温度对电化学检波器的性能影响及补偿方法研究

发布时间：2021-07-30 00:53

　　地震勘探法是获取地球内部构造信息的常用方法,随着勘探深度的不断加大,要求地震检波器应具有优异的低频信号探测能力。以分子-电子感应技术为基础发展起来的电化学检波器是一种新型的地震检波器,近些年来在低频信号探测领域中得到了广泛应用。电化学检波器采用液态的电解液作为惯性质量体,在外部振动信号的激励下,反应腔内部电解液由于惯性作用而发生流动,导致敏感芯体电极处的离子浓度分布发生变化,进而引起输出电流的变化,通过测量输出的电流即可实现对外部振动信号的检测。相对于传统机电类地震检波器具有体积小、抗冲击性强、灵敏度高、低频特性好等优点。但在实际应用中,电化学检波器的工作温度受限于反应腔内部电解液的沸点与凝固点,且溶液粘度和离子扩散系数随温度呈指数性变化。当环境温度变化较大时,电化学检波器的性能参数将会发生改变,从而影响采集数据质量的可靠性。研究电化学检波器的输出特性随温度变化的规律,对电化学检波器的实际应用具有重要的参考价值。本文通过仿真与实验相结合的方法,研究了温度变化对电化学检波器的性能影响特性,主要研究内容包括以下几个方面:（1）根据电化学检波器的结构及工作原理,建立了其敏感芯体的多物理场理论... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

敏感芯体结构示意图

上述理论方程的建立中存在许多参数，其中涉及的仿真参数及具体数值设定如表（3.1）所示。3.4 电化学检波器敏感芯体仿真模型的建立完成上述理论建模后，即可建立电化学检波器敏感芯体的仿真模型，在此应用 COMSOLMultiphysics 多元物理场仿真软件完成模型的建立与仿真。仿真流程包括建立仿真模型、多元物理场选择、参数设置、网格剖分、仿真计算、结果分析处理。为方便对模型参数的调整及缩短仿真计算的时间，本文建立的电化学检波器敏感芯体模型为二维结构。根据上述所建立的敏感芯体数学模型，本文仿真时物理场采用三次电流分布（能斯特-普朗克方程）与不可压缩层流场的耦合。其中应用层流场完成对电化学反应腔内部电解液的流动状态的描述，能斯特-普朗克方程完成对电化学反应腔内部电解液微观离子的运动描述，如图 3.2 所示。

第 3 章 电化学检波器性能受温度影响仿真研究真模型建立的过程中完成对敏感芯体阴阳极材料的设置，在层流场中完成对流属性的设置并添加激励信号，在三次电流分布（能斯特普朗克方程）中定义电缘、零流量等边界条件。本文所建立的敏感芯体仿真模型结构如图 3.3 所示。


本文编号：3310348