一种地下水多参数MEMS传感器及检测方法与流程

本申请涉及水质监测，特别是涉及一种地下水多参数mems传感器及检测方法。

背景技术：

1、近年来随着国家对水环境监测与治理的政策不断出台，环保、工业、渔业、污水处理等行业对各项水质指标的测量需求增大。

2、现有水质多参数检测传感器多采用分立器件设计，存在体积大、功耗高、集成度低等问题。虽然已有mems（micro-electro-mechanical system，微机电系统）工艺尝试将电导率、温度和orp（oxidation-reduction potential，氧化还原电位）集成于单一芯片，各电极功能独立属于简单集成。另外，多数水质传感器缺乏流速和流向检测功能。最后，电极长期浸没于地下水中，电极表面易结垢，现有技术缺乏有效的自动清洗手段。

技术实现思路

1、本申请实施例所要解决的技术问题是提供一种地下水多参数mems传感器及检测方法，以解决现有水质多参数检测传感器多采用分立器件设计，存在体积大、功耗高、集成度低、清洗麻烦等问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种地下水多参数mems传感器，所述传感器包括：硅基底、绝缘层、多个电阻体、加热器和参比电极，其中，

3、所述绝缘层覆盖于所述硅基底表面，所述参比电极、所述加热器、多个所述电阻体均设置于所述绝缘层远离所述硅基底的一侧表面；

4、所述参比电极设置于所述绝缘层的中心区域，所述加热器环绕布置在所述参比电极的外围，所述多个电阻体对称分布在所述加热器的外围；

5、每个所述电阻体均设置有第一引线端和第二引线端，所述第一引线端与所述第二引线端分别通过金属引线与外部电路连接；

6、各所述电阻体的第一引线端与第二引线端，被配置为与开关组件电连接，以在所述开关组件的控制下在电极工作模式和电阻工作模式之间切换；

7、在所述电阻工作模式下，所述第一引线端与所述第二引线端接入外部电路，使所述电阻体作为电阻元件工作；

8、在所述电极工作模式下，所述第一引线端与所述第二引线端相互电连接，使所述电阻体形成等电位电极。

9、第二方面，本申请实施例提供了一种检测方法，应用于第一方面所述的传感器，包括：

10、通过开关组件控制目标电阻体的第一引线端与第二引线端的连接状态，以使所述目标电阻体处于目标工作模式；其中，所述目标电阻体为所述地下水多参数mems传感器的多个电阻体中的至少一个；

11、通过所述目标电阻体对目标水域的流体参数进行检测。

12、与现有技术相比，本申请实施例包括以下优点：

13、本申请实施例中，通过在硅基底上采用中心-外围对称布局将参比电极、加热器和多个电阻体高度集成，解决了传统分立器件体积大、集成度低的问题，并利用模拟开关阵列控制电阻体在电阻与电极工作模式间（即通过引线串并联关系定义“电阻和电极”）灵活切换以实现器件功能复用，在实现水质地下水多参数mems传感器的小型化、低功耗与高集成度的同时，可以实现温度、电导、orp测量和电极清洗的功能，满足了水环境监测网络对高性能传感器的迫切需求。

14、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

1.一种地下水多参数mems传感器，其特征在于，所述传感器包括：硅基底、绝缘层、多个电阻体、加热器和参比电极，其中，

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述多个电阻体包括：第一电阻体、第二电阻体、第三电阻体和第四电阻体，其中，

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，在所述硅基底表面经刻蚀形成有十字交叉的悬臂梁结构，所述绝缘层覆盖于所述悬臂梁结构之上，所述加热器和所述多个电阻体均布置在所述悬臂梁结构的梁体区域。

4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述加热器为分段式的同心环形微加热器，所述加热器由金属铂材料制成。

5.根据权利要求1所述的地下水多参数mems传感器，其特征在于，所述参比电极由银材料或氯化银材料制成，所述绝缘层为二氧化硅或氮化硅材料制成。

6.一种检测方法，应用于权利要求1至5任一项所述的传感器，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述目标工作模式为电阻工作模式，所述流体参数为流速参数和流向参数，所述目标电阻体为四个电阻体；

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述目标工作模式为电阻工作模式，所述流体参数为温度，所述目标电阻体为所述多个电阻体中的任一个电阻体；

9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述目标工作模式为电极工作模式，所述流体参数为电导率，所述目标电阻体为四个电阻体，所述四个电阻体为沿第一方向对称分布的第一电阻体和第三电阻体、以及沿第二方向对称分布的第二电阻体和第四电阻体，所述第一方向与所述第二方向相互正交；

10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述目标工作模式为电极工作模式，所述流体参数为氧化还原电位orp参数，所述目标电阻体为多个电阻体中的任一个电阻体；

11.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：