[发明专利]一种七电极电导率传感器的制备方法

说明书

本发明涉及一种七电极电导率传感器的制备方法，具体涉及一种七电极电导率传感器及其制备方法，所述七电极电导率传感器包括：由陶瓷材料制成的圆管形电导池，依次分布在陶瓷圆管形电导池内壁上的七个平行分布的金属圆环内电极，位于所述陶瓷圆管形电导池外壁的七个金属外电极，以及用于连接金属圆环内电极与金属外电极的通孔金属电极；所述陶瓷材料为能与金属共烧的HTCC陶瓷材料或LTCC陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及一种七电极电导率传感器的制备方法，具体涉及一种七电极电导率传感器及其制备方法，属于传感器研究领域。

背景技术

电导率传感器是用来测量各种液体电导率的一类传感器，被广泛用于食品、制药、环保、化工及海洋研究开发等领域。随着我国海洋监测技术及海洋装备的快速发展，对自主高性能海水电导率传感器的需求日益增加，因此，开发适用于不同应用场景的新型海水电导率传感器具有重要意义。根据测量原理与方法的不同，海水电导率传感器主要分为电极型电导率传感器和电感型电导率传感器。其中，电极式电导率传感器主要通过测量电导池敏感电极间海水电阻的变化来测量海水电导率，其结构简单，使用方便，是海洋监测技术中常用的一类量大面广的基础型传感器。为了满足不同的应用场景和测试需求，海水电极式电导率传感器已发展出了两电极、三电极、四电极和七电极等多种电极结构形式。其中，七电极电导率传感器集合了三电极和四电极电导率传感器的优点，是一种高精度和高可靠的高端电导率传感器。

一般电极式电导率传感器的电导池大多为平面结构，电导池材料和加工方式的选择较多，而七电极电导率传感器主要由圆管形电导池、七个环形内电极和引出电极构成，其中，圆管形电导池的成型技术，尤其是圆管内壁上的环形内电极和内电极的引出是七电极电导率传感器制备中的难点。德国、意大利和日本等发达国家在七电极电导率传感器研制和生产方面处于国际领先地位，我国高端装备用的七电极电导率传感器基本依赖进口。近年来，国内一些研究单位虽然也开展了七电极电导率传感器的研制工作，但大都与国外产品和技术类似，电导池材质以石英玻璃或蓝宝石单晶材料为主，电极材料以铂电极为主，采用了高精度机械加工和特殊的电极烧制工艺来制备七电极电导率传感器(CN 101839944A)。以上国内外现有技术中，对圆管形电导池的机械加工精度要求高，圆管内壁的电极加工难度大，由此造成制备成本高昂，成品率低。此外，由于现有七电极电导率传感器的电导池和电极材料选择性单一，无法实现传感器测量范围和精度的灵活调节。另一方面，国内虽然也报道了基于成熟的MEMS工艺制备的七电极电导率传感器(CN 105628746 B)，但其采用了两个半圆环拼接的方式，未能实现电导池与环形金属电极的一体成型，对传感器精度和可靠性会造成一定影响。

发明内容

针对现有七电极电导率传感器制备工艺复杂、电导池与金属电极无法一体化成型，成本高、材料选择单一和传感器性能无法大范围有效调控等问题，本发明的目的在于提供一种基于多层共烧陶瓷技术的全新的七电极电导率传感器及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种七电极电导率传感器，所述七电极电导率传感器包括：由陶瓷材料制成的圆管形电导池，依次分布在陶瓷圆管形电导池内壁上的七个平行分布的金属圆环内电极，位于所述陶瓷圆管形电导池外壁的七个金属外电极，以及用于连接金属圆环内电极与金属外电极的通孔金属电极；所述陶瓷材料为能与金属(金属电极材料)共烧的HTCC陶瓷材料或LTCC陶瓷材料。

较佳的，在所述金属外电极上焊接引线。

较佳的，所述金属圆环内电极、金属外电极和通孔金属电极的材料为金及其合金、银及其合金、铜及其合金、镍及其合金、钨及其合金、钼及其合金、或铂及其合金。特别是，由于金属圆环内电极材料的电导率对七电极电导率传感器的性能有重要影响，而金、银、铜、钼、钨、铂等金属电极材料具有不同的电导率，其中，银作为导电性最好的金属，其电导率是铂的6倍以上，因此采用多层陶瓷技术可以制备出具有不同电学性能的七电极电导率传感器，由此实现七电极电导率传感器量程和精度的大范围调整，以此适应不同的应用场景和测试需求。

另一方面，本发明还提供了一种上述的七电极电导率传感器的制备方法，包括：