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热带海洋学报 ›› 2014, Vol. 33 ›› Issue (2): 101-108.doi: 10.11978/j.issn.1009-5470.2014.02.014cstr: 32234.14.j.issn.1009-5470.2014.02.014

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深海极端环境模拟装置设计*

董贤信, 蒋凯, 陈杭, 叶树明   

  1. 浙江大学生物医学工程与仪器科学学院, 浙江 杭州 310027
  • 收稿日期:2011-12-16 修回日期:2012-04-30 出版日期:2014-04-02 发布日期:2014-04-02
  • 作者简介:董贤信(1985~), 男, 江西省上饶市人, 硕士研究生, 研究方向为海洋仪器。E-mail:dxxjerry2008@163.com

A design of deep-sea extreme environment simulator

DONG Xian-xin, JIANG Kai, CHEN Hang, YE Shu-ming   

  1. Department of Biomedical Engineering & Instrument Science, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
  • Received:2011-12-16 Revised:2012-04-30 Online:2014-04-02 Published:2014-04-02
  • Contact: 国家高技术研究发展计划项目(2007AA091902); 国家自然科学基金项目(40927001); 浙江省科技计划项目(2010C11027); 针对这种现状, 在国家高技术研究发展计划项目(“863”项目)的资助支持下, 结合国内外相关设备的现状, 我们研制了一套由计算机闭环控制的深海极端环境模拟装置, 利用该系统可以实现深海极端环境的高度逼真模拟, 为深海极端环境微生物的研究提供一个良好的平台。本文重点针对当前装置的不足之处展开, 具体对压力控制系统中的耐压培养装置、加压装置、压力控制技术进行研究, 使深海样品经过快速减压、重新升压步骤, 在船载和陆上实验室内恢复模拟深海极端环境, 满足陆地上实验室深海耐压菌的研究, 同时可开展样品全程保压、稀释培育系统在无菌情况下的样品连续稀释和培养的研制工作。

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摘要： 为了满足深海极端环境科学研究的需求, 设计了深海极端环境模拟装置。对系统结构以及工作原理进行分析, 介绍了培养釜、温度控制子系统和压力控制子系统。重点针对当前模拟装置压力控制精度不高的问题, 设计了高精度压力传感器, 并提出一种迭代自学习PID压力控制算法, 实现系统压力自动检测和连续控制, 同时带有观察窗的培养釜结构可以实现微生物状况实时观测。实验结果表明, 该系统能够实现深海极端环境参量高精度模拟, 可以为深海极端环境科学研究提供很好的平台。

关键词: 极端环境, 模拟装置, 传感器, 观察窗, 培养釜

Abstract: According to research demand, a deep-sea extreme environment simulator was designed. This paper gave an analysis of system architecture principles, and expounded training vessel, temperature control system and pressure control system. Because of low pressure control accuracy for the current simulator, a high precision pressure sensor was designed and an iterative learning PID pressure control algorithm was put forward, which could automatically detect the system pressure and continuously control it. At the same time, a training vessel with two observation windows could take real-time observation of microorganism. Experiments showed that the system can control the vessel pressure accurately and simulate the deep-sea environment; it provides a good platform for deep-sea extreme environment research.

Key words: extreme environment, simulator, sensor, observation window, training vessel

中图分类号: 

  • Q178.53