การจำลองความไม่เป็นเชิงเส้นของความถี่ในแร่ควอตซ์ที่อุณหภูมิและความดันสูง

เพื่ออำนวยความสะดวกในการออกแบบตัวสะท้อนควอตซ์เป็นเซ็นเซอร์สำหรับอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ งานปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์สามมิติเพื่อคำนวณการเปลี่ยนแปลงความถี่ของตัวสะท้อนควอตซ์แบบแอนไอโซทรอปิกที่เกี่ยวข้องกับการใช้อุณหภูมิและความดัน .ในการทำเช่นนั้น การจำลองใช้สมการสนามเชิงเส้นส่วนเพิ่มสำหรับการสั่นสะเทือนขนาดเล็กซ้อนทับบนสื่อที่มีความเค้นเทอร์โมอิลาสติกแบบไม่เชิงเส้น ตามที่ Lee และ Yong [1] กำหนดวิธีนี้เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาความไม่เชิงเส้นเชิงเรขาคณิตและวัสดุสำหรับทั้งแบบจำลองความเค้นจากความร้อนและแบบจำลองเพียโซอิเล็กทริกใน COMSOLการตอบสนองความถี่ในโหมดเฉือนความหนาของแบบจำลองได้รับเกณฑ์มาตรฐานจากข้อมูลเซ็นเซอร์ทดลองที่มีอุณหภูมิตั้งแต่ 50°C ถึง 200°C (เพิ่มทีละ 25°C) และแรงดันตั้งแต่ 14 psi ถึง 20,000 psi (เพิ่มทีละ 2,000 psi โดยประมาณ) .การตอบสนองความถี่ที่ปรับให้เป็นมาตรฐานต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันภายนอกเข้ากันได้ดีมากกับข้อมูลการทดลองที่อุณหภูมิต่ำกว่า และด้วยโทเค็นเดียวกัน การตอบสนองความถี่ของอุณหภูมิก็ตรงกับแนวโน้มการทดลองสำหรับแรงดันที่ต่ำกว่าการศึกษาพบว่าการใช้อุณหภูมิและความดันสูงพร้อมกันทำให้เกิดข้อผิดพลาดอย่างมากในการตอบสนองความถี่มีการตั้งสมมติฐานว่าข้อผิดพลาดที่เพิ่มขึ้นในสภาวะที่รุนแรงนั้นเกิดจากการขาดคุณสมบัติของวัสดุบางอย่างในปัจจุบันของควอตซ์ ซึ่งเรียกว่าอนุพันธ์ของอุณหภูมิของค่าสัมประสิทธิ์ยืดหยุ่นอันดับสาม
คำสำคัญ: ควอตซ์ อุณหภูมิ ความดัน เซ็นเซอร์ ไม่เชิงเส้น