CCSL15南Guidelinesforinsitumaintenance-freedesignofmarinechip-levelwaterqualityIT/ZHAS30—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由廣東芯閱科技有限公司提出。本文件由珠海市標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會歸口。本文件起草單位：廣東芯閱科技有限公司、江蘇閱水智芯科技有限公司、青島羅博飛海洋技術(shù)有限公司。本文件主要起草人：孫銘銳、金建東、馬秀芬、尹雪。1T/ZHAS30—2024海洋芯片級水質(zhì)傳感器原位免維護(hù)設(shè)計指南本文件描述了海洋芯片級水質(zhì)傳感器原位免維護(hù)設(shè)計的技術(shù)途徑，提出了海洋芯片級水質(zhì)傳感器原位免維護(hù)設(shè)計的技術(shù)要求。本文件適用于海洋芯片級水質(zhì)傳感器原位免維護(hù)的設(shè)計，其他同類產(chǎn)品的設(shè)計可參照使用。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義GB/T7665界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1傳感器transducer/sensor能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組），），[來源：GB/T7665-2005，3.1.1]3.2水質(zhì)waterquality水體質(zhì)量的簡稱。它標(biāo)志著水體的物理（如色度、濁度、臭味等）、化學(xué)（無機(jī)物和有機(jī)物的含量）和生物（細(xì)菌、微生物、浮游生物、底棲生物）的特性及其組成的狀況。3.3芯片級傳感器chip-levelsensor傳感器的敏感元件為芯片形態(tài)的傳感器。3.4原位免維護(hù)insitumaintenance-free海洋水質(zhì)傳感器在環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用中，全工作周期未離開測量水樣原位置，連續(xù)工作不需人為維護(hù)。3.5敏感元件自動更換sensingelementreplaceautomatically在傳感器工作過程中，通過傳感器中自帶的失效評估系統(tǒng)和機(jī)械傳動系統(tǒng)，將備用敏感元件傳送到工作位置替換失效的元件。2T/ZHAS30—20244技術(shù)途徑4.1概述產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)長期原位免維護(hù)工作的前提是傳感器在海洋環(huán)境中無故障工作。提高傳感器無故障工作時間的技術(shù)途徑主要包括傳感器自身性能的提升、傳感器封裝防護(hù)等，應(yīng)用原位敏感元件自動更換技術(shù)，可以在傳感器核心元件技術(shù)指標(biāo)不變、封裝防護(hù)等級不變的情況下，實(shí)現(xiàn)傳感器的長期免維護(hù)工作。4.2傳感器核心元件性能通過芯片級傳感器核心元件的設(shè)計和工藝技術(shù)的改進(jìn)，使測量范圍、測量精度及使用壽命達(dá)到其性能指標(biāo)，延長傳感器無故障工作時間，進(jìn)而延長維護(hù)周期，包括但不限于溫度、pH、溶解氧、電導(dǎo)率等參數(shù)。4.3傳感器封裝防護(hù)傳感器封裝外殼選用耐海水腐蝕材料,靜態(tài)海水中耐腐蝕速率不高于0.05mm/a，也可以在傳感器外殼涂上不影響傳感器功能的防護(hù)涂料，降低海水腐蝕及生物附著對傳感器的影響，從而提高傳感器的無故障工作時間，耐水壓不低于50m。4.4傳感器外殼刮刷傳感器外殼設(shè)置刮刷器，連續(xù)或定期刮刷掉海洋水質(zhì)傳感器外殼附著物，提高傳感器無故障工作時4.5傳感器敏感單元原位自動更換傳感器具有敏感元件自動更換裝置，傳感器配置冗余敏感單元，當(dāng)工作中的傳感器敏感單元性能降低或失效，傳感器中自帶的評估系統(tǒng)和機(jī)械傳動系統(tǒng)，將備用的敏感單元傳送到工作位置替換失效的元件，以保證傳感器在海洋中正常工作。5設(shè)計要求5.1概述產(chǎn)品設(shè)計采用海洋水質(zhì)傳感器敏感元件自動更換裝置，通過敏感單元冗余設(shè)計提高傳感器水下工作時間，同時規(guī)定了材料選擇、多種傳感器兼容性、傳感器探頭互換性、更換用時、更換條件等設(shè)計要求，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有海洋水質(zhì)傳感器的原位免維護(hù)功能。5.2材料選擇應(yīng)考慮物理屬性、化學(xué)屬性，確保所選用的材料具有滿足設(shè)計要求的機(jī)械強(qiáng)度和硬度、長時間海水環(huán)境應(yīng)用的抗老化、抗腐蝕、耐水壓不低于50m等要求。5.3原位使用海洋水質(zhì)傳感器3T/ZHAS30—2024傳感器工作時應(yīng)始終置于待測水樣原位置，保證傳感器對海域水質(zhì)監(jiān)測的實(shí)時性和連續(xù)性。5.4提高海洋水質(zhì)傳感器無故障工作時間5.4.1敏感元件敏感元件應(yīng)為具有感受或響應(yīng)被測量功能的半導(dǎo)體元件產(chǎn)品，敏感元件存儲壽命不應(yīng)少于10年，工作壽命不應(yīng)少于1年。5.4.2傳感器探頭傳感器探頭存儲壽命不應(yīng)少于10年，工作壽命不應(yīng)少于1年。5.4.3傳感器探頭冗余配置傳感器探頭應(yīng)采用芯片級傳感器，保證探頭尺寸、重量、互換性滿足設(shè)計要求，可按需求增加探頭數(shù)量。采用傳感器探頭/敏感元件冗余設(shè)計方式，當(dāng)工作中的傳感器探頭/敏感元件性能降低或失效時，冗余配置的傳感器探頭/敏感元件介入并承擔(dān)故障敏感元件的工作，提高海洋水質(zhì)傳感器使用壽命，使其長期處于正常工作狀態(tài)，延長維護(hù)周期。5.5多種傳感器兼容性海洋水質(zhì)傳感器自動更換裝置，其敏感單元可以替換為感測不同物理量、化學(xué)量的傳感器，本文件設(shè)計的裝置具有多種傳感器的兼容性，例如電導(dǎo)率、溫度、pH、溶解氧等傳感器。5.6傳感器探頭互換性冗余設(shè)計系列傳感器探頭/敏感元件具有互換性，可以互換使用。一套裝置中傳感器探頭的外徑尺寸和初始輸出值滿足特定產(chǎn)品的設(shè)計要求。5.7更換用時傳感器探頭/敏感元件機(jī)械更換用時不高于10s。5.8更新維護(hù)5.8.1更換條件當(dāng)工作中的傳感器探頭/敏感元件達(dá)到預(yù)期工作時間或失效時，將觸發(fā)敏感元件自動更換程序，待機(jī)位的備用傳感器探頭進(jìn)入工作位置，完成更換。5.8.2傳感器探頭工作時間使用的傳感器探頭/敏感元件在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的工作壽命不少于1年，海洋環(huán)境應(yīng)用中工作時間達(dá)到實(shí)驗(yàn)室工作壽命的80%，即可啟動更換程序。5.8.3傳感器探頭失效4T/ZHAS30—2024使用的傳感器探頭/敏感元件未達(dá)到預(yù)定工作時間，在工作中