[發明專利]適用水下低溫高壓環境的多參數傳感器及其測試方法

有效

• 申請號: 202210167351.6
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114636441B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 許麗萍;蘭卉;田雨;李紅志;梁津津;司惠民
• 申請（專利權）人: 國家海洋技術中心
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D11/24;G01D11/30
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 陳雅潔

1.適用于水下低溫高壓環境的多參數傳感器，其特征在于：包括基座、溫鹽深檢測機構、pH檢測機構、固定桿和固定件，溫鹽深檢測機構和若干pH檢測機構均通過固定桿連接至基座，且pH檢測機構對稱設置在溫鹽深檢測機構兩側，溫鹽深檢測機構通過固定件連接至pH檢測機構；

固定件包括固定架本體，固定件為軸對稱結構，固定架本體為Y字型結構，且上方為弧形，弧形內部用于環抱住溫鹽深檢測機構，固定架本體上方安裝溫鹽深固定架，溫鹽深固定架與固定架本體、基座一起對溫鹽深檢測機構限位和固定，固定架本體的兩側分布安裝一個pH固定架，每個pH固定架內部設有一個通孔，通孔內部固定套接pH檢測機構，固定架本體、pH固定架的下方均通過固定桿連接至基座；

溫鹽深檢測機構包括兩套溫鹽深探頭和一個溫鹽深密封筒，溫鹽深密封筒底部分別通過一根連接管連接至一個磁環密封座，磁環密封座固定連接至基座，每個磁環密封座內部封裝一套感應式電導率探頭，下側安裝一個溫度探頭，溫鹽深密封筒上方密封安裝溫鹽深端蓋，溫鹽深端蓋上方密封安裝溫鹽深水密插接件，溫鹽深密封筒內部用于安裝電路板和壓力探頭，兩個壓力探頭位于溫鹽密封筒底部，用于測量湖水壓力，溫度探頭、電導率探頭、壓力探頭均信號連接至電路板；

pH檢測機構包括密封筒，密封筒一端安裝端蓋，端蓋外部安裝pH水密插接件，密封筒另一端安裝pH探頭，pH探頭兩側均設有支撐桿，支撐桿外部安裝保護殼，保護殼端部安裝pH保護蓋，電路板安裝于密封筒體內部。

2.根據權利要求1所述的適用于水下低溫高壓環境的多參數傳感器，其特征在于：儀器內部具備兩套測量電路，互為冗余備份，實際工作時，先啟動一套進行工作，若工作異常，則啟動另一套，進行數據測量和存儲。

3.根據權利要求1所述的適用于水下低溫高壓環境的多參數傳感器，其特征在于：壓力探頭采用應力杯結構，應力杯采用全藍寶石晶體制造，通過靜電封接工藝實現應力杯與鈦合金基座的封接，并采用等離子焊工藝實現應力杯與鈦合金外殼的封裝。

4.根據權利要求1所述的適用于水下低溫高壓環境的多參數傳感器，其特征在于：保護殼為鈦合金鏤空保護殼。

5.根據權利要求1所述的適用于水下低溫高壓環境的多參數傳感器，其特征在于：溫鹽深密封筒、磁環密封座、磁環密封蓋、密封筒、pH保護蓋和保護殼的材質均為鈦合金，鈦合金的外殼涂覆環境友好型涂層。

6.根據權利要求5所述的適用于水下低溫高壓環境的多參數傳感器，其特征在于：環境友好型涂層以聚四氟乙烯材料為基礎，然后采用氣相沉積法，將TiO2材料充分加熱到500℃，在鈦合金材料表面沉積下厚度為20nm涂層，在TiO2層上進行納米銀層材料的沉積，同時在50nm厚的聚四氟乙烯材料上繼續沉積厚度為20nm銀涂層，然后采用同樣的方法再完成100nm聚四氟乙烯材料沉積，上述的TiO2層、納米銀層、聚四氟乙烯層三個涂層制備完成以后，需要進行1900℃下的高溫褪火處理，從而保證褪火完成以后納米涂層的緊密粘粘。

7.根據權利要求1至6任一所述的適用于水下低溫高壓環境的多參數傳感器的測試方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1、低溫空氣貯存試驗

系統在空氣中暴露時，要經受-60℃的低溫，驗證多參數傳感器在低溫空氣貯存后能否正常工作；

S2、低溫冰中貯存試驗

如果在鉆進過程中供電出現故障，則在供電恢復前要承受冰中-30℃的低溫；驗證多參數傳感器在低溫冰中貯存后能否正常工作；

S3、極地工作流程試驗

鉆進系統工作前，多參數傳感器暴露在-15℃空氣中，開始鉆進后，浸泡在0～20℃的融水中，到達冰下湖時將迅速降溫到-5～0℃，溫度穩定后開始工作，該試驗模擬現場工作流程，驗證多參數傳感器在溫度劇烈變化后能否滿足項目要求；

S4、低溫高壓試驗

試驗模擬現場工作環境，驗證多參數傳感器在低溫高壓環境下能否正常工作。