一種活塞式壓力傳感器的研究.pdf

1、海洋作為當前科學探究和國際資源爭奪的新陣地，發(fā)展深海探測技術已成為提升深海開發(fā)能力、提高深海研究水平非常重要的環(huán)節(jié)，其中微小水壓變化的測量顯得尤為重要。因此，本文設計了一種活塞式深海壓力測量傳感器用于在大水深壓力下的微小水壓測量。
　　本文依據(jù)深海壓力傳感器的測量要求和壓力平衡控制要求，提出通過控制電機來實現(xiàn)活塞在缸體中移動，改變壓力傳感器內部的油液壓力來平衡海水壓力的平衡方案，初步確定了活塞式壓力傳感器系統(tǒng)的總體構成以及精確控制

2、壓力平衡的方法;通過對機械傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成部分進行選型以及計算，完成了活塞式壓力傳感器系統(tǒng)的整體設計;基于動力學理論得出系統(tǒng)的數(shù)學模型，利用Matlab軟件繪制了系統(tǒng)的伯德圖，得出了活塞式壓力傳感器系統(tǒng)穩(wěn)定的依據(jù)，保證了傳感器的測量精度;利用AMESim軟件建立整個壓力傳感器的系統(tǒng)模型，并對其控制系統(tǒng)輸入不同的壓力曲線，來模擬傳感器在海水中不同的動作模式，得出了傳感器響應與壓力的關系曲線。
　　本課題研究的活塞式壓力傳感器

3、通過對壓力平衡控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制，可以實現(xiàn)對外部海水壓力的精確、快速地響應。其不僅可以利用小量程的傳感器測量微小壓力的變化，在400m水深下出現(xiàn)1m的水深波動時，傳感器能夠識別約0.013m的水深變化;還能通過主動調節(jié)傳感器的內外壓力差，采用壓力累加的方法來獲得大水深的壓力值，在海水壓力為4MPa時，傳感器誤差約為0.03MPa，精度為0.75％FS。同時搭建了活塞式壓力傳感器、深海壓力模擬裝置的一體化平臺，通過實驗驗證了活塞式壓力傳感