一种深海环境下压力平衡方法和压力传感器的研究

摘要

对于深海压力探测,必须既能承受和测量深海大压力,又能测量微小的压力变化,这是海洋压力传感器所面临的大测量范围与高灵敏度之间的难题。本文针对这一问题进行研究。
　　首先,通过对各种压力平衡装置的对比分析,结合已有的研究成果,采用滚动膜片作为压力平衡装置,使传感器能够承受大压力。论文基于油液的可压缩性,分析影响油液压缩的各种因素,找出它们与油液压缩体积之间的关系,计算出压力平衡装置的工作容积,并根据滚动膜片的特点,提出了滚动膜片式压力平衡装置的设计准则。
　　其次,根据深海下的特殊环境,选用合适的制作滚动膜片的橡胶材料,对滚动膜片进行应力分析和ANSYS力学仿真,使设计的滚动膜片压力平衡装置对传感器精度影响最小并且能稳定工作。
　　然后,分析敏感膜片在压力作用下的应力应变,结合压阻效应,设计能够测量微小压力变化的敏感膜片。通过在传感器上设置敏感膜片来解决测量微小压力变化的问题。
　　最后将滚动膜片式压力平衡装置和敏感膜片组合起来,提出一种海洋压力传感器的结构设计,阐述其工作原理、结构特点和标定方法。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 海洋压力测量方法及其测量设备研究现状

1.3 问题的提出

1.4 本文选题来源、研究目的及内容

第二章 深海环境下压力平衡方法研究

2.1 引言

2.2 水下压力平衡的研究现状

2.3 各种压力平衡装置的结构的对比分析

2.4 滚动膜片式压力平衡装置的压力平衡原理和特性

2.5 压力平衡装置工作容积的确定

2.6 滚动膜片式压力平衡装置的设计准则

2.7 本章小结

第三章 滚动膜片式压力平衡装置的设计

3.1 引言

3.2 滚动膜片材料的选择

3.3 橡胶材料的相关理论

3.4 滚动膜片的设计

3.5 本章小结

第四章 敏感膜片的设计

4.1 引言

4.2 承受均布载荷膜片的应力分析

4.3 压阻效应简介

4.4 敏感膜片的设计

4.4 本章小结

第五章 传感器的设计

5.1 引言

5.2 传感器设计思路

5.3 传感器原理

5.5 传感器优点

5.6 传感器的标定

5.7 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 存在不足及对未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况