Yüksek Sıcaklık ve Basınçta Kuvars Rezonatörlerde Frekans Doğrusal Olmamalarını Simüle Etmek

Kuvars rezonatörlerin petrol ve gaz endüstrisi için sensör olarak tasarımını kolaylaştırmak amacıyla, mevcut çalışma anizotropik kuvars rezonatörlerin sıcaklık ve basınç uygulamasıyla ilişkili frekans değişimini hesaplamak için üç boyutlu bir sonlu eleman modelinin geliştirilmesine odaklanmaktadır. .Bunu yaparken simülasyon, Lee ve Yong [1] tarafından verildiği gibi, lineer olmayan termoelastik gerilmiş ortam üzerine bindirilmiş küçük titreşimler için artımlı lineer alan denklemlerini kullanır.Bu yöntem, COMSOL'deki hem termal gerilim hem de piezoelektrik modeller için geometrik ve malzeme doğrusal olmama durumlarını çözmeyi içerir.Modelin kalınlık kesme modu frekans tepkisi, 50°C ila 200°C (25°C'lik artışlarla) sıcaklık ve 14 psi ila 20.000 psi (yaklaşık 2.000 psi artışlarla) basınç aralığındaki deneysel sensör verileriyle karşılaştırıldı. .Dış basınçtaki değişikliğe normalleştirilmiş frekans tepkisi, daha düşük sıcaklıklardaki deneysel verilerle çok iyi eşleşti ve aynı şekilde, sıcaklık-frekans tepkisi, daha düşük basınçlar için deneysel eğilimle iyi bir şekilde eşleşti.Ancak çalışma, yüksek sıcaklık ve basıncın aynı anda uygulanmasının frekans yanıtında önemli hatalara yol açtığını buldu.Aşırı koşullarda artan hatanın, üçüncü dereceden elastik katsayıların sıcaklık türevleri olarak bilinen kuvarsın belirli malzeme özelliklerinin mevcut eksikliğinden kaynaklandığı varsayılmaktadır.
Anahtar Kelimeler: kuvars, sıcaklık, basınç, sensör, doğrusal olmayan