發(fā)布時(shí)間：2017-04-01 08:07

  本文關(guān)鍵詞：低頻電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔熱噪聲的模型研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：地震計(jì)是直接和地面接觸的將接收到的地面的震動(dòng)信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的傳感器。隨著各種新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用,各種新型地震計(jì)也在逐漸地被研發(fā)出來,電化學(xué)地震計(jì)是近些年研發(fā)的一種新型地震計(jì)。與已有地震計(jì)的工作原理如電磁感應(yīng)原理不同,電化學(xué)地震計(jì)是基于電化學(xué)慣性傳感技術(shù)原理工作的,它主要由外部調(diào)理電路和電化學(xué)反應(yīng)腔構(gòu)成,電化學(xué)反應(yīng)腔內(nèi)嵌有一個(gè)由兩對(duì)多孔電極和多孔絕緣層組成的多孔敏感元件,腔體內(nèi)填充滿一定濃度的混合電解液,利用電化學(xué)反應(yīng)腔內(nèi)混合電解液的對(duì)流效應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)所引起的感應(yīng)電流的變化來測量振動(dòng)。地震計(jì)工作時(shí),給四個(gè)電極施加一定的電壓,當(dāng)有振動(dòng)信號(hào)時(shí),電化學(xué)反應(yīng)腔內(nèi)部電解液流過敏感元件孔道,在敏感元件陰陽極發(fā)生可逆的電化學(xué)反應(yīng),進(jìn)而導(dǎo)致電極輸出電流大小改變,通過測量兩個(gè)陰極輸出電流之差的變化就可以測出對(duì)應(yīng)的外界加速度大小。其轉(zhuǎn)換系數(shù)十分高,非常少量的電解液(數(shù)百毫克到數(shù)克)即可產(chǎn)生很高的增益,這一特性使得電化學(xué)地震計(jì)在很低的工作頻率下依然可以保持很高的靈敏度。但是作為一種新型產(chǎn)品,目前其技術(shù)尚未完全成熟,需要繼續(xù)研發(fā)。由于傳感器自身的輸出信號(hào)也十分微小,很容易被噪聲信號(hào)淹沒。因此,設(shè)計(jì)傳感器時(shí)必須重點(diǎn)研究噪聲,找尋有效方法抑制噪聲,減少噪聲對(duì)測試結(jié)果的影響。本文針對(duì)電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔內(nèi)部噪聲展開研究,總體來說,本文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究:(1)電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔噪聲產(chǎn)生機(jī)理分析。地震計(jì)自身噪聲與其性能密切相關(guān),本文作者在大量閱讀相關(guān)電化學(xué)傳感器噪聲研究論文的基礎(chǔ)上,結(jié)合自己的研究與總結(jié),從理論上分析了電化學(xué)地震計(jì)自身噪聲的各種成分,分析了其產(chǎn)生機(jī)理。(2)電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔熱噪聲數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)與驗(yàn)證。熱噪聲是反應(yīng)腔內(nèi)最主要的噪聲之一,其研究對(duì)于降低反應(yīng)腔噪聲,提升地震計(jì)自身性能非常有意義。本文基于電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔敏感元件的結(jié)構(gòu)特性與工作原理,給出了敏感元件的等效電路,并在此基礎(chǔ)上,通過理論推導(dǎo),得到了反應(yīng)腔熱噪聲的數(shù)學(xué)模型。隨后構(gòu)建了電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔噪聲測試系統(tǒng),進(jìn)行了反應(yīng)腔熱噪聲測試,通過實(shí)驗(yàn)方式對(duì)熱噪聲的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。(3)建立電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔敏感元件仿真模型,并基于仿真分析了溫度、反應(yīng)腔敏感元件結(jié)構(gòu)參數(shù)與電解液特性對(duì)反應(yīng)腔熱噪聲的影響規(guī)律。本文針對(duì)電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔敏感元件特性建立了其多物理場仿真模型,該模型可全面展現(xiàn)電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔內(nèi)部多個(gè)物理量的詳細(xì)信息�；诜抡娣治隽藴囟�、反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)參數(shù)與電解液特性對(duì)熱噪聲的影響規(guī)律,為電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔噪聲的抑制提供參考。
【關(guān)鍵詞】：電化學(xué)地震計(jì) 多物理場仿真 熱噪聲
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P315.6;TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 前言10-12
• 1.2 電化學(xué)地震計(jì)噪聲研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容14-15
• 1.3.1 課題來源14
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第2章 低頻電化學(xué)地震計(jì)工作原理及其噪聲16-28
• 2.1 低頻電化學(xué)地震計(jì)的結(jié)構(gòu)及其工作原理16-21
• 2.2 電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔傳遞函數(shù)21-22
• 2.3 電化學(xué)地震計(jì)的噪聲22-27
• 2.3.1 電路噪聲22-23
• 2.3.2 流體動(dòng)力學(xué)噪聲23-26
• 2.3.3 熱噪聲26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔熱噪聲模型28-44
• 3.1 熱噪聲的數(shù)學(xué)模型28-34
• 3.1.1 電解液中物質(zhì)傳遞—遷移電流28-29
• 3.1.2 電解液中物質(zhì)傳遞—擴(kuò)散電流29-31
• 3.1.3 電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔熱噪聲數(shù)學(xué)模型31-34
• 3.2 電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔熱噪聲測試34-40
• 3.2.1 電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔噪聲測試系統(tǒng)34-37
• 3.2.2 電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔噪聲測試數(shù)據(jù)處理37-40
• 3.3 數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果與測試結(jié)果對(duì)比40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-44
• 第4章 電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔熱噪聲仿真分析44-60
• 4.1 COMSOL Multiphysics簡介44
• 4.2 電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔敏感元件仿真模型構(gòu)建44-50
• 4.2.1 電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔敏感元件建模分析45-48
• 4.2.2 COMSOL Multiphysics軟件建模操作流程48-50
• 4.3 基于多物理場仿真的電化學(xué)地震計(jì)反應(yīng)腔熱噪聲分析50-59
• 4.3.1 溫度對(duì)熱噪聲的影響52-53
• 4.3.2 電解液濃度對(duì)熱噪聲的影響53-55
• 4.3.3 電化學(xué)反應(yīng)腔敏感元件孔道半徑對(duì)熱噪聲的影響55-56
• 4.3.4 敏感元件電極厚度與絕緣層厚度對(duì)熱噪聲的影響56-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 總結(jié)與展望60-64
• 5.1 全文總結(jié)60-61
• 5.2 未來展望61-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果70-72
• 致謝72

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