【摘 要】
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随着国家海洋强国战略的发展，对测量海洋要素的海洋电导率和温度传感器的性能要求日渐提高，基于MEMS(Micro-electromechanical Micromachining System, MEMS)技术制造的传感器具有低成本、高灵敏度、高分辨率、高准确度和工艺一致性好等优点，成为未来海洋科学仪器主要发展方向之一。本文主要对MEMS海洋电导率和温度传感器测量系统进行了以下研究：
首先，基于传感器测量原理和电场理论，利用COMSOL软件对一种MEMS环形四电极结构电导率传感器探头进行了优化设计
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随着国家海洋强国战略的发展，对测量海洋要素的海洋电导率和温度传感器的性能要求日渐提高，基于MEMS(Micro-electromechanical Micromachining System, MEMS)技术制造的传感器具有低成本、高灵敏度、高分辨率、高准确度和工艺一致性好等优点，成为未来海洋科学仪器主要发展方向之一。本文主要对MEMS海洋电导率和温度传感器测量系统进行了以下研究：
首先，基于传感器测量原理和电场理论，利用COMSOL软件对一种MEMS环形四电极结构电导率传感器探头进行了优化设计，在电导率为5-70mS/cm，激励频率为10Hz-100kHz情况下对传感器测量性能进行仿真，结果表明传感器结构优化后测量准确度基本在±0.1mS/cm以内。其次，设计了一种MEMS铂电阻温度传感器，模拟仿真了在海洋1000m水深(压强约10MPa)环境中传感器探头表面涂覆氮化硅薄膜前后应变情况，得到使用氮化硅薄膜前后铂电阻线形变量由1nm左右减小到几乎为0的结果，为传感器探头在深海环境下稳定使用提供理论基础。之后，在传感器加工后设计了传感器探头测量电路，包括以放大器为主的传感器前端模拟信号处理电路和以MSP430单片机和AD7124-4芯片为主的数字信号采集电路。
最后，对电导率和温度传感器进行了包括定标在内的三次测量实验，得到电导率传感器定标拟合误差在±0.0737mS/cm之内，温度传感器定标拟合误差在±0.0120℃之内，准确度较高。在定标后的三周和六周进行的两次实验表明了两种传感器具有较好的稳定性。
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