质环境中稳定工作，在每个MEMS传感元的表面设置有保护凝胶126(参阅图2至图4)。保护凝胶126的材质优选为氟硅胶，一方面氟硅胶较软，不会影响压力的正常传递，另一方面，氟硅胶也具有较好的介质耐抗性，可以保护MEMS传感元的表面电路以及绑定线等不受到测量介质的腐蚀，而且，在MEMS传感元的表面灌封保护凝胶126进行防护，工艺简单，便于实施。

更进一步，为了防止保护凝胶126外溢，将三个MEMS传感元分别放置在一个保护结构中，该保护结构具有一内腔，用于容置MEMS传感元。实际应用时，只要向保护结构灌注保护凝胶126，即可快速、方便地在对应的MEMS传感元的表面覆盖一层保护凝胶126，工艺简单，实施方便。在一些实施例中，所述保护结构为塑料围框127，可通过胶水130固定在电路板121上，且塑料围框127围绕对应的MEMS传感元布置。在一些实施例中，所述保护结构也可以是形成于电路板121之表面的凹槽。其中优选的，在电路板121之正面的两个MEMS传感元被设置在同一个塑料围框127或同一个凹槽中。更具体来说，如图2和图3所示，一个塑料围框127同时环绕第一MEMS传感元123和第三MEMS传感元125设置。如图4所示，并结合图2，另一个塑料围框127环绕第二MEMS传感元124设置。

进一步地，每个MEMS传感元较佳地通过绑定工艺与电路板121连接，更优选通过耐腐蚀的金质绑定线与电路板121连接。金质绑定线的耐腐蚀性好，可以确保连接的可靠性。

进一步地，上述两个处理芯片可通过回流焊贴装在电路板121的正面，并通过电路板121内部的线路实现与三个MEMS传感元的通信连接。更进一步地，数字专用集成电路芯片还可以给三个MEMS传感元供电，并对MEMS传感元反馈回的电信号进行偏置、放大、补偿等数字化处理，然后将数字化处理后的信号再进行运算、比较和编码。本实施例中，每个MEMS传感元包括应变膜片和集成于应变膜片上的测量电路，测量电路不限于惠斯通电桥，这里的惠斯通电桥能够将应变膜片感测的应变信号转换为电信号输出给数字专用集成电路芯片，数字专用集成电路芯片可以对惠斯通电桥输出的电信号进行偏置、放大、补偿等处理。

如前所述，主处理芯片1221能够将压力信息或异常诊断信息编码为SENT信号(SENT：单边半字节数字协议)，以便于通过一路电路将SENT信号传输给ECU(电子控制单元)。除此之外，电路板121的正面还贴装有外围电路(未标注)，外围电路包括但不限于电阻、电容、二极管等被动元器件，外围电路主要结合不同的电路设计要求进行布置。优选的，外围电路和处理单元122集中布置在电路板121之正面的特定区域，而电路板121之正面的两个MEMS传感元与外围电路和处理单元122分开布置，这样做便于将电路板正面上的电子电路与被测量介质进行隔离，使得电子电路不会受到腐蚀而能够确保这些电子电路正常且稳定地工作。

继续参阅图1a，输出接口140包括罩壳113和若干针脚128，针脚128与电路板121电连接。针脚128优选为三根，分别为接地针脚、电源供电针脚和信号传输针脚，其中所述信号传输针脚用来传输异常诊断信息、压力信息和其他信息。此外，所有针脚128均被封装于罩壳113内(参阅图1a)，罩壳113形成底座111的外壁并向外延伸，优选罩壳113与底座111一体成型。实际应用时，即可通过输出接口140(即插接端子)实现压力传感器100与外部的通信。可选的，针脚128可以通过电阻焊、锡焊、绑定线(如铝线)或压接(press fit)等方式与电路板121连接。本实施例中，针脚128通过绑定线与电路板121连接。

接下去为了更清楚了解本实施例的压力传感器100，本实施例以图5至图7所示的结构再做进一步的详细说明。

如图5～图7所示，底座111上设置有第一管路114和第二管路115，第一管路114用于引入颗粒捕捉器之上游的气体(上游气体定义为p1)，第二管路115用于引入颗粒捕捉器之下游的气体(下游气体定义为p2)。第一管路114和第二管路115优选与底座111一体成型。

此外，第一管路114与壳体11内的第一腔室116连通，使其所引入的上游气体p1直接进入第一腔室116，且第一MEMS传感元123和第三MEMS传感元125均位于第一腔室116，使得第一MEMS传感元123的一表面(如上表面)能够感测颗粒捕捉器之上游的气体压力，以及第三MEMS传感元125的一表面(如上表面)能够感测颗粒捕捉器之上游的气体压力。

另外，第二管路115与壳体11内的第二腔室117连通，使其所引入的下游气体p2直接进入第二腔室117，且第二MEMS传感元124位于第二腔室117，使得第二MEMS传感元124的一表面(如下表面)能够感测颗粒捕捉器之下游的气体压力。

同时在第二腔室117的上方由于覆盖了电路板121，且在电路板121的表面开设了贯通的通孔129，且通孔129与第二腔室117连通，同时第三MEMS传感元125设置于通孔129处并将其覆盖，从而使得第二腔室117内的下游气体p2经由通孔129作用于第三MEMS传感元125的另一表面(如下表面)，这样第三MEMS传感元125的两个表面分别感测上游气体的压力和下游气体的压力，从而实现压力差的直接测量。应知晓的是，在图5所示的俯视图中，通孔129实际被第三MEMS传感元125覆盖而不可见，因此，通孔129以虚线绘示，同样的，第二MEMS传感元124实际上也不可见而以虚线表示。

应知晓的是，第一MEMS传感元123和第二MEMS传感元124可以同时为绝对压力传感元，也可以同时为相对压力传感元。如果第一MEMS传感元123和第二MEMS传感元124均为绝对压力传感元，则每个传感元的例如上表面感知被测气体的压力，而下表面处于真空环境，以此获取相对于真空环境的压力(即绝对压力)。如果第一MEMS传感元123和第二MEMS传感元124均为相对压力传感元，则每个传感元的例如上表面感知被测气体的压力，而下表面暴露在大气环境下，以此获取相对于大气环境的压力(即相对压力)。

当然，第一腔室116和第二腔室117是分隔设置的，且该两个腔室通过电路板121进行隔离，即电路板121覆盖第二腔室117，使两者相互隔离。另外，考虑到颗粒捕捉器之上游的气体进入第一腔室116，而使得电路板121直接暴露在汽车尾气中，容易被腐蚀，因此，还进一步在壳体11内设置第三腔室118，且所有腔室均分开设置并相互隔离。特别地，处理单元122和外围电路(包括被动器件)均设置在第三腔室118，而第一MEMS传感元123和第三MEMS传感元125均设置在第一腔室116。

优选的，电路板121的正面包括第一部分和第二部分，且所述第一部分暴露在第一腔室116，所述第二部分暴露在第三腔室118。其中所述第一部分不作电气化处理(即第一部分的正面无电镀布线)，而所述第二部分做电气化处理(即第二部分的正面存在电镀布线)，且处理单元122以及外围电路或其他相关电路均设置于具有电气特性的第二部分上，因此，在第一部分上仅设置第一、第三MEMS传感元而未设置其他任何的电子元件，也未在第一部分上布置任何裸露在外的表层线路，使得电路板121的第一部分能够直接暴露在第一腔室116而不会受到腐蚀影响，而电路板121的第二部分及其上的电子电路能够避免与汽车尾气直接接触，从而较好的确保了电路板121及其上的电子电路能够正常且稳定地工作。

如图7所示，当盖板112盖合在底座111上后，盖板112通过其内侧设置的隔板将底座111的内部空间分割成第一腔室116和第三腔室118，而第二腔室117形成于底座111并通过电路板121与其他两个腔室隔离。因此，壳体11的结构简单，而且整个装置的介质耐抗性好。

进一步地，底座111上还设置有安装法兰150，可通过安装法兰150将压力传感器100固定于车辆之上。可选的，安装法兰150与输出接口140相对布置。

进一步地，本实施例的压力传感器100的组装过程优选包括如下步骤：

步骤一：在底座111的内部胶水槽中点胶，然后将整个压力测量部件120装配进底座111；

步骤二：通过铝线绑定将输出接口140中的针脚128与电路板121连接在一起；

步骤三：在底座111的点胶槽中再次点胶，胶水优选与压力测量部件120所粘接的胶水相同，并安装盖板112；

步骤四：胶水高温固化，即完成装配。

最后，对压力传感器100进行气密性测试和功能性测试，确保其使用的可靠性。因此，本实施例提供的压力传感器100的装配工艺过程简单，生产效率高，生产成本较低。

此外，本实用新型还提供了一种压力测量方法，其基于前述的压力传感器100。这里，压力传感器100的测量对象为颗粒捕捉器。所述压力测量方法包括：

由第一MEMS传感元123感知颗粒捕捉器的上游的第一绝对压力；

由第二MEMS传感元124感知颗粒捕捉器的下游的第二绝对压力；

由第三MEMS传感元125感知颗粒捕捉器的上游和下游间的压力差；

由处理单元122采集第一绝对压力、第二绝对压力和压力差，并运算得到第一绝对压力和第二绝对压力的差压值，进而处理单元122将第三MEMS传感元125感知颗粒捕捉器的上游和下游间的压力差，与运算得到的第一绝对压力和第二绝对压力的差压值进行比对，若比对结果为两者不相等，则处理单元122向ECU发送异常诊断信息，若比对结果为两者相等，则处理单元122向ECU发送颗粒捕捉器的下游的第二绝对压力和颗粒捕捉器的上下游间的压力差的信息。

另外，本实用新型还提供了一种压力测量方法，其基于前述的压力传感器100。这里，压力传感器100的测量对象为颗粒捕捉器。所述压力测量方法包括：

由第一MEMS传感元123感知颗粒捕捉器的上游的第一相对压力；

由第二MEMS传感元124感知颗粒捕捉器的下游的第二相对压力；

由第三MEMS传感元125感知颗粒捕捉器的上游和下游间的压力差；

由处理单元122采集第一相对压力、第二相对压力和压力差，并运算得到第一相对压力和第二相对压力的差压值，进而处理单元122将第三MEMS传感元125感知颗粒捕捉器的上游和下游间的压力差，与运算得到的第一相对压力和第二相对压力的差压值进行比对，若比对结果为两者不相等，则处理单元122向ECU发送异常诊断信息，若比对结果为两者相等，则处理单元122向ECU发送颗粒捕捉器的下游的第二相对压力和颗粒捕捉器的上下游间的压力差的信息。

本实用新型较佳实施例如上所述，但并不局限于上述实施例所公开的范围，例如本实用新型对壳体的腔室的结构不作限定，而且上述处理单元可以通过现有的硬件如ASIC芯片等处理装置实现，且压力信号的比较可以通过数值比较器等比较电路来实现，而差压值的运算可通过现有的运算器来实现，这些均为本领域技术人员习知的技术，本领域技术人员在本申请公开的内容基础上，应当知晓如何利用处理单元根据采集到的压力信号获得两个压力的差压值，并对运算得到的差压值和采集的压力差进行比对而获取MEMS传感元的工作状况。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.一种压力传感器，其特征在于，包括壳体以及密封于所述壳体内的压力测量部件，所述压力测量部件包括：电路板；以及设置于所述电路板上的处理单元和检测单元；

所述检测单元包括第一MEMS传感元、第二MEMS传感元和第三MEMS传感元；所述第一MEMS传感元、所述第三MEMS传感元和所述处理单元均设置于所述电路板的正面，所述第二MEMS传感元设置于所述电路板的背面；

所述壳体内形成有相互隔开的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第一MEMS传感元和所述第三MEMS传感元均位于所述第一腔室，所述第二MEMS传感元位于所述第二腔室，所述处理单元位于所述第三腔室；

其中：所述第一MEMS传感元用于感测第一目标位置的第一压力并反馈给所述处理单元；所述第二MEMS传感元用于感测第二目标位置的第二压力并反馈给所述处理单元；所述第三MEMS传感元用于感测所述第一目标位置和所述第二目标位置间的压力差并反馈给所述处理单元；所述处理单元用于根据所述第一压力、所述第二压力以及所述压力差，确定三个MEMS传感元是否出现异常；若确定三个MEMS传感元中至少一个出现异常，所述处理单元向外部发送异常诊断信息；若确定三个MEMS传感元均未出现异常，所述处理单元向外部发送所述第一目标位置和/或所述第二目标位置的压力和压力差信息。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述处理单元包括通信连接的主处理芯片和从处理芯片；

所述主处理芯片用于采集所述第三MEMS传感元感测的压力差的信息；所述从处理芯片用于分别采集所述第一MEMS传感元感测的第一压力的信息，以及所述第二MEMS传感元感测的第二压力的信息，并将所述第一压力和所述第二压力的信息反馈给所述主处理芯片；

所述主处理芯片用于运算得到所述第一压力和所述第二压力间的差压的信息，并将所述差压的信息与所述压力差的信息进行比对；若比对结果为不相等，所述主处理芯片向外部发送异常诊断信息；若比对结果为相等，所述主处理芯片向外部发送所述第一目标位置和/或所述第二目标位置的压力和压力差信息。

3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述压力测量部件还包括与所述电路板电连接的输出接口，且所述异常诊断信息包括故障代码；

所述主处理芯片被配置为，当比对结果为不相等时，用于生成所述故障代码并将所述故障代码编码为SENT信号，且通过所述输出接口向外部发送SENT信号；

所述主处理芯片还被配置为，当比对结果为相等时，用于将所述第一目标位置和/或所述第二目标位置的压力和压力差信息编码为SENT信号，且通过所述输出接口向外部发送SENT信号。

4.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，所述输出接口为SENT数字协议，所述SENT数字协议中包含快速传输通道和慢速传输通道；所述快速传输通道用于传输压力和压力差信息，所述慢速传输通道用于传输异常诊断信息。

5.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，所述输出接口包括三个针脚，分别为接地针脚、电源供电针脚及信号传输针脚，所述信号传输针脚用于传输以下信息：异常诊断信息；压力信息；以及压力差信息。

6.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，所述输出接口还包括形成于所述壳体的外壁并向外延伸的罩壳，三个所述针脚封装于所述罩壳内。

7.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述压力测量部件还包括保护结构，所述保护结构具有内腔，三个MEMS传感元分别设置于对应的一个所述保护结构的内腔中，且每个所述保护结构的内部灌注有保护凝胶，所述保护凝胶覆盖对应的MEMS传感元。

8.根据权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，所述保护凝胶为含氟硅胶。

9.根据权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，所述第一MEMS传感元和所述第三MEMS传感元被设置于同一个所述保护结构中。

10.根据权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，所述保护结构为固定在所述电路板上的塑料围框，所述塑料围框围绕对应的MEMS传感元设置。

11.根据权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，所述保护结构为形成于所述电路板之表面的凹槽。

12.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述第一MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第一腔室的测量介质的压力，且另一个表面处于真空环境；

所述第二MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第二腔室的测量介质的压力，且另一个表面处于真空环境；

所述第三MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第一腔室的测量介质的压力，且另一个表面能够感测进入所述第二腔室的测量介质的压力，从而实现压力差的直接测量。

13.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述第一MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第一腔室的测量介质的压力，且另一个表面处于大气环境；

所述第二MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第二腔室的测量介质的压力，且另一个表面处于大气环境；

所述第三MEMS传感元被配置为，一个表面能够感测进入所述第一腔室的测量介质的压力，且另一个表面能够感测进入所述第二腔室的测量介质的压力，从而实现压力差的直接测量。

14.根据权利要求12或13所述的压力传感器，其特征在于，所述电路板的表面形成有贯通的通孔，所述通孔与所述第二腔室连通；所述第三MEMS传感元设置于所述通孔处，以使得进入所述第二腔室的测量介质通过所述通孔作用于所述第三MEMS传感元的另一个表面。

15.根据权利要求12或13所述的压力传感器，其特征在于，所述壳体包括底座和盖板，所述底座的内部形成有所述第二腔室，且所述第二腔室通过所述电路板与所述第一腔室和所述第三腔室相隔离；

当所述盖板盖合在所述底座上，所述盖板通过内侧的隔板将所述底座的内部空间分割成所述第一腔室和所述第三腔室。

16.根据权利要求12或13所述的压力传感器，其特征在于，所述压力测量部件还包括设置于所述电路板之正面的外围电路；

所述电路板的正面包括第一部分和第二部分，所述第一部分暴露在所述第一腔室，所述第二部分暴露在所述第三腔室；

所述第一MEMS传感元和所述第三MEMS传感元均设置于所述第一部分，所述处理单元以及所述外围电路均设置于所述第二部分，并且所述第一部分的表面无电镀布线。

17.根据权利要求15所述的压力传感器，其特征在于，所述壳体还包括设置于所述底座上的第一管路和第二管路，所述第一管路与所述第一腔室连通，所述第二管路与所述第二腔室连通。

18.根据权利要求15所述的压力传感器，其特征在于，所述壳体还包括设置于所述底座上的安装法兰。

19.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述电路板为陶瓷电路板，所述陶瓷电路板为至少两层结构且内部设置有线路；位于所述陶瓷电路板的相对两侧上的元器件通过所述线路实现电气互连，且三个MEMS传感元分别通过金线绑定工艺与所述陶瓷电路板连接。

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