一种盐度传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种盐度传感器，包括基板，第一锚区，第二锚区，第一支撑杆，驱动杆，第二支撑杆，聚酰亚胺层，弹簧，第一金属叉指，第二金属叉指，第三金属叉指，第四金属叉指，第一菱形梁，第二菱形梁，第三菱形梁，第四菱形梁，第五菱形梁，第六菱形梁，电感，第一金属线，第二金属线。将聚酰亚胺层置于盐溶液中，由于聚酰亚胺随盐度变化产生形变，聚酰亚胺层包裹的弹簧将推动菱形梁产生位移，菱形梁的移动将改变金属叉指之间的距离，使由金属叉指、电感构成的谐振电路的谐振频率发生改变，通过谐振频率变化反推得到盐度，实现盐度的测量。本发明专利技术盐度传感器具有设计灵活、结构简单、体积小、工艺兼容等优势。兼容等优势。兼容等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种盐度传感器


[0001]本专利技术属于微电子器件
，尤其涉及一种盐度传感器。

技术介绍

[0002]盐度传感器广泛应用于生产生活之中，例如水产养殖、自然环境的监测与治理、海洋学和地球气候的研究与检测、矿产的检测、工业生产以及军事应用等领域。现有的盐度传感器有光纤传感法、折射率法、电导率法、以及表面等离子共振法。但是，这些方法也存在体积大、长期稳定性差的缺点。近年来随着小型化、微型化发展的趋势，MEMS传感器成本低、体积小、易于集成、功耗低的优点使其被广泛应用于传感器研究与生产之中，而在基于MEMS技术的盐度传感器领域，相关的设计和研究尚处于较基础的阶段，在这样的形势下，开展基于MEMS技术的盐度传感器产业化方面的设计具有广阔的应用前景。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种盐度传感器，基于敏感材料以及MEMS技术实现盐度测量，以解决上述
技术介绍
中存在的技术问题。
[0004]本专利技术公开了一种盐度传感器，包括基板，第一锚区，第二锚区，第一支撑杆，驱动杆，第二支撑杆，聚酰亚胺层，弹簧，第一金属叉指，第二金属叉指，第三金属叉指，第四金属叉指，第一菱形梁，第二菱形梁，第三菱形梁，第四菱形梁，第五菱形梁，第六菱形梁，电感，第一金属线，第二金属线；
[0005]聚酰亚胺层包裹在弹簧外部，弹簧一端通过第一支撑杆与第一锚区连接，弹簧另一端通过驱动杆与第一菱形梁和第六菱形梁交接处相连；第二锚区通过第二支撑杆与第三菱形梁和第四菱形梁交接处相连，第一锚区与第二锚区均固定在基板上；第一菱形梁、第二菱形梁、第三菱形梁、第四菱形梁、第五菱形梁、第六菱形梁首尾端依次相连共同构成菱形梁结构，第二菱形梁与第二金属叉指相连接，第五菱形梁与第三金属叉指相连接，第二金属叉指与第一金属叉指相对放置构成第一叉指电容，第三金属叉指与第四金属叉指相对放置构成第二叉指电容，第一金属叉指与第四金属叉指分别通过第一金属线和第二金属线连接在电感的两端；第一支撑杆，驱动杆、第二支撑杆、聚酰亚胺层、弹簧、第一金属叉、第二金属叉、第三金属叉、第四金属叉以及由第一菱形梁、第二菱形梁、第三菱形梁、第四菱形梁、第五菱形梁、第六菱形梁首尾端依次相连构成的菱形梁结构均悬空在基板上方。
[0006]本专利技术还公开了一种盐度传感器的使用方法，将聚酰亚胺层浸在盐溶液中时，随着盐度的增加，聚酰亚胺层会发生缩聚现象，使得弹簧在x轴方向上伸长，从而推动驱动杆向x轴正方向移动，对由第一菱形梁、第二菱形梁、第三菱形梁、第四菱形梁、第五菱形梁、第六菱形梁首尾端依次相连构成的菱形梁结构在x轴方向上进行挤压，第二菱形梁与第五菱形梁沿y轴分别向上、向下移动，使得第一金属叉指与第二金属叉指之间的距离以及第三金属叉指和第四金属叉指之间的距离减小，从而使得第一金属叉和第二金属叉构成的第一叉指电容和第三金属叉和第四金属叉构成的第二叉指电容增大，由第一金属叉指和第二金属
叉指与第三金属叉指和第四金属叉指以及电感组成的谐振电路的谐振频率减小；通过谐振频率变化反推得到盐度，实现盐度的测量。该盐度传感器具有设计灵活、结构简单、体积小、工艺兼容等优势。
[0007]本专利技术的盐度传感器不同于传统的盐度传感器，主要具有以下优点：
[0008]一、该盐度传感器通过叉指电容与电感构成的谐振电路的谐振频率实现盐度检测，具有测量精度高、抗干扰能力强的优点；
[0009]二、该盐度传感器采用菱形梁结构，可以将x轴方向上的位移转换为y轴上的位移，并且具有位移放大的效果，从而将弹簧的形变程度转换并放大成y轴上的位移，进而实现高精度的盐度检测；
[0010]三、该盐度传感器与微电子加工工艺完全兼容，有利于实现传感器的小型化。
附图说明
[0011]图1是本专利技术盐度传感器的结构示意图。
[0012]图2是本专利技术盐度传感器的A
‑
A
’
剖面示意图。
[0013]其中有：11、第一锚区；12、第二锚区；21、第一支撑杆；22、驱动杆；23、第二支撑杆；3、聚酰亚胺层；4、弹簧；51、第一金属叉指；52、第二金属叉指；53、第三金属叉指；54、第四金属叉指；61、第一菱形梁；62、第二菱形梁；63、第三菱形梁；64、第四菱形梁；65、第五菱形梁；66、第六菱形梁；7、电感；81、第一金属线；82、第二金属线；9、基板。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本专利技术做进一步的解释。
[0015]如图1和图2所示，本专利技术提供了一种盐度传感器，包括基板9，第一锚区11，第二锚区12，第一支撑杆21，驱动杆22，第二支撑杆23，聚酰亚胺层3，弹簧4，第一金属叉指51，第二金属叉指52，第三金属叉指53，第四金属叉指54，第一菱形梁61，第二菱形梁62，第三菱形梁63，第四菱形梁64，第五菱形梁65，第六菱形梁66，电感7，第一金属线81，第二金属线82。聚酰亚胺层3包裹在弹簧4外部，同时弹簧4一端通过第一支撑杆21与第一锚区11连接，弹簧4另一端通过驱动杆22与第一菱形梁61和第六菱形梁66交接处相连。第二锚区12通过第二支撑杆23与第三菱形梁63和第四菱形梁64交接处相连，第一锚区11与第二锚区12均固定在基板9上。第一菱形梁61、第二菱形梁62、第三菱形梁63、第四菱形梁64、第五菱形梁65、第六菱形梁66首尾端依次相连共同构成菱形梁结构，第二菱形梁62与第二金属叉指52相连接，第五菱形梁65与第三金属叉指53相连接，第二金属叉指52与第一金属叉指51相对放置构成第一叉指电容，第三金属叉指53与第四金属叉指54相对放置构成第二叉指电容，同时，第一金属叉指51与第四金属叉指54分别通过第一金属线81和第二金属线82连接在电感7的两端。第一支撑杆21，驱动杆22、第二支撑杆23、聚酰亚胺层3、弹簧4、第一金属叉51、第二金属叉52、第三金属叉53、第四金属叉54以及由第一菱形梁61、第二菱形梁62、第三菱形梁63、第四菱形梁64、第五菱形梁65、第六菱形梁66首尾端依次相连构成的菱形梁结构均悬空在基板9上方。
[0016]该盐度传感器的使用方法是：本盐度传感器将聚酰亚胺层3浸在盐溶液中时，随着盐度的增加，聚酰亚胺层3会发生缩聚现象，使得弹簧4在x轴方向上伸长，从而推动驱动杆
22向x轴正方向移动，对由第一菱形梁61，第二菱形梁62，第三菱形梁63，第四菱形梁64，第五菱形梁65，第六菱形梁66首尾端依次相连构成的菱形梁结构在x轴方向上进行挤压，第二菱形梁62与第五菱形梁65沿y轴分别向上、向下移动，使得第一金属叉指51与第二金属叉指52之间的距离以及第三金属叉指53和第四金属叉指54之间的距离减小，从而使得第一金属叉指51和第二金属叉指52构成的第一叉指电容和金属叉指53和54构成的第二叉指电容增大，由金属叉指51和52与第三金属叉指53和第四金属叉指54以及电感7组成的谐振电路的谐振频率减小。通过谐振频率变化反推得到盐度，实现盐度的测量。该盐度传感器具有设计灵活、结构简单、体积小、工艺兼容等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盐度传感器，其特征在于，包括基板(9)，第一锚区(11)，第二锚区(12)，第一支撑杆(21)，驱动杆(22)，第二支撑杆(23)，聚酰亚胺层(3)，弹簧(4)，第一金属叉指(51)，第二金属叉指(52)，第三金属叉指(53)，第四金属叉指(54)，第一菱形梁(61)，第二菱形梁(62)，第三菱形梁(63)，第四菱形梁(64)，第五菱形梁(65)，第六菱形梁(66)，电感(7)，第一金属线(81)，第二金属线(82)；聚酰亚胺层(3)包裹在弹簧(4)外部，弹簧(4)一端通过第一支撑杆(21)与第一锚区(11)连接，弹簧(4)另一端通过驱动杆(22)与第一菱形梁(61)和第六菱形梁(66)交接处相连；第二锚区(12)通过第二支撑杆(23)与第三菱形梁(63)和第四菱形梁(64)交接处相连，第一锚区(11)与第二锚区(12)均固定在基板(9)上；第一菱形梁(61)、第二菱形梁(62)、第三菱形梁(63)、第四菱形梁(64)、第五菱形梁(65)、第六菱形梁(66)首尾端依次相连共同构成菱形梁结构，第二菱形梁(62)与第二金属叉指(52)相连接，第五菱形梁(65)与第三金属叉指(53)相连接，第二金属叉指(52)与第一金属叉指(51)相对放置构成第一叉指电容，第三金属叉指(53)与第四金属叉指(54)相对放置构成第二叉指电容，第一金属叉指(51)与第四金属叉指(54)分别通过第一金属线(81)和第二金属线(82)连接在电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩磊，曹泽鹏，朱鹏举，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：