針對目前水質參數(shù)傳感器測量功能單一,且受環(huán)境溫度影響大等問題,提出了一種具有溫度補償功能的多參數(shù)水質傳感器芯片。該傳感器芯片是使用微機電系統(tǒng)（MEMS）技術制造的,芯片表面集成了pH傳感器、DO傳感器、氨氮傳感器和溫度傳感器。為實現(xiàn)溫度補償,芯片還設計了一種夾心板式蛇形Pt電阻加熱器。同時設計了與芯片相適應的微流控測試腔,以實現(xiàn)水樣測量。采用有限元穩(wěn)態(tài)熱分析對4種加熱器熱傳遞過程進行分析,得到合理的芯片結構布局,通過MEMS工藝制作出傳感器芯片。采用自制的恒電位儀測試電路,對傳感器芯片性能進行了測試。實驗結果表明,pH傳感器具有0.288 mA/pH的高靈敏度;溶解氧（DO）傳感器的靈敏度為2.22μA/(mg·L^-1);氨氮傳感器的靈敏度為0.113 9 mA/(mg·L^-1);溫度傳感器的靈敏度為0.949Ω/℃;加熱器的功率和溫度變化靈敏度為0.312 6℃/mW。與單個水質參數(shù)傳感器相比,該傳感器芯片體積小、堅固耐用,能夠同時檢測水樣的多種參數(shù),且溫度補償效果較好。 

【文章來源】：光學精密工程. 2020,28(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

恒電位儀與傳感器封裝圖

DO傳感器的電流響應

傳感器結構包含3個三電極陣列(氨氮傳感器、pH傳感器、DO傳感器)和1個Pt電阻溫度傳感器(圖1(a))。電極陣列的三電極包括1個工作電極、1個對電極和1個參比電極。3個傳感器的工作電極使用不同的敏感材料修飾,DO傳感器的工作電極為Au基底,未加修飾;氨氮傳感器的工作電極采用PANI/Cu修飾;pH傳感器的工作電極采用PANI/CuO修飾�？紤]到溫度對參數(shù)測量的影響,制備了夾心式蛇形加熱器,用SiO2絕緣層將它與電極層和Si基底隔離開(圖1(b))。圖1 傳感器芯片結構示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3479999