[发明专利]一种单片式平面电极电导率传感器

说明书

技术领域

本发明属于水质检测技术领域。

背景技术

电导率是材料的基本属性。电导率传感器技术是一个非常重要的工程技术研究领域，用于对液体或者气体的电导率进行检测。根据检测原理的不同，电导率传感器主要分为电极型和感应型电导率传感器两类。电极型电导率传感器采用电阻测量法对电导率实现测量，为了提高测量精度和降低电极极化作用的影响，一般采用多电极体系，并且对电极材料有很高的要求，同时这种单参量的测量方法，使得检测的可靠性和鲁棒性受到一定的限制。感应型电导率传感器采用电磁场原理，在传感器探头内部包括发射线圈和接收线圈两部分，发射线圈上施加正弦激励可以产生交变磁场，接收线圈上会产生感应电流，根据感应电流与介质电导率的线性关系来确定电导率值。为了保证测量的精确性，激励线圈与感应线圈需要严格在一个轴线上，线圈之间要紧密排列且保证良好屏蔽，同时电极导流孔内的介质应保持流动以保证测量的实时性。因此，电感型电导率传感器也属于单参量测量方法，可靠性和鲁棒性受到限制，同时存在装配难度大，成本较高，维护不便的缺点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种基于交流阻抗技术新型的单片式平面电极电导率传感器。

本发明所述的单片式平面电极电导率传感器，由基板(1)、矩形螺旋线圈电极(2)、矩形叉指电极(3)、过孔(4)、背面引线(5)、绝缘区(6)、馈电接口(7)、背面馈电接口(8)、表层金属层(9)、底层金属层(10)构成。

矩形螺旋线圈电极(2)和矩形叉指电极(3)紧密贴附于基板(1)上，矩形叉指电极(3)在基板(1)中心，矩形螺旋线圈电极(2)从矩形叉指电极(3)一端口朝外引出，逆时针方向由内而外螺旋延伸，连接到馈电接口(7)，并将矩形叉指电极(3)包裹在内。过孔(4)位于矩形叉指电极(3)的右下角端口，在基板(1)背面过孔(4)通过背面引线(5)与背面馈电接口(8)连接，背面引线(5)与矩形螺旋形线圈(2)连接到馈电接口(7)的馈线平行。绝缘区(6)位于基板(1)下端正反两面的引线区。

所述的基板(1)，采用陶瓷材料或者热固性树脂做基底，涂覆在基底增强材料，比如纸、布或者玻璃布上，烤干后压制成型。

所述的矩形叉指电极(3)，电极的宽度为1mm，两个相邻叉指间的间隔为2mm，叉指长度为18mm，叉指对数为6对。

所述的矩形螺旋线圈电极(2)螺旋线圈宽度为1mm，螺旋间距为2mm，螺旋周数为3周。矩形螺旋线圈电极(2)逆时针方向由内而外螺旋延伸终点延长30mm，以馈电接口(7)结束。

所述的过孔(4)中覆铜，为了保证引线的绝缘性，在基板正反面引线区域涂覆厚度约为0.1-0.3mm绝缘胶，即为绝缘区(6)。

所述的矩形螺旋线圈电极(2)和矩形叉指电极(3)均为双层金属结构，表层金属层(9)是厚度约为30μm的锡，底层金属层(10)厚度约为30μm的铜。

本发明单片式平面电极电导率传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：使用电路设计自动化软件，按照单片式平面电极电导率传感器电极结构参数，绘制印刷电路板文件，并做成底片。

步骤2：选择以热固性树脂或者陶瓷材料为基底，涂覆在基底增强材料，比如纸、布或者玻璃布上，烤干后上下方放置铜箔，浸入层压机中，在高温高压下使材料固化，形成厚度大致为1.6mm-2.0mm的覆铜层压板，并裁切成合适尺寸(3cm*7cm)。

步骤3：通孔定位后，钻通孔。对孔壁及板面上覆上新的铜层。通过磨刷去除铜面上的污染物，增加铜面粗糙度。

步骤4：将处理过的基板铜面透过热压方式贴上抗蚀干膜，盖上底片。经光线照射作用将原始底片上的图像转移到感光底板上，白色透光部分发生光聚合反应，黑色部分则不透光，不发生反应，用碱液作用将为发生化学反应的干膜部分冲洗掉。

步骤5：利用蚀刻药液(CuCl₂)将显影后露出的铜蚀掉，形成内层线路图形。利用强碱(NaOH)将保护铜面的抗蚀层剥掉，露出线路图形。

步骤6：检验清洗后在铜表面喷涂一层30μm左右的锡。

步骤7：对非电极部分盖上绿油，其余部分露出双层导电金属。

步骤8：在基板正反面引线区域涂覆厚度约为0.1-0.3mm绝缘胶。

本发明具有小型化，工艺简单，低成本，可靠性好等优点，适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明的俯视图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的左视图。