深海原位激光拉曼光谱系统机械结构设计及海上试验关键问题研究

发布时间：2023-06-01 05:27

　　海洋研究主要围绕三个中心问题：海洋权益、海洋资源、海洋环境。国际间以开发和占有深海资源为核心的海洋维权斗争愈演愈烈,而与之相伴的深海技术实力的较量也日益凸显。 深海原位激光拉曼光谱系统可搭载于水下运载器,能够应用于各种深海和极端环境下海底岩石、矿床、间隙水等多种介质的成分分析,是海底固、液、气态目标物的水下原位快速探测的重要技术手段。对相关技术的发展和现状做出总览,指出了目前国内外同类研究中存在的共性与拟解决的问题。本文基于国家863项目“深海原位激光拉曼光谱系统”的研究工作,针对深海原位激光拉曼光谱系统需求,对相关的机械结构设计及海上试验关键问题进行了研究探索,以期为深海原位拉曼光谱探测机械架装海试及样品释放提供有价值的参考。 本文首先介绍了深海原位激光拉曼光谱系统的主要结构、功能及技术指标,着重介绍了与本文工作密切相关的机械架装设计、释样系统设计及海试检验等关键技术。 第三章设计了可用于浅海原理样机的仪器舱及架装结构,确定了舱体尺寸及内部设备的一系列重要参数,为深海原位激光拉曼光谱系统样机设计奠定了良好基础。在此基础上,根据深海样机的机械技术指标,通过对搭载平台的功能、结构、尺寸、...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
引言
    0.1 研究背景与意义
    0.2 论文的主要内容及安排
1 深海原位激光拉曼光谱探测技术研究进展
    1.1 激光拉曼光谱探测技术原理
    1.2 深海原位激光拉曼光谱探测技术的发展现状
    1.3 我国首台深海原位激光拉曼光谱仪的诞生
2 DOCARS系统及其海试关键问题
    2.1 DOCARS系统概览
    2.2 系统结构与功能
        2.2.1 光学系统
        2.2.2 电子控制系统
    2.3 海上试验中的关键问题
3 系统机械结构设计与海试架装
    3.1 原理样机机械设计与浅海试验
        3.1.1 浅海仪器舱设计与制造
        3.1.2 浮力计算
        3.1.3 密封及检验
        3.1.4 样机装配
        3.1.5 散热措施
        3.1.6 水槽试验
        3.1.7 存在问题及改进措施
        3.1.8 浅海样机近海试验
    3.2 深海样机机械设计与制造
        3.2.1 深海仪器舱材料选取
        3.2.2 耐压计算
        3.2.3 结构设计
        3.2.4 耐压舱结构应力分析
        3.2.5 光学窗口设计
        3.2.6 光学窗口结构应力分析
        3.2.7 密封设计
        3.2.8 表面处理
        3.2.9 耐压测试
    3.3 系统待机唤醒装置
    3.4 深海样机系统架装
        3.4.1 布放架
        3.4.2 连接夹板
        3.4.3 仪器舱抱箍
        3.4.4 滑轮架
        3.4.5 钢丝绳长度及张力调整
        3.4.6 电池及摄像机
    3.5 海上试验简述
        3.5.1 海上试验相关信息
        3.5.2 自制耐压舱试验
    3.6 本章小结
4 释样系统研制与海上试验
    4.1 样品释放方案
        4.1.1 自容式系统控制释样
        4.1.2 柔性袋划破方式
        4.1.3 弹簧拉伸气缸方式
        4.1.4 弹簧拉力及释样时间测试
    4.2 样品缓存装置
    4.3 释样系统设计评测
        4.3.1 信号强度与样品浓度之间关系标定
        4.3.2 评测方法建立
        4.3.3 释样装置与光谱探测系统联合工作方式
        4.3.4 样品扩散过程与结果分析
    4.4 存在问题及改进措施
    4.5 本章小结
5 深海海底原位观测站倾角分区间测量方法研究
    5.1 倾角测量方法
    5.2 常规倾角测量方法的缺陷
    5.3 分区间测量方法
        5.3.1 硬件设计
        5.3.2 软件设计
    5.4 结果分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本论文工作小结
    6.2 下一步努力方向
参考文献
致谢
攻读博士学位期间参加的工作



本文编号：3826708