深水抗压传感器制造技术

本发明专利技术根据深海环境的特点，提供了一种能适应深水高压环境，防水防潮性好，价格低廉性能稳定的传感器，尤其是一种在万一出现渗漏的情况下具有自我修复功能的深水抗压传感器。这种深水抗压防渗水的传感器，在壳体的开口处的密封胶内侧，有憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物作为防水密封材料，在万一传感器壳体开口处的密封胶出现密封破坏而渗水时，或者密封胶与壳体之间出现密封破坏时，膨胀材料遇水后膨胀即体积增大，从而在渗水区域附近会形成一个较大的内压力，挤压混合在一起的憎水材料，当内部的挤压力大于或者等于外部水压力，则可以重新封堵密封胶渗水的缝隙，起到自动修复密封胶的作用。

Deep water pressure sensor

According to the characteristics of the deep-sea environment, provides a high pressure environment can adapt to the deep water, waterproof and moisture resistance, low price and stable performance of the sensor, especially has deep compressive self repair function of a sensor leakage in case case. The sensor of water seepage control in deep water compression, the opening of the housing inner sealant, a mixture of hydrophobic material and intumescent material more than two kinds of materials as waterproof sealing material, the sealant opening in case of sensor shell seal damage and leakage occurs, or between sealant and seal failure, expansion material water expands volume increases, which will form a larger pressure in the area near the water seepage, water repellent material extrusion mixed together, when the internal pressure is greater than or equal to the external pressure, the gap can re plugging sealant water seepage, to automatically repair sealant effect.

【技术实现步骤摘要】
深水抗压传感器
本专利技术属于电子电气
，具体涉及一种应用于深海探测领域的传感器。
技术介绍
海平面1000米以下的深海，是地球上最宁静而神秘的地方，那里生存着古老的原核生物，那里还蕴藏着丰富的资源，它们对人类未来的生存意义非凡。对于拥有300多万平方公里“蓝色国土”的中国来讲，能否去深海具有相当的现实意义：海洋深处存在着大量的矿产资源，也存在着极端环境下的生物。这些生物及其基因资源有巨大的科研和经济价值，是全球海洋科学家研究的热点。我国的深海科技发展计划包括综合大洋钻探船、深潜技术和海底观测网三大部分。其中，海底观测网将通过有线和无线网络向各个观测点供应能量、收集信息，从而实现全天候、长期、连续的自动观测。海底观测网络是指能够对海底区域进行长期实时探测、传输数据、采集分析样品以及进行原位实验的海底无人网络系统，它由光电复合缆、基站以及一系列的水下监测设备和控制仪器组成。作为一种可以实现对海底进行长期实时观测的新型平台，海底观测网络将是继地面与海面(第一个观测平台)和空中遥测遥感(第二个观测平台)之后，人类探测海洋的第三个观测平台，也是国家安全、环境保护、资源开发和减灾防灾所不可缺少的基础技术和信息获取手段。上述工程中，需要有大量的传感器长期在深水中工作，对防水防渗性能要求特别高。现有设备一般是采用专门设计的传感器不锈钢外壳，并在不锈钢外层又有一层陶瓷，使得传感器进行双重防护，使其抗水压能力高达10MPa，可以长期在水中工作。其防水密封，主要是通过密封材料进行防水。
技术实现思路
现有技术制造的传感器防潮防湿能力虽然不错，但在高压水下环境中工作时，传感器还是有可能出现密封失败的情况。因水有一定的导电性，当水渗透到传感元件时直接会造成传感器性能下降或不稳定，从而不能准确采集信号，严重时可使传感器失效，影响考察研究工作。现有技术的传感器在传感元件表面，设置有多层用于防水防潮的密封层，在深海领域里，传感器所处的环境恶劣，传感器周围的水压很大，密封层与传感元件之间，以及不同的密封层之间，都可能形成裂缝，一旦形成裂缝，在强大的水压下，很快就会使防水层破坏，大量的水进入传感元件，损坏传感器。本专利技术根据深海环境的特点，提供了一种能适应深水高压环境，防水防潮性好，价格低廉性能稳定的传感器，尤其是一种在万一出现渗漏的情况下具有自我修复功能的深水抗压传感器。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是：深水抗压传感器，包括壳体和设置在壳体内的传感元件，传感元件是深水抗压传感器的核心部件，安装在壳体内部；壳体是抵抗深水水压的防线，使用金属、陶瓷或者其他非金属高分子材料制造，一般很少发生问题。为了制造、检修或者穿过通讯电缆等需要，壳体上需要有一个以上的开口，这个开口是防水成败的关键，绝大部分渗漏都是在这个开口位置。根据传感器的种类不同及其功能需要，所述壳体可以呈圆棒状，壳体开口处有朝内侧翻转的折边。壳体也可以呈球状，壳体开口处有朝内侧翻转的折边，壳体设计成球状可承受更高的水压力，尤其适宜于海沟等超高压力的超深水域中使用。壳体的开口处外侧有密封胶，密封胶和折边压槽等形成一个整体，抵御传感器内外的压力和防止外侧水向传感器内部渗透，既是防水和抵抗水压的第一道防线，也可以阻止内部的憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物在遇水膨胀时挤压出壳体。壳体的开口处内侧有憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物作为防水堵漏材料，形成防水的第二道防线。所述壳体开口处内侧的憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物，混合物可以呈粉末状，也可以呈泥浆状。粉末状的混合物，可以是两种以上的粉末状材料混合而成，也可以是一种以上的粉末材料和一种以上的液体材料混合而成，还可以是一种以上的粉末状填充材料和憎水材料和膨胀材料混合而成。粉末状的密封材料不仅便于制造时的填充封装，而且在壳体开口处的密封胶出现裂缝时，粉末状或者泥浆状的混合物可以在小范围内移动，能够主动移动到裂缝处，并将裂缝填充堵塞。在壳体的开口处的密封胶内侧，有憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物作为防水密封材料，在万一传感器壳体开口处的密封胶出现密封破坏而渗水时（或者密封胶与壳体之间出现密封破坏时），膨胀材料遇水后膨胀即体积增大，从而在渗水区域附近会形成一个较大的内压力，挤压混合在一起的憎水材料，当内部的挤压力大于或者等于外部水压力，则可以重新封堵密封胶渗水的缝隙，起到自动修复密封胶的作用。壳体开口处内侧的憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物中，憎水材料的体积比为25%~95%，膨胀材料的体积比为5%~65%。但是通过试验证明，憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物中，憎水材料的体积比为35%~75%、膨胀材料的体积比为20%~40%时防水抗渗效果较佳，憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物比单独使用膨胀材料的封堵防水效果强3-10倍左右。在壳体的开口处使用密封胶固化封堵。所述壳体开口处可以有朝内侧翻转的折边，壳体开口处还可以同时有一道以上的凹状的压槽或者压痕，压槽或者折边与开口处的密封层紧密结合，在内部膨胀材料发生膨胀时固定密封层。压槽或者折边的主要作用是与密封胶形成齿合状态，增加与密封胶之间的结合力，在内部膨胀材料发生膨胀时能够牢固地固定密封层，使密封层不至于在内部膨胀材料发生膨胀时，受到膨胀力的作用而挤压脱离。根据本专利技术的基本原理，单有压槽而无折边的技术方案，同样属于本专利技术保护范围。所述传感器的传感元件，可以是声呐接受元件、声呐发送元件、压力监测元件、测温元件摄像元件等。目前，市场上可供选择的憎水材料很多，如石蜡或有机硅油等，主要是根据使用温度来选择合适的憎水材料。所述壳体一般为铜、铝、不锈钢等材料制成，也可以是聚乙烯等塑料树脂、特种陶瓷等材料制成。遇水膨胀的材料，可以是膨胀水泥、改性高钠基膨润土粒、丙烯酸钠(包括亲水性高分子化合物和交联丙烯酸钠复合的树脂)、聚乙烯醇、亲水性聚氨酯预聚体(由环氧乙烷或四氢呋喃水溶性聚醚与异氰酸酯反应所得)以及改性物等等。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：图1是球状的深水抗压传感器的结构示意图；图2是瓶状的深水抗压传感器的结构示意图；图3是球状的深水抗压传感器的壳体示意图；图4是钩状折边和两道压槽的壳体示意图；图5是圆弧状折边和一道压槽的壳体示意图；图6是双折状折边的壳体示意图；图7是钩状折边的壳体示意图；图8是圆弧状折边的壳体示意图；图中：1-密封胶，2-壳体开口的折边（或压槽），3-壳体，4-憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物，5-数据处理存储装置，6-导线，7-传感元件，8-传感元件固定胶。具体实施方式一：如图1所示，以深海探测用的球状声呐探测传感器为例进行说明。其壳体形状如图3所示。众所周知，陆地通信主要靠电磁波，但到了水中电磁波在海水中最多只能深入几米，深海通信一般采用声波通讯，用于实时高速传输图像和语音、文字等信息。这一技术需要解决很多难题，比如声音延迟问题、声学传输速率很低的问题等等，但是一个最基本的问题就是防水问题。本专利技术的具体实施例——球状声呐探测传感器，其壳体（3）形状如图3所示，壳体（3）呈球状，使用特种陶瓷材料制造，能够抵御深海的强大水压，壳体（3）设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
深水抗压传感器，包括壳体和设置在壳体内的传感元件，所述壳体有一个以上的开口，其特征在于：所述壳体的开口内侧，有憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物。

【技术特征摘要】
1.深水抗压传感器，包括壳体和设置在壳体内的传感元件，所述壳体有一个以上的开口，其特征在于：所述壳体的开口内侧，有憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物。2.根据权利要求1所述深水抗压传感器，所述壳体内的憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物，可以呈粉末状。3.根据权利要求1所述深水抗压传感器，所述壳体内的憎水材料和膨胀材料等两种以上材料组成的混合物，可以呈泥浆状。4.根据权利要求1或2或3所述深水抗压传感器，所述壳体的开口最外侧有密封层。5.根据权利要求1或2或3所述深水抗压传感器，所述壳体可以呈球状，壳体开口处有朝内侧翻转的折边。6.根据权利要求1或2或3所述深水抗压传感器，所述壳体可以呈圆筒状或瓶状，壳体开口处有朝内侧翻转的折边。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小波，李明，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43