基于载人潜水器的深海多参数化学传感器封装结构设计及系统集成
发布时间：2023-03-19 10:13
深海热液活动的发现是20世纪海洋科学研究中的重大事件之一,对热液区域的研究具有科学和经济双重意义。今后深海热液探测方法的重点是原位测量技术,原位测量技术主要是依靠深海原位传感器在海底进行自动连续的测量,深海原位传感器通常是由内部的光电元件再加上一个封装外壳组成。本文根据深海多参数化学传感器的设计要求,解决了适用于深海环境的传感器封装与系统集成相关技术难点。首先根据深海多参数化学传感器的需求,提出了传感器封装结构的技术指标,制定了分体式结构和一体式结构两种封装方案;通过对两种封装方案的对比分析,结合传感器封装结构的技术指标,确定传感器的封装结构为一体式封装结构。然后根据一体式封装结构设计的技术路线,完成了耐压舱的结构设计,强度计算,稳定性校核和密封设计,并通过ANSYS Workbench对承压结构进行了应力分析与优化,保证传感器的封装结构在强度和稳定性方面均能满足水下7000m的深度要求。通过对各种压力自平衡技术的分析与比较,确定了外接皮囊的压力补偿方式,完成了自平衡舱的结构设计,并对压力补偿的原理展开了分析,计算出自平衡舱油液的最小补偿量,自平衡结构确定以后对其密封做了详细的设计。按...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 深海传感器封装技术的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 总结
1.3 本文选题来源及主要研究内容
2 深海多参数化学传感器封装结构总体方案设计
2.1 深海多参数化学传感器需求分析
2.1.1 传感器的需求分析及技术指标
2.1.2 传感器的封装方案分析
2.2 分体式结构方案设计
2.3 一体式结构方案设计
2.4 封装方案对比分析
2.5 本章小结
3 电路及光源检测模块封装结构设计与优化
3.1 耐压舱的设计
3.1.1 耐压舱舱体强度设计理论
3.1.2 耐压舱舱体的材料选择及计算
3.1.3 耐压舱稳定性校核
3.1.4 耐压舱端盖的材料选择及计算
3.2 耐压结构的有限元分析
3.2.1
3.2.2 带平盖封头圆筒的受力分析
3.2.3 带半球形封头圆筒的受力分析
3.2.4 中间端盖的受力分析
3.2.5 耐压舱稳定性有限元分析
3.2.6 平盖形封头和半球形封头的对比
3.3 带外加强圈筒体的设计与优化
3.4 耐压舱密封结构的设计与分析
3.4.1 耐压舱与端盖之间的密封
3.4.2 O型圈密封的有限元分析
3.4.3 实际操作过程中的密封技术
3.5 本章小结
4 流控系统模块封装结构设计与分析
4.1 压力自平衡舱结构设计
4.1.1 不同压力自平衡方法对比分析
4.1.2 自平衡舱端盖及筒体设计
4.1.3 自平衡舱有限元分析
4.2 自平衡舱液压油的选择及油囊的补偿量计算
4.2.1 液压油的选用
4.2.2 补偿原理分析
4.2.3 油液补偿量计算及皮囊规格的确定
4.3 密封结构设计与分析
4.3.1 自平衡舱与端盖之间的密封设计
4.3.2 端盖开孔处的密封
4.3.3 油囊的密封设计
4.3.4 实际操作过程中的密封技术
4.4 本章小结
5 流控系统模块的布局优化与耐压测试
5.1 流控系统模块的布局优化
5.1.1 流控元件的选用
5.1.2 流控系统模块的优化与装配
5.2 耐高压流控元件的改造及静态耐压测试
5.3 耐高压流控元件的动态耐压测试
5.4 耐高压流控元件长时间静态测试
5.5 本章小结
6 传感器系统集成与测试
6.1 传感器系统集成、封装方案设计
6.2 传感器封装壳体的水密试验
6.3 传感器的码头联调试验
6.4 传感器原位测量方案设计
6.4.1 海试地点
6.4.2 海试时间
6.4.3 原位测量方案
6.5 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3765066
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
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摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 深海传感器封装技术的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 总结
1.3 本文选题来源及主要研究内容
2 深海多参数化学传感器封装结构总体方案设计
2.1 深海多参数化学传感器需求分析
2.1.1 传感器的需求分析及技术指标
2.1.2 传感器的封装方案分析
2.2 分体式结构方案设计
2.3 一体式结构方案设计
2.4 封装方案对比分析
2.5 本章小结
3 电路及光源检测模块封装结构设计与优化
3.1 耐压舱的设计
3.1.1 耐压舱舱体强度设计理论
3.1.2 耐压舱舱体的材料选择及计算
3.1.3 耐压舱稳定性校核
3.1.4 耐压舱端盖的材料选择及计算
3.2 耐压结构的有限元分析
3.2.1
3.2.2 带平盖封头圆筒的受力分析
3.2.3 带半球形封头圆筒的受力分析
3.2.4 中间端盖的受力分析
3.2.5 耐压舱稳定性有限元分析
3.2.6 平盖形封头和半球形封头的对比
3.3 带外加强圈筒体的设计与优化
3.4 耐压舱密封结构的设计与分析
3.4.1 耐压舱与端盖之间的密封
3.4.2 O型圈密封的有限元分析
3.4.3 实际操作过程中的密封技术
3.5 本章小结
4 流控系统模块封装结构设计与分析
4.1 压力自平衡舱结构设计
4.1.1 不同压力自平衡方法对比分析
4.1.2 自平衡舱端盖及筒体设计
4.1.3 自平衡舱有限元分析
4.2 自平衡舱液压油的选择及油囊的补偿量计算
4.2.1 液压油的选用
4.2.2 补偿原理分析
4.2.3 油液补偿量计算及皮囊规格的确定
4.3 密封结构设计与分析
4.3.1 自平衡舱与端盖之间的密封设计
4.3.2 端盖开孔处的密封
4.3.3 油囊的密封设计
4.3.4 实际操作过程中的密封技术
4.4 本章小结
5 流控系统模块的布局优化与耐压测试
5.1 流控系统模块的布局优化
5.1.1 流控元件的选用
5.1.2 流控系统模块的优化与装配
5.2 耐高压流控元件的改造及静态耐压测试
5.3 耐高压流控元件的动态耐压测试
5.4 耐高压流控元件长时间静态测试
5.5 本章小结
6 传感器系统集成与测试
6.1 传感器系统集成、封装方案设计
6.2 传感器封装壳体的水密试验
6.3 传感器的码头联调试验
6.4 传感器原位测量方案设计
6.4.1 海试地点
6.4.2 海试时间
6.4.3 原位测量方案
6.5 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3765066
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