[发明专利]一种基于欧拉螺旋结构的柔性传感芯片阵列

说明书

本发明公开了一种基于欧拉螺旋结构的柔性传感芯片阵列，涉及农用柔性传感器领域，包括：由下至上依次设置的柔性基底、纳米银层、疏水层和欧拉螺旋敏感膜层；柔性基底的下表面与农作物的上表面相贴合，欧拉螺旋敏感膜层的上表面与所测土壤表面相贴合；柔性传感芯片阵列是由二维平面的欧拉螺旋线结构以曲率最大点为端点竖直向上拉伸形成的三维欧拉螺旋结构。本发明提供的基于欧拉螺旋结构的柔性传感芯片阵列具有规范公平的曲率以及扭转性质，通过拉伸扭转可增大柔性传感芯片阵列的欧拉螺旋敏感膜层与土壤中测试离子的接触面积，从而能够显著提高土壤养分的检测精度；并且该柔性传感芯片阵列实现了微小化处理。

技术领域

本发明涉及农用柔性传感器技术领域，特别涉及一种基于欧拉螺旋结构的柔性传感芯片阵列。

背景技术

保护我国粮食安全，促进农业增产增效增收，重在管好土壤。土壤肥力信息获取技术是实施农田科学配方施肥的基础。离子选择电极是指带有敏感膜的、能对离子或分子态物质有选择性响应的电极，具有特异性及易用性的特点，被广泛用于土壤的养分检测。

电化学法在离子选择电极上的应用是，利用敏感层即离子选择电极前后的电势差以及离子选择电极本身的灵敏度，从而反映出待测物中的某种离子浓度的含量，在能斯特方程中，灵敏度可被表示为能斯特方程的斜率。

目前，应用电化学进行土壤养分含量的实时监测，由于设备的限制，局限于离子电极的设计、膜材料、制备工艺，需要消耗大量试剂和测定费用，并且还有制备成本高，易损坏，精度低，操作步骤繁琐等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于欧拉螺旋结构的柔性传感芯片阵列，用以解决现有的传感器设备体积占地大、测量精度低、造价高以及操作步骤繁琐等的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于欧拉螺旋结构的柔性传感芯片阵列，包括：由下至上依次设置的柔性基底、纳米银层、疏水层和欧拉螺旋敏感膜层；所述柔性基底的下表面与农作物的上表面相贴合，所述欧拉螺旋敏感膜层的上表面与所测土壤表面相贴合；

所述柔性传感芯片阵列是由二维平面的欧拉螺旋线结构以曲率最大点为端点竖直向上拉伸形成的三维欧拉螺旋结构。

可选地，所述柔性传感芯片阵列在xoy面内的投影满足二维欧拉螺旋线的函数关系。

可选地，当二维平面的欧拉螺旋线结构以曲率最大点为端点竖直向上拉伸形成的三维欧拉螺旋结构时，所述欧拉螺旋线为顺时针旋转。

可选地，所述柔性传感芯片阵列上点的坐标的位置、柔性传感芯片阵列的长度、宽度、螺旋面的位置关系、相邻螺旋面间的距离以及拉伸半径均是与拉伸高度有关的函数。

可选地，所述欧拉螺旋线的曲率半径与所述所述柔性传感芯片阵列的拉伸高度呈反比例函数关系。

可选地，随着所述柔性传感芯片阵列螺旋线曲率的增大，相邻两个螺旋面之间的距离呈反比函数关系减小。

可选地，所述柔性传感芯片阵列在拉伸为三维欧拉螺旋结构后，不同高度螺旋线具有平行的特点，线性回归的一次线性系数为-4.157。

可选地，所述柔性传感芯片阵列为中心对称结构。

可选地，所述柔性传感芯片阵列的宽度是固定的。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

土壤中水的运动形式是呈螺旋状的流动，本发明提供的基于欧拉螺旋结构的柔性传感芯片阵列具有规范公平的曲率以及扭转性质，通过拉伸扭转可增大柔性传感芯片阵列的欧拉螺旋敏感膜层与土壤中测试离子的接触面积，从而能够显著提高土壤养分的检测精度；并且该柔性传感芯片阵列实现了微小化处理。本发明克服了现有的传感器设备体积占地大、造价高、测试精确度低、操作步骤繁琐等问题。

附图说明