电导率传感器的电极装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电导率传感器的电极装置，包括：绝缘基板，其包括第一表面和第二表面；位于所述绝缘基板的第一表面的第一金属电极，呈环状的第二金属电极、第三金属电极和第四金属电极，其中，所述第三金属电极位于所述第四金属电极内，所述第二金属电极位于所述第三金属电极内，所述第一金属电极位于所述第二金属电极内；以及位于所述绝缘基板的第二表面的四个焊盘，所述四个焊盘分别与所述第一、第二、第三和第四金属电极电连接。本发明专利技术的电极装置呈平板状，结构简单、体积小、测量精度高、响应速度快。

Electrode device of conductivity sensor

The present invention provides electrode device, a conductivity sensor includes an insulating substrate, which comprises a first surface and a second surface; a first metal electrode is positioned on the first surface of the insulating substrate, a ring of second metal electrodes and third metal electrodes and fourth metal electrodes, wherein the metal electrode is positioned on the third the fourth metal electrode, the second electrode is located between the third metal electrode, the first electrode is located between the second metal electrode; and four pad second is positioned on the surface of the insulating substrate, connecting the four pads are respectively connected with the first, second, third and fourth metal electrode. The electrode device of the present invention is flat, simple in structure, small in volume, high in measuring accuracy and quick in response.

【技术实现步骤摘要】
电导率传感器的电极装置
本专利技术涉及电导率传感器，具体涉及电导率传感器的电极装置。
技术介绍
电导率(Conductivity)、温度(Temperature)、以及深度(Depth)传感器(简称CTD传感器或温盐深传感器)是用于监测海洋环境的最基本、最重要的传感器。其能够直接提供海水的温度和盐度等参数。这些参数不仅可用于监测海水的流动、循环、以及气候变化过程，还可以为生物地球化学以及海洋生态系统的研究提供背景物理参数，在研究全球气候问题以及监测海洋生态环境等方面有着重大的意义。同时，温度和盐度参数还为其它各种海洋传感器提供必不可少的背景补偿参数。在CTD传感器的研究中，温度和深度传感器已经比较成熟，有大量小型便宜的商业化产品可以直接使用。而目前的电导率传感器都是采用封闭式或者半封闭式的三维构型，即通过水通道或电导池来约束测量电场，这就需要高精度的三维立体加工制作电导率传感器，因此电导率传感器结构复杂，制造成本高。同时，这些水通道或电导池在使用过程中也容易由于材料老化、吸水、以及污染等因素造成形变，导致测量误差和漂移，难以满足高精度的监测需求。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种电导率传感器的电极装置，包括：绝缘基板，其包括第一表面和第二表面；位于所述绝缘基板的第一表面的第一金属电极，呈环状的第二金属电极、第三金属电极和第四金属电极，其中，所述第三金属电极位于所述第四金属电极内，所述第二金属电极位于所述第三金属电极内，所述第一金属电极位于所述第二金属电极内；以及位于所述绝缘基板的第二表面的四个焊盘，所述四个焊盘分别与所述第一、第二、第三和第四金属电极电连接。优选的，所述第一金属电极呈圆形，所述第二、第三和第四金属电极呈圆环状。优选的，所述第一、第二、第三和第四金属电极具有同一圆心。优选的，所述第三金属电极靠近所述第四金属电极，所述第二金属电极靠近所述第一金属电极，且所述第二金属电极到第三金属电极的间距大于所述第三金属电极到第四金属电极的间距、大于所述第一金属电极到第二金属电极的间距。优选的，所述第四金属电极的内径是所述第一金属电极的半径的5～20倍。优选的，所述第一、第二、第三和第四金属电极的厚度相等，且厚度为18～70微米。优选的，所述第一、第二、第三和第四金属电极为银电极，且其表面覆盖0.5～2微米的金属铂。优选的，所述绝缘基板还包括贯穿所述第一表面和第二表面的四个通孔，所述电极装置还包括位于所述四个通孔中的导电部件，所述导电部件用于将所述第一、第二、第三和第四金属电极分别与所述四个焊盘电连接。优选的，所述导电部件附着在所述四个通孔的侧壁上，且所述四个通孔内部填充有环氧树脂。优选的，所述导电部件为填充在所述四个通孔中的导电柱。本专利技术的电极装置呈平板状，且直接由环形电极约束测量电场。无需增加三维构件形成封闭或半封闭的空间。结构简单，体积小，便于实现小型化。测量精度高、响应速度快，且不存在测量漂移。附图说明以下参照附图对本专利技术实施例作进一步说明，其中：图1是根据本专利技术的较佳实施例的电导率传感器的电极装置的立体示意图。图2是图1所示的电极装置沿箭头A1所指的方向看的俯视图。图3是图1所示的电极装置沿箭头A2所指的方向看的仰视图。图4是图1所示的电极装置沿B-B线的剖视图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。图1是根据本专利技术的较佳实施例的电导率传感器的电极装置的立体示意图。如图1所示，电极装置1包括厚度约为0.4毫米的陶瓷基板11，陶瓷基板11具有相对设置的表面111、112，以及孔径为0.2毫米的通孔131、132、133、134。电极装置1还包括位于陶瓷基板11的表面111上的金属电极121、122、123、124，以及位于陶瓷基板11的表面112上的四个焊盘(下面将结合图3和4详细说明)。金属电极121～124的厚度都为35微米，且分别覆盖在通孔131～134上。图2是图1所示的电极装置沿箭头A1所指的方向看到的俯视图。如图2所示，金属电极124呈圆环状，其内径为11毫米、圆环宽度为1.6毫米。位于金属电极124内的金属电极123呈圆环状，其内径为9毫米、圆环宽度为1毫米。位于金属电极123内的金属电极122呈圆环状，其内径为2.4毫米、圆环宽度为1毫米。位于金属电极122内的圆形金属电极121的半径为1.2毫米。其中金属电极121～124具有同一圆心，金属电极123靠近金属电极124，金属电极122靠近金属电极121。图3是图1所示的电极装置沿箭头A2所指的方向看到的仰视图。如图3所示，陶瓷基板11的表面112上具有彼此电隔离的焊盘141、142、143和144，焊盘141～144分别覆盖通孔131～134。图4是图1所示的电极装置沿B-B线的剖视图，其中剖平面通过通孔131～134。如图4所示，通孔131～134的侧壁上分别附着有导电部件151、152、153、154，且通孔131、132、133、134内部填充有环氧树脂(图4未示出)。焊盘141～144分别通过导电部件151～154与金属电极121～124电连接。金属电极122、123的间距d2为5.6毫米，远大于金属电极121、122的间距d1(1.2毫米)，同时远大于金属电极123、124的间距d3(1毫米)。利用上述电极装置1进行测量的过程如下。将金属电极121～124直接与待测海水接触；在焊盘141和焊盘144之间施加10kHz的交流电流I，测量焊盘142、143之间的电压响应信号V(或在焊盘142、143之间的电压为设定值V的情况下，测量焊盘141和焊盘144之间的激励信号的电流I)；通过公式C＝K·I/V计算海水的电导率C，其中K为电导率传感器的形状常数，与电导率传感器的外形和尺寸有关，可通过对电导率传感器进行标定校准获得。如果考虑金属电极和导线的阻抗，以及测量电路中的非线性因素，更精确的电导率可由公式C＝K0+K1·I/V+K2(I/V)2计算得出。其中K0、K1、K2为二次多项式拟合系数，通过对电导率传感器进行标定校准获得。在金属电极121和金属电极124上施加激励信号时，金属电极121可以等效为一个金属圆球电极，其产生的电场强度E＝k·q/r2，其中k为常数，q为金属电极121的电荷，r为空间上的一点到金属电极121中心的距离。金属电极124可以等效为与其内径相同的金属球壳，由于金属电极121和金属电极124是一对电极对，电荷之和为零，因此金属电极124之外没有电场，金属电极121产生的电场约束在金属电极124内部，提高了测量的精度。实际上，将圆环状的金属电极124等效为金属球壳会带来测量误差，因为非常少量的电场还是会扩散到金属电极124之外。根据电场强度公式E＝k·q/r2可知，电场强度与距离的二次方成反比，绝大部分电场强度和电势都在金属电极121附近。因此增加电极装置的尺寸，使得金属电极124的内径远大于金属电极121的半径可以减小测量的误差。例如，当金属电极124的内径是金属电极121半径的10倍时，在不考虑金属电极124对电场的约束效应下，金属电极124之外的电场强度比金属电极121附近的电场强度小2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电导率传感器的电极装置，其特征在于，包括：绝缘基板，其包括第一表面和第二表面；位于所述绝缘基板的第一表面的第一金属电极，呈环状的第二金属电极、第三金属电极和第四金属电极，其中，所述第三金属电极位于所述第四金属电极内，所述第二金属电极位于所述第三金属电极内，所述第一金属电极位于所述第二金属电极内；以及位于所述绝缘基板的第二表面的四个焊盘，所述四个焊盘分别与所述第一、第二、第三和第四金属电极电连接。

【技术特征摘要】
1.一种电导率传感器的电极装置，其特征在于，包括：绝缘基板，其包括第一表面和第二表面；位于所述绝缘基板的第一表面的第一金属电极，呈环状的第二金属电极、第三金属电极和第四金属电极，其中，所述第三金属电极位于所述第四金属电极内，所述第二金属电极位于所述第三金属电极内，所述第一金属电极位于所述第二金属电极内；以及位于所述绝缘基板的第二表面的四个焊盘，所述四个焊盘分别与所述第一、第二、第三和第四金属电极电连接。2.根据权利要求1所述的电极装置，其特征在于，所述第一金属电极呈圆形，所述第二、第三和第四金属电极呈圆环状。3.根据权利要求2所述的电极装置，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四金属电极具有同一圆心。4.根据权利要求2所述的电极装置，其特征在于，所述第三金属电极靠近所述第四金属电极，所述第二金属电极靠近所述第一金属电极，且所述第二金属电极到第三金属电极的间距大于所述第三金属电极到第四金属电极的间距、大于所述第一金属电极到第二金...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄希，崔莉，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11