[发明专利]一种微流控温度传感模块及其温度表征方法

说明书

本发明属于电子器件领域，公开了一种微流控温度传感模块及其温度表征方法。微流控温度传感模块包括第一层共面波导传输线结构、第二层封板膜和第三层微流芯片，共面波导传输线结构上加载谐振单元，实现在谐振频率附近的带阻功能。本发明的微流控温度传感模块结构简单，体积小，便于使用，稳定性高。本发明还公开了一种微流控温度传感模块的温度表征方法，通过微流控温度传感模块的校准线（频率偏移与温度的对应曲线）的拟合方法，可以更方便的通过测试出的频率偏移直接查找对应的温度值。综上所述，设计出的微流控温度传感模块不仅可以实现对温度的精确稳定传感，并且有着结构简单、低成本、小尺寸、易集成、环境温度性高等优点。

技术领域

本发明属于电子器件领域，尤其涉及一种微流控温度传感模块及其温度表征方法。

背景技术

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，是传感器中非常普及和重要的一类传感器，通常分为两大类：接触式和非接触式。接触式温度传感器需要与被测介质保持热接触，主要有电阻式、热电偶、PN结温度传感器等。非接触式温度传感器无需与被测介质接触，而是通过被测介质的热辐射或对流进行测温，主要有红外测温传感器等。

随着物联网的发展，对各种传感器提出了无线传感的新需求。无线传感器集成了传感、无线通信技术的非视距传输、网格化控制、自动化管理、低功耗等优点，是未来传感的发展方向。

微流控技术是处理或操纵少量流体的系统科学和技术，使用的微流体通道尺寸通常仅为数十微米到数百微米。随着微流体学的引入，传感和接口电子、流体操纵结构和流体通道可以在单个封装芯片上集成，流体分析可以在微升量级的样品上进行。

发明内容

本发明目的在于提供一种微流控温度传感模块及其温度表征方法,以实现使用微流体通道进行精确稳定传感温度的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种微流控温度传感模块及其温度表征方法的具体技术方案如下：

一种微流控温度传感模块，包括第一层共面波导传输线结构、第二层封板膜和第三层微流芯片，第一层共面波导传输线结构包括共面波导传输线接地带、共面波导传输线中心带、共面波导传输线中心带的三个开槽以及开槽中加载的弯折线谐振单元，第三层微流芯片包括微流芯片基板和三个微流通道，第二层封板膜粘合在第一层共面波导传输线结构和第三层微流芯片之间。

进一步地，所述谐振单元由三个弯折线谐振器组成，三个弯折线谐振器的长度递增。

进一步地，所述三个微流通道正对应第一层中三个弯折线谐振器的结构缝隙的位置，与弯折线谐振单元的结构互补。

进一步地，所述微流通道中填充介电常数随温度变化的液体。

进一步地，所述液体可以为单一液体材料或混合液体材料，优选为纯水、甲醇或二者的混合液。

本发明的温度传感模块的优点包括：

(1)结构简单：模块仅包括共面波导结构和微流芯片，无需其他电子器件、感温材料，无需复杂的布线及加工；

(2)小型化：模块尺寸小重量轻，便于使用在多种环境及设备内部；

(3)便于使用：共面波导接口方便与其余模块或系统进行集成化设计；

(4)稳定性高：该模块的仿真和测试结果论证了频率偏移与温度之间固定的对应关系，而该关系与受环境影响严重的初始谐振频率无关。该模块的频率偏移-温度校准曲线可以通过微流通道中所使用的液体介电特性进行定量分析，且受环境影响较小，与以往的温度传感器相比具有更高的稳定性。

本发明还公开了一种微流控温度传感模块的温度表征方法，包括如下步骤：

步骤1：选择蒸馏水作为微流通道中的液体。

步骤2：根据德拜弛豫模型给出了水的相对介电常数：