[發明專利]基于Kapton 200HN和微流體的多功能傳感器

有效

• 申請號: 201911045245.5
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110849914B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 趙文生;范立超;王大偉;胡月;陳世昌;王高峰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00;G01N22/04;G01N27/22;G01R27/26;G01K7/34;G01D21/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.基于Kapton 200HN和微流體的同時測量溫度、濕度、介電常數功能的傳感器，所述傳感器為單端口器件，分為三層結構；其特征在于：

頂層包括金屬補丁、微帶線和SMA連接頭；

中間層采用濕度敏感介質板Kapton200HN；

底層包括金屬薄片、兩個刻槽CSRR結構、一個微流體通道；

金屬補丁上設有若干等距排布用于耦合金屬薄片的金屬通孔；由金屬補丁、微帶線、介質板Kapton200HN、金屬薄片、金屬通孔構成八分之一模式的襯底集成波導EMSIW；

在金屬補丁的電壁上連接有微帶線，金屬補丁在微帶線兩側開有軸對稱的L型縫隙；

所述微帶線結構包括一個輸入端口，輸入端口用于連接SMA連接頭；

金屬薄片刻蝕有兩個槽環CSRR結構；兩個槽環CSRR分別與頂層的金屬補丁相耦合；

第一個刻槽金屬CSRR結構由帶有開口的槽環構成；槽環開口相對的直角對齊向環內彎折，此時區域電場強度最強，用來測量磁介質材料的介電常數；向內彎折的兩直角間由多個“凵”結構以及用于連接相鄰兩“凵”結構的連接板構成；另外槽環的開口分別向環內外延伸，以此增加敏感介質板Kapton200HN與外界空氣接觸的面積，從而縮短實驗時測量濕度所需要的反應時間；

第二個槽環CSRR的結構由帶有開口的槽環構成；

第一個槽環CSRR與第二個槽環CSRR間距l₄為1.9mm；

所述第二個槽環CSRR結構正上方鋪設薄膜，該薄膜用于防止微流體通道內的液體因不小心滲出從而改變敏感介質板的介電常數的情況發生；

在薄膜的上方設置微流體通道，該微流體通道內設有用于放置液體的溝道，此溝道與第二個槽環CSRR結構正對，使得溝道內液體受電場輻射影響最大，造成最大化的頻偏，進而提高室外溫度的測量精準度；

第二個槽環CSRR槽環開口對面且位于第二個槽環CSRR上的順時針旋轉90°“凵”結構區域為電場強度最大，微流體通道中液體流向與第二個槽環CSRR上電場強度最大區域相同。

2.如權利要求1所述的基于Kapton 200HN和微流體的同時測量溫度、濕度、介電常數功能的傳感器，其特征在于Kapton 200HN介質板厚度為50um。

3.如權利要求1-2任一所述的基于Kapton 200HN和微流體的同時測量溫度、濕度、介電常數功能的傳感器，其特征在于所述微帶線的寬度為2.9mm。

4.如權利要求1-2任一所述的基于Kapton 200HN和微流體的同時測量溫度、濕度、介電常數功能的傳感器，其特征在于第一個刻槽金屬CSRR結構槽環的長為6.3mm，槽環的寬b為5.905mm，其中刻槽的槽寬g為0.3mm。

5.如權利要求1-2任一所述的基于Kapton 200HN和微流體的同時測量溫度、濕度、介電常數功能的傳感器，其特征在于第一個刻槽金屬CSRR結構“凵”結構的長為2mm,寬為0.9mm。

6.如權利要求1-2任一所述的基于Kapton 200HN和微流體的同時測量溫度、濕度、介電常數功能的傳感器，其特征在于第二個刻槽金屬CSRR結構槽環的長l₃為7.0mm，寬l₂為6.7mm，其中刻槽的槽寬f為0.7mm。

7.如權利要求1-2任一所述的基于Kapton 200HN和微流體的同時測量溫度、濕度、介電常數功能的傳感器，其特征在于薄膜材質為聚苯烯。

8.如權利要求1-2任一所述的基于Kapton 200HN和微流體的同時測量溫度、濕度、介電常數功能的傳感器，其特征在于第一個刻槽金屬CSRR的開口與第二個槽環CSRR的開口在傳感器短邊所在方向的水平距離l₅為8.6mm。