深海環(huán)境下活塞式壓力平衡裝置及E+E壓力傳感器
對(duì)于深海壓力探測(cè),必須既能承受和測(cè)量深海大壓力,又能測(cè)量微小的壓力變化,這是海洋E+E壓力傳感器所面臨的大測(cè)量范圍與高靈敏度之間的難題。針對(duì)這一問(wèn)題做了以下研究。E+E壓力傳感器性能易受溫度變化的影響,從而增加了測(cè)量結(jié)果的誤差。

深海環(huán)境下活塞式壓力平衡裝置及E+E壓力傳感器
利用E+E壓力傳感器進(jìn)行壓力測(cè)控時(shí),溫度漂移會(huì)給傳感器實(shí)際測(cè)量帶來(lái)誤差.選用合適的溫度補(bǔ)償算法可以在很大程度上減少溫度變化帶來(lái)的附加誤差,提高傳感器的測(cè)量精度和可靠性.支持向量機(jī)是一種基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)zui小化原理、具有很高泛化性能的學(xué)習(xí)算法.采用zui小二乘支持向量回歸()算法對(duì)E+E壓力傳感器的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償,結(jié)果表明該算法計(jì)算簡(jiǎn)單,學(xué)習(xí)速度快,并且具有良好的抗干擾能力和小樣本學(xué)習(xí)能力.與前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如BP網(wǎng)絡(luò)和RBF網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償結(jié)果相比,的補(bǔ)償效果有明顯的提高,大大提高了傳感器的測(cè)量精度和可靠性.首先,活塞式壓力平衡裝置是深海探測(cè)設(shè)備中平衡深海大壓力的重要裝置,采用活塞式壓力平衡裝置能使E+E壓力傳感器承受大壓力。為了分析活塞的爬行現(xiàn)象,提出活塞爬行的物理模型及力學(xué)過(guò)程,總結(jié)活塞爬行的影響因素。基于油液的可壓縮性,對(duì)影響油液壓縮的各種因素進(jìn)行分析,找出它們與油液壓縮體積之間的關(guān)系,計(jì)算出活塞式壓力平衡裝置的工作容積。通過(guò)對(duì)E+E壓力傳感器工作原理及結(jié)構(gòu)的介紹,理論分析了影響E+E壓力傳感器溫度特性的因素,并建立一套E+E壓力傳感器變溫校驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)而通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了溫度變化對(duì)E+E壓力傳感器信號(hào)輸出的影響。同時(shí),也對(duì)目前國(guó)內(nèi)在低溫環(huán)境下E+E壓力傳感器的應(yīng)用及研究情況進(jìn)行了介紹。其次,基于液體的可壓縮性,推導(dǎo)出活塞式壓力平衡裝置內(nèi)部油液體積變化與儀器工作水深以及內(nèi)外壓差之間的關(guān)系式,并給出內(nèi)外壓差的計(jì)算方法。對(duì)活塞式壓力平衡裝置進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)力學(xué)分析,推導(dǎo)出活塞的爬行現(xiàn)象與O型圈截面直徑、預(yù)壓縮率、摩擦系數(shù)、活塞質(zhì)量等之間的關(guān)系,并通過(guò)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)找出其*組合,總結(jié)了活塞式壓力平衡裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則。 然后,分析敏感膜片在壓力作用下的應(yīng)力應(yīng)變,結(jié)合應(yīng)變效應(yīng)設(shè)計(jì)能夠測(cè)量微小壓力變化的敏感膜片。通過(guò)在E+E壓力傳感器上設(shè)置敏感膜片來(lái)解決測(cè)量微小壓力變化的問(wèn)題。

深海環(huán)境下活塞式壓力平衡裝置及E+E壓力傳感器
zui后,將活塞式壓力平衡裝置和敏感膜片組合起來(lái),提出一種深海活塞式E+E壓力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),闡述其工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。對(duì)E+E壓力傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,得出E+E壓力傳感器不僅能對(duì)海水大壓力進(jìn)行測(cè)量而且還能測(cè)量海水微小壓力變化,并提出E+E壓力傳感器標(biāo)定的方法。