一文读懂应用于严苛工况下的压差传感器

在体积小，重量轻的MEMS传感器中，有这样一类产品可以用在发动机的低压废气再循环和微粒捕集器系统中，它们就是压差传感器在差压传感器领域，最大的玩家是森萨塔科技，这是一家拥有一百多年历史的全球先进工业技术公司它为关键任务类型的传感器提供解决方案，并在差压传感器方面积累了20年的经验其从工程研发到测试验证，失效分析的全方位能力得到了市场的充分检验和认可

压差传感器的分类

桑塔科技的差压传感器分为单模差压传感器DPS和双模差压传感器，双模差压传感器又分为双表差压传感器DRS和双绝对差压传感器DAS两大类三个差压传感器使用的敏感元件都是由森萨塔技术独立设计和定制的他们测量的介质是强腐蚀性废气此外，三种压差传感器略有不同

单模压差传感器

双模差压传感器

DPS只使用一个相对压力传感器，传感器两侧分别接触上下游压力，直接测量差压信号。

双表压压差传感器DRS采用两个相对压力敏感元件，背面面对相同的环境压力，正面分别感知上游相对压力和下游相对压力经过ASIC处理后，可以选择输出压差加下游相对压力或上游相对压力加下游相对压力的两种信号组合

双绝对压差传感器DAS采用两个绝对压力传感器，背面面对相同的环境压力，正面分别感知上游绝对压力和下游绝对压力经过ASIC处理后，可以选择输出压差加下游绝对压力或上游绝对压力加下游绝对压力两种信号组合

压差传感器的应用

压差传感器主要有两种应用场景:微粒捕集器GPF应用和低压废气再循环EGR应用。

对于GPF在颗粒捕集器中的应用，单个压差传感器DPS只提供颗粒捕集器上下游之间的压差信号，用于判断GPF的再生和诊断一些故障，如GPF堵塞或泄漏等，现在被一些日本和欧洲的OEM厂商广泛使用双模差压传感器DRS/DAS不仅可以输出差压信号，还可以直接输出下游压力信号，增强了GPF系统的故障诊断能力，目前被国内主机厂广泛使用

对于低压EGR应用，单个压差传感器DPS仅提供低压EGR上游和下游的压差信号双模差压传感器DAS可以输出差压加下游压力或上游压力加下游压力

与GPF应用相比，差压传感器在低压EGR应用中面临几个新的挑战:

气体通常在GPF滤波之前被取用，因此传感器低压端的介质腐蚀性比GPF下游的强。

由于EGR参与发动机工况更复杂，一些进气位置和EGR阀开闭状态可能会造成传感器内部更严重的颗粒物污染。

与GPF相比，EGR应用中传感器的工作温度和冷凝条件会有所不同，甚至更差。

EGR的应用对传感器的精度要求更高，在临界工况下必须达到0.5kpa，拧紧一半。

压差传感器的特性

鉴于废气应用的严峻挑战，对差压传感器提出了严格的要求。SANTA Technology的差压传感器具有以下特点:

第一，优秀的排水防冰性能尾气应用中会出现冷凝水，需要优化压力腔的设计，实现重力自排而且传感器内壁的水膜可以自动突破管道系统的压力波动，即使少量残液结冰，也能防止传感器输出错误或永久性损坏

第二，耐酸性强尾气中含有酸性介质，会导致保护胶变质或压敏元件损坏因此，要求传感器能通过不同的酸性介质耐受试验，如酸滴落，酸蒸发和酸压循环试验

第三，对碘甲烷的耐受性由于传感器连接的胶管中可能存在对碘甲烷，也会导致保护胶变质或压力传感元件损坏，因此要求传感器能顺利通过碘甲烷的耐蒸发试验

第四，抗温度冲击能力强由于使用中路况和环境的不同，产品的工作温度会变差因此，传感器需要经受不同类型的长期温度耐受试验

上述四个方面并不是Sensata差压传感器设计和验证的全部关键点，但它们的挑战是显而易见的。

压差传感器选择的关键。

无论是单模差压传感器还是双模差压传感器，选择都可以从几个方面来考虑，如取压口直径，连接器类型，固定螺钉数量，测量压力范围，输出信号类型等。