محاكاة الترددات اللاخطية في رنانات الكوارتز عند درجات الحرارة والضغط المرتفعين

من أجل تسهيل تصميم رنانات الكوارتز كمستشعرات لصناعة النفط والغاز ، يركز العمل الحالي على تطوير نموذج ثلاثي الأبعاد للعناصر المحدودة لحساب تغير تردد رنانات الكوارتز المتباينة الخواص المرتبطة بتطبيق درجة الحرارة والضغط .عند القيام بذلك ، تستخدم المحاكاة معادلات المجال الخطي التزايدية للاهتزازات الصغيرة المتراكبة على الوسائط المجهدة بالحرارة غير الخطية ، على النحو الذي قدمه لي ويونغ [1].تتضمن هذه الطريقة حل اللاخطية الهندسية والمادية لكل من الإجهاد الحراري ونماذج كهرضغطية في COMSOL.تم قياس استجابة تردد وضع القص السماكة للنموذج إلى بيانات المستشعر التجريبية مع درجة حرارة تتراوح من 50 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية (بزيادات 25 درجة مئوية) والضغط من 14 رطل / بوصة مربعة إلى 20000 رطل / بوصة مربعة (بزيادات 2000 رطل / بوصة مربعة ، تقريبًا) .تتوافق استجابة التردد المقيسة للتغير في الضغط الخارجي بشكل جيد جدًا مع البيانات التجريبية عند درجات حرارة منخفضة ، وبنفس الطريقة ، تتوافق استجابة تردد درجة الحرارة مع الاتجاه التجريبي جيدًا للضغوط المنخفضة.وجدت الدراسة ، مع ذلك ، أن تطبيق درجة حرارة عالية وضغط في نفس الوقت يؤدي إلى خطأ كبير في استجابة التردد.يُفترض أن الخطأ المتزايد في الظروف القاسية يرجع إلى النقص الحالي في بعض خصائص مادة الكوارتز ، والمعروفة باسم مشتقات درجة الحرارة لمعاملات المرونة من الدرجة الثالثة.
الكلمات المفتاحية: الكوارتز ، الحرارة ، الضغط ، الحساس ، اللاخطي