海底表层沉积物中含有甲烷、H₂S、H₂等溢出性气体和大量的嗜压型微生物,如果不能实现保真取样,很容易造成沉积物样品中气相溶解成分的散失以及嗜压型微生物的死亡,所以沉积物保真取样设备必须要求能够保持长时间的原位点压力。此外,以前的深海沉积物保真取样设备在采样过程中对沉积物产生的扰动较大,影响了所采集样品的真实性和可信度,对样品的后期处理和研究带来偏离和误导。本文通过对海底沉积物保压取样设备在采样前和采样过程中所可能出现的扰动进行分析,研究能够在全程视频监视下,采集到无扰动样品的沉积物高保压取样设备。全文共分六章。第一章介绍了海底表层沉积物取样技术的应用和保真取样概念,并分析了深海保真取样设备在国内、外的发展状况;最后阐述了本课题研究的目的、意义和主要研究内容。第二章主要对取样管采样的驱动方式进行研究,在此基础上提出采用压力适应型液压油源的驱动方式;最后,对压力补偿技术进行了研究和仿真,以达到降低压力变化的目的,提高液压驱动装置的可靠性,最终实现降低取样过程中的样品形状扰动。第三章首先分析了能够降低样品扰动的衬筒结构,要获得接近原始状态的沉积物样品,必须研究如何实现保压的问题,本章主要研究了保压筒密封保存样品的技术以及在取样器回到海平面后的压力补偿技术。第四章主要分析和研究取样器机械结构对样品扰动的影响,保压取样器主要由多级油缸、保压筒、样品衬筒和双球阀四部分构成,其中保压筒的密封可靠、耐压稳定是实现保真取样的关键,对保压取样器的各个关键部分进行了结构设计,特别是多级油缸和双球阀的设计。另外对压力简体进行了应力分析,验证根据筒体壁厚设计准则设计的高压筒体的应力状态。第五章对无扰动保压采样装置进行了总体结构优化设计,合理布置各项装置,尽量减少了取样器的横截面积,以避免取样器在着底过程中产生的压力波效应,扰动表层沉积物,使之更适合深海采样。第六章对全文进行了总结,重申了本文的创新点,并展望了进一步工作的方向。