Μίμηση των μη γραμμικοτήτων συχνότητας στα αντηχεία χαλαζία σε υψηλής θερμοκρασίας και την πίεση

Προκειμένου να διευκολυνθεί το σχέδιο των αντηχείων χαλαζία ως αισθητήρες για το πετρέλαιο και τη βιομηχανία φυσικού αερίου, η τρέχουσα εργασία εστιάζει στην ανάπτυξη ενός τρισδιάστατου πεπερασμένου προτύπου στοιχείων για να υπολογίσει την αλλαγή συχνότητας των ανισότροπων αντηχείων χαλαζία που συνδέεται με την εφαρμογή της θερμοκρασίας και της πίεσης. Με αυτό τον τρόπο, η προσομοίωση υιοθετεί τις επαυξητικές γραμμικές εξισώσεις τομέων για τις μικρές δονήσεις επάνω στα μη γραμμικά θερμοελαστικά τονισμένα μέσα, όπως δίνονται από το Lee και το Yong [1]. Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει την επίλυση των γεωμετρικών και υλικών μη γραμμικοτήτων για την και θερμική πίεση και για τα πιεζοηλεκτρικά πρότυπα σε COMSOL. Η απάντηση συχνότητας τρόπου πάχος-κουράς του προτύπου αξιολογήθηκε στα πειραματικά στοιχεία αισθητήρων με τη θερμοκρασία που κυμαίνεται από 50°C ως 200°C (στις αυξήσεις 25°C) και την πίεση από 14 PSI ως 20.000 PSI (με 2.000 αυξήσεις PSI, περίπου). Η ομαλοποιημένη απάντηση συχνότητας στην αλλαγή στη εξωτερική πίεση που αντιστοιχήθηκε πολύ καλά τα πειραματικά στοιχεία στις χαμηλότερες θερμοκρασίες, και για τον ίδιο λόγο, η απάντηση θερμοκρασία-συχνότητας ταιρίαξε με την πειραματική τάση καλά για τις χαμηλότερες πιέσεις. Η μελέτη βρήκε, εντούτοις, ότι να ισχύσουν υψηλής θερμοκρασίας και η πίεση οδηγούν ταυτόχρονα στο ιδιαίτερο λάθος στην απάντηση συχνότητας. Υποτίθεται ότι το αυξανόμενο λάθος στις ακραίες συνθήκες οφείλεται στην τρέχουσα έλλειψη ορισμένων υλικών ιδιοτήτων του χαλαζία, γνωστών ως παράγωγα θερμοκρασίας των ελαστικών συντελεστών τρίτος-διαταγής.
Λέξεις κλειδιά: χαλαζίας, θερμοκρασία, πίεση, αισθητήρας, μη γραμμικός