对于深海压力探测,必须既能承受和测量深海大压力,又能测量微小的压力变化,这是海洋压力传感器所面临的大测量范围与高灵敏度之间的难题。本文针对这一问题做了以下研究。首先,活塞式压力平衡装置是深海探测设备中平衡深海大压力的重要装置,采用活塞式压力平衡装置能使压力传感器承受大压力。为了分析活塞的爬行现象,提出活塞爬行的物理模型及力学过程,总结活塞爬行的影响因素。基于油液的可压缩性,对影响油液压缩的各种因素进行分析,找出它们与油液压缩体积之间的关系,计算出活塞式压力平衡装置的工作容积。其次,基于液体的可压缩性,推导出活塞式压力平衡装置内部油液体积变化与仪器工作水深以及内外压差之间的关系式,并给出内外压差的计算方法。对活塞式压力平衡装置进行静动态力学分析,推导出活塞的爬行现象与O型圈截面直径、预压缩率、摩擦系数、活塞质量等之间的关系,并通过设计正交试验找出其最优组合,总结了活塞式压力平衡装置结构的设计原则。然后,分析敏感膜片在压力作用下的应力应变,结合应变效应设计能够测量微小压力变化的敏感膜片。通过在压力传感器上设置敏感膜片来解决测量微小压力变化的问题。最后,将活塞式压力平衡装置和敏感膜片组合起来,提出一种深海活塞式压力传感器的结构设计,阐述其工作原理和结构特点。对压力传感器进行动态分析,得出压力传感器不仅能对海水大压力进行测量而且还能测量海水微小压力变化,并提出压力传感器标定的方法。