抽象性

电动现象连接流体和电流多孔分解介质,液压流产生电流反之亦然.此类链路极有用处,特别是在电义法开发方面。令人惊讶的是,实验测量数少之又少,特别是因难用而产生频率函数研究六种不同方法 实验室判定依赖频率流系数每种方法都分析机械、电气和其他技术难点电磁驱动器目前是唯一可行方法,而压电驱动器可能可用于低渗透性样本和特定高频电磁驱动法设计、构建测试设备测量非聚合分解样本的潜在系数,如直径25.4毫米和长度50-300毫米的沙子、砾石和土壤

开工导 言

流水量和其他多孔介质以恒定流成量越来越多,但奇缺流量随时间变化而异。这可能是因为这种测量被认为极难执行然而,此类测量在一些领域可能非常重要,特别是在理解和开发地震电探索法方面。

前几类测量可分为两类:(一) 瞬态测量带感应源和(二) 相容测量带振荡源第一种方法模仿许多可能的应用程序,而后者则能提供高质量频率专用数据。

感应源研究测量沙柱瞬变电动过程一号-3..这些都是难题研究,需要复用并测量地震电和/或地震变换瞬时测量确认高频中存在地震电动和地震电磁现象扰动地震源不产生单频率,因此无法用它测量相联系数作为频率函数虽应有可能审查傅里叶震波组件和测量电磁信号,以提取更多关于联动系数频依赖性的具体信息4实验实验显示 这一过程极难实现

人期望更好的方法将是按特定频率排列相容流体,然后测量流出潜力和流压差,从中计算流出频率潜在系数在不同定义清晰频率重复实验后,应允许流动潜在系数变异作为频率函数获取只有少数实验使用这种方法实验只测量5件玻璃卷轴、1件软玻璃滤波和2件陶瓷滤波5-九九..仅有一块岩石测量频率大于100赫兹-a博伊斯沙石,孔隙性达35%8..

第一批测量由Packard制作5使用带两片橡胶膜和两片白金电极的细胞安装在一个水库上声波推送驱动器向水库提供调音信号,单声机测量流压单元内压力测量和流出潜在测量不合用,可能导致计算流出潜在系数中系统错误Packard测量频度范围20Hz至200Hz4玻璃毛细管并开发理论模型描述结果库克6似乎使用与Packard相似的器件5..三片玻璃滤镜和两片胶片测量可惜只有一个软玻璃滤镜数据质量足以比得上其他测量其它测量要么不报告,要么覆盖不足大频域计算转频库克6显示测量量可达400赫兹

sers和Groves7化学玻璃器件输入输出库平方电极安装在每个水库中并使用稳态压力传感器测量流压稳态压力传感器不适宜应用,Sears和Groves实现低频率(0.385Hz至21.28Hz)可能确保压力测量接近实值赛尔斯和格罗夫斯使用活塞 驱动由苏格兰铁圈高达33赫兹使用当前技术可惜Sears和Groves测量三种不同直径的毛线管时,它们只显示依赖频率数据

近些年8,九九高质量实验方法使用电机摇动源和橡胶隔膜,使用非极性Ag/AgCl电极测量流动潜力,微型水风测量流压虽然这些研究似乎质量高,但不幸的是,这些器械仅用于测量数个样本,具体地说即2直径毛线管[九九2多孔滤波九九并单样本Boisa沙石8范围为1Hz至500Hz

关于完整性,应当指出Pengra等人也进行了测量[10最大约100赫兹,而Sheffer等[11发布测量土壤流潜力设计,但频率小于0.5赫兹

缺数据与实验难相关联,而实验难则由测算产生这张论文是双联结论文中的第一个研究探索设备概念设计,这些设备可使用制作依赖频率流系数测度并描述为测量非集成分解多孔介质而搭建的这类设备第二页12介绍设备提供的一些初始数据并探索数据与数个理论模型的对比方式,这些理论模型建议描述AC流出潜在系数

二叉频流压力差幅关系

高质量流出潜力测量可用毫伏尔特测距和多孔介质流出系数介于1mV/MPa至几百mV/MPa之间,因此我们需要能够生成跨采样压力差兆次本节检验压力差 取决于样本长度 动态粘度流 密度流体 活塞移位驱动流水 频率驱动 有效孔尺寸等值采样素材 初试

平均流速 m/s)半径阴极管 AC系统内(带角频 强生等人提供[13和Reppert等[九九并易计算贝纳贝工作14原型 AC渗透性 可计算 与贝纳贝相容14-16和Charlaix等[17..

限值2)as 简单化 8与半径管稳定状态渗透性一致 Poisuille法则 单管 .可使用一号取流压差表达式 依赖频率流体速度和压力差不是频率线性函数,不易计算然而,我们不需计算压力差频率函数以约束压力电池设计并选择流压传感器最大压力差因频率、孔度、样本长度、活塞置换和流性(密度和粘度)产生函数

假设样本完全饱和流程流水且不可压缩,我们可以定义样本内最大平均速度 去哪儿 样本渗透性 活塞置换 即活塞面积 区域样本, .替代式4插进3)允许我们计算样本间最大压力差 我们已实现5)图中一号样本孔度为0.3、孔度范围、二值活塞移位和二值样本长度灰色区域表示超出我们计划构建工具规范范围的条件最小频(2Hz)和最大频6.5kHz定义电磁电磁摇动器定义市场压力传感器有限,可测量高频信号中两个传感器的射程显示在图的右侧作为灰条传输器规范在C节中详细讨论5.

图1(a)显示在频域内进行测量的可能性 样本长度为10毫米,孔度为0.3和特征孔度范围 使用两种类型传感器和0.1毫米活塞置换范围似乎相当有限可控制活塞移位并增加至22毫米,允许可测量孔数范围扩展至 .图1(b)显示最大压力2毫米移位比较范围覆盖水库岩石所发现孔尺寸的正常范围

如果多孔材料分解,例如沙子,样本渗透性往往较低,并可能使用较长样本图1(c)显示长度为100毫米和孔度为0.3的样本结果可测量孔数范围现限 使用活塞移位范围为0.1毫米-2毫米1(d)通常不包含微粒的沙子和砾石不产生实际问题但是,这将是对土壤测量的限制,土壤中可能有小孔小于10微米与粘土相关联

3级通用规范

设计工具测量多孔介质流出潜力 即频率函数 最大频度、易渗透性、渗透性 和样本大小上一节显示这些参数互为依存,导致规格折中表2一号显示我们运抵本工作描述设备时的规格,详解见下节讨论

最小频率2赫兹说明,即测试时电磁电波摇动器下限(VTS-100)最大摇动限值为6.5khz最大频为1khz图一号显示如果我们使用DPX101-250动压传感器,最大流压为250psi(1.724MPa),则有可能对样本测量达10mm长,脉冲移位0.1毫米,孔度0.3和孔线度大于3微米,或用孔线移位超过30微米2毫米使用较长样本(say100毫米)时,可测量多孔介质上孔径比大于10微米的0.1毫米活塞置换和大于100微米二毫米活塞置换很明显,岩石样本设备设计应小采样,以便活塞变位可能足够大以精确控制,而非综合沙粒采样设备则可设计大采样使用

切换频度和特征孔半径之间的理论关系18号万事通 去哪儿 即流体动态粘度 k/m³即散装液密度 无片电流孔网 即样本孔隙性 (m)²稳态流体渗透性 m)有效孔半径岩石参数显示 弧度/s为过渡频率,分布式系统二次构件最大18号,19号..

if we指定最大频为1khz6表示我们可以测量样本流传孔大于33.8华府m(使用典型水孔流 sg/m³并 )图参考1(b)显示2毫米活塞置换满足此标准大孔样本使用大活塞置换约22毫米,即VTS-100电机摇动限值,小孔样本(或长孔)使用小活塞置换或高频压力传感器(DPX101-5K最大压力5000psi,即34.474MPa)。高范围传感器最好从数据质量角度入手。初始规范还使我们有可能将频率范围扩展至6.5khz,用于装有大孔样本,如果我们安装高空压力传感器

最大最小物理限值对活塞置换由附录中讨论电磁摇动器定义实际下限受以下因素控制:(一) 我们分辨可测量流机背景噪声的能力;(二) LVDT分辨率测量活塞位置华府m)

流出潜能值产生并测量后,我们已经具体说明采样单元由隔热材料组成,因此唯一对流电量为采样内生成电流同等重要的是,电池、驱动器、流水或流水槽不得起天线作用,以减少电噪声机器使用流体盐度 和pH(4-11),重要的是其湿部分具有足够抗腐蚀性

4级实验设计

设计有三大方面详解如下:(1)高压容器设计容积可移动活塞,样本存放在管或袖内,以便流水推穿它多标准压力容器设计可用简单 Perspex管非合并样本和修改Haskel细胞容器固态样本(2)传感器电极编集设计以测量并记录所需频率的数据下图解解解析5.3级设计机制驱动流体穿透样本所需频率驱动细胞有多种方法,下文和附录详细讨论所有方法

数种方法通过多孔样本生成流体交替分解如下:(一) 机械驱动连接针2(a)或摄像头2(b))充气驱动器3(a)液压驱动器,电磁驱动器3(b)并发电联动本文所有六大方法都由附录详细分析归纳下文主要发现并表列各种方法的主要优缺点2易比较性

简言之,液压驱动器在早期阶段被打折扣,因为高频液压极难驱动其余5种方法中的4种被打折扣,因为它们无法提供控制良好的动态流水达1khz连接点(有时称scotch绑定)和摄像头设计目前都缺电机,电机和电速并缺,或泉水均缺硬度达1khz此类系统是可能的,但仅可达约33赫兹并用当前技术实现频率充气驱动器方法只能用到100赫兹,它表示目前最快servalve的最大速度批发电驱动器被拒绝,因为极难改变频率,同样难提供足够的活塞置换电磁电波电磁驱动器设计显然是最优选择

5级实验器件

设计、构造并测试实验设备 测量AC流动系数 粒粒子像沙子使用电磁驱动图4显示概念模型和生成器图像,图则图5显示更多细节图解构建并扩展活塞项视图我们限制使用粒状材料进行测试,以避免建模样本封套设备最复杂部分可能是活塞最初选择使用标准60mL实验针头活塞4并5)强健和廉价易替换外部工作直径为2.54cm并设计精良密封后来我们用活塞并联设计 用黄铜加O环印联合设计提高对齐并减少海豹纹理

样本通过穿孔 Perspex盘和spring存储在一个厚水平 Perspex管中管端有四个端口单向排列90度偏移并可容纳两个非极化电极、压力传感器和检查阀门5)活塞端要么开放接受带橡皮封印的活塞,或可覆盖橡胶膜输出端直接连接输出流水库输出流压有可能在回压调节器帮助下提高,而输出流压则在大多数初始测试中保持在大气压下采样管极硬地屏蔽在一个框架内,摇动器也附着到这个框架内。电磁摇动器沿采样单元轴直接驱动活塞系统概念简单化

系统使用有多种不同方式驱动器可直接由活塞或操作橡皮膜的活塞强制实施有四种流水传输方式(a)闭合流水系统(即无流水输入或输出)(推拉AC模式);(b)流水通过活塞回波检查阀门抽入细胞,然后驱动通过压缩划线样本(泵AC模式);(c)恒流由外部泵实施(DC模式);d)a组合b和c模式中我们有AC信号强制到DC信号上,但DC流提升上流压足以抗衡活塞回调趋势

机器在测量并记录时强制流出时分数(i) 活塞移位,(ii) 采样每一端瞬时压力,和(iii) 采样端间瞬时电位差瞬时流出潜在系数是电位差比和流压差比因此,我们需要高质量流压和电潜力测量,以便能够精确流系数测量,同时独立测量活塞置换也是可取的。图6显示总体数据采集搭建,下文描述元素

流压测量使用Omega的DPX101-250和DPX101-5K动态传感器最大压强分别为1.72MPa(250psi)和34.MPa(5000psi)。DPX-250传感器允许样本150毫米长,直径25.4毫米,孔度0.3,液导孔大于33.8华府m测量到1khz大范围传感器可使用,如果样本长、直径小、孔度小或装孔小可使用DPX-250传感器并增加活塞置换量测量短多孔样本和大孔这两种传感器设计用于测量高频变化的压力上升时间为1华府s共振频率为0.5兆赫,并可用于频率达170khz每一个传感器都由单独的驱动器和信号调控单元操作(ACC-PS1),图中可见4(b)装有小板表的盒子两种压力信号传递给两个匹配预设程序,并传递给由LabView控制的国家工具USB-6229数据采集系统预设装饰器系由实验室设计构件,基础为德克萨斯仪器四维低噪数TL074INJ-FET输入操作放大器芯片

数位电极成功度不等相联论文显示的度量12sypress系统非极化Ag/AgCl电极白金黑电极成功使用电源潜在差分测量使用微分预设件放大,我们专门为任务设计并搭建由于岩石抗药性从极低值高孔隙流到极高值低孔隙流,再到极高值低通低液流,我们要求输入阻抗测量电路至少为10^九九....差分预设器¹²并基础TL074INJ-FET输入从得克萨斯工具放大芯片放大率13V/华府s,这足以放大器跟踪4.83MHz信号预编程输出由Nation工具USB-6229数据采集系统登录并受LabView控制

OmegaLVDT(LD610-15)还嵌入实验设备中,以便活塞精确位置与潜在和压力信号并存允许确认活塞运动正确性 并可能允许我们在将来某个日期添加控制环

电线电噪最初是一个问题,淹没信号(29db与信号有关)。细胞嵌入法拉第笼中,图中显示4(b).此外,测量信号通过定制预设程序放大,这些自定义预设程序贴近传感器并插入法拉第笼内低噪声主动电源在初始测试中用于驱动预增压器,但很快用电池替换,以进一步减少电线噪声法拉第笼和预编译将噪声减少46db,使噪声降为-17db信号信号平均率用于将信号最后噪声水平减到-51db

电磁电磁电波电磁电波放大器驱动并受GWInstek函数生成器控制函数生成器允许定义波类型和频率,而强力放大器控制活塞的置换和它可传递的力量流体温度和细胞温度也使用标定K型热电偶例行测量

虽然可以计算瞬时流动潜在系数,但这些数据噪声很大。数据分析中,我们偏爱使用RMS流压差和RMS电源差计算至少100周期计算以计算流出潜在系数这种方法为流出潜在系数提供稳健和准确值主动数字滤波方法提高数据质量,从数据中去除调和噪声,但由于这是一个与机械实验设计有关的论文,我们将向别处报告数据处理进度并处理Reppert和Morgan潜在数据4..

6级结论

六种不同方法设计实验机测量多孔和粒度介质流值5种基本或实际限制

液压驱动器因难高频驱动而提前消除连接插针和spring方法先受约束 旁跳设计 缺少电机并有足够的托盘和速度设计过去曾使用过一次,但仅在范围使用 [7..摄像头和spring设计相似 先受约束 旁跳设计 电机规范充气驱动法受约束 最大频商业servovalves使用,而派电驱动程序则有一些缺陷,其中最严重的是,它们只能用于 极小频段

最有希望的做法是使用电磁驱动器,它原则上可以提供范围测量 精确频率和振荡控制这种方法作为全实验机实施,样本分解非综合多孔介质,如沙子设备可取直径为2.54cm并装入 Perspex管的样本样本长度介于5到30cm之间是可能的成功测试设备并提交相关论文中的初始数据12..差分流压强依赖样本和固态样本的渗透性,需要装有样本袖的压力容器,因此我们开发出单机用于固态多孔介质样本,包括正在开发中的岩石早期结果显示 加速问题需要用除检查阀门以外的方法解决

附录

A.驱动机制分析

下分析中假设样本和活塞直径相等5至40毫米这就意味着活塞向流体传递的强度介于39.27N至2513N之间,以便获取最大流差压力2MPa

A.1.1连通点驱动器

图中显示使用连接平面驱动电动设备概念设计2(a).驱动力由电机和连接插针和泉水系统提供电机驱动轮接电机旋转转换成线性运动2(a)插槽中scotch锁棒2(a)(2))线性运动压缩spring图2(a)3xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxspring动作压缩活塞图2(a)以最大压强可应用到孔流体泉水使用低孔隙样本时允许电机转机使用不可压缩孔流水,否则会锁住机制

假设样本和活塞直径下降范围 ,spring常量 生成最大孔流压 活塞置换1cm下降范围 .spring类型商业可用平均流速介于0.39cm³和25.13cm³循环周期也有必要计算系统在保持稳定时可达最大频度朱温厄尔和Marshek使用方程20码获取自然频率 spring与维度匹配 实验设计5.55cm直径spring只有当机械系统第13调小小于 表示最大驱动频率为15.23赫兹使用此驱动法使用最小spring和样本组合可能性(5毫米直径)最高稳定频率为125赫兹

达频为1khz需要电机速度为每分钟60 000次变换了解为转动驱动器所必须克服的力量使我们能够计算电机规格中心连接点与电流轴之间的距离 下接针所经历的力量由 中位 批量活塞、spring和连接插针(即由连接轮移动的部件) 角频率方程假设此系统阻塞可忽略不计,如果样本完全饱和非压缩流水则合理但是,如果样本不完全饱和,则表单有阻塞词 .强力 产生摩擦力相切性分量 介于连接针面与连接针插槽内面间电机必须开发电路以压缩spring并加速质量因此它必须开发托盘 中位 即摩擦系数 的频率 出力二倍托盘为零 中位 算整数(含零),但达不到最大值 因托盘不对称,但最大值约0.84拉特(约48度)。应当指出,最大值位置非函数 , , 或 ,但取决于摩擦系数 .

图7(a)显示最大托盘需要克服驱动连接点设计 , , , )很明显,需要高清晰度系统来将摩擦系数减到尽可能低值值摩擦调节运动周期实现最大托盘7(b))图中显示的假想7最大托盘值约1090Nm商业电机按需速度运行 无法提供如此高甚至不近的电路此外,将活塞直径减为5毫米只提供边际减法最大托盘需要克服诚然,如果我们把频率规范松绑到spring系统所可能实现的上,我们就会得到17.04Nm的托盘有可能发现无刷电机提供这种托盘,但只供速度约2 000rpm使用(即约33hz)。

归根结底,目前既无电动机并用足够强度和速度组合,也无弹簧并按重量规定足够强度,连接插件设计可达1khz这样一个系统是可能的,但仅能达到约33赫兹的频率并使用电流技术sers和Groves7使用此系统者只能实现最大频率21.28赫兹

A.2.2卡姆驱动

图中显示使用摄像头驱动电动设备概念设计2(b).机械系统工作方式与连接插件设计相似电机旋转摄像头可变直径摄像头作用轮接插针压缩spring与连接插针设计相同spring目的与连接插针设计相同, 并动作保持方向盘和spring之间的良好接触摄像头机制的主要长处在于它摩擦较低,减少电机必须提供的托盘二级优势是受压流脉冲剖面可因修改摄像头形状而变换

与连接插件设计相同的许多设计考量对这一设计也有效缺少高自然频率泉水使设计无法工作约125赫兹上方低内部摩擦设计(约0.01)将马达需要的托盘减到997Nm然而,这再一次比现代设计电机所能提供高得多125赫兹为15.57纳姆,可再次用无刷电机达达,但仅供频率达33赫兹

A.3.充气驱动器

图中显示使用充气驱动电动设备概念设计3(a).充气系统由两个小起动器组成,分布在采样容器两侧。电动器扩展控制并允许回溯受细胞流压(即中性模式)影响模式操作会减少响应时间和流水管道摩擦,但需要取样方各设动画器以完成全周期双动向方法还允许消除外部水库,同时使用其他设计中活塞占用的空间作为内部流水库偏差半波先寄到servo-valve控制第一个启动器,而另一个启动器则受大气压力约束第一次整治半波返回零时(即大气压),半波发送到servo-val

充气系统的好处是空气压缩压缩空气允许强制使用不需要弹簧,消除因弹簧机械设计而造成的频率限制变异设计可用薄膜替换两个开机机,薄膜受充气压激活这样的设计有可能保持高频率si标准系统(689kPa)使用时,动画器直径需介于0.85cm6.81cm之间,才能产生最大流压2兆帕直径驱动器可用,servovale则需要高速操作才能达频1khz当前最快servalves仅允许速度达100赫兹充气系统目前无法超过约100赫兹

A.4.电磁驱动

图中显示使用电磁驱动电动电动设备概念设计3(b).电磁驱动系统依赖电磁摇动器使用低频或高频变位中心主要用于测试机械搭建和飞行器正弦波生成器驱动DC放大器,它提供放大电流,足以驱动电磁电磁电波摇动器流穿过电流圈 产生电磁场 反转取代磁棒棒上力与电流成比例root图解3(b)4)附着活塞驱动流体穿透样本并产生正异动两端单向阀门排列样本,允许新流水抽入回划取槽中,然后推入压缩划取样本中结果是排序流压 压缩中和准排序流压 返回中各种摇动器可用范围不等,其中一些最大频率为4500赫兹,棒置50毫米,最大力从100N至178000N

变换控制电流控制电流最大偏移率随频率下降需要确保最大活塞移位 1khz足以进行高质量测量握手提供的力量经典由 中位 最大力握者可提供 流水量加速 , 角频率, 时间问题加速度 速度 并置换 握手棒(和附着它的任何活塞)可通过重排列和整合力方程分解获取 .典型摇动器像我们后来使用电动解析法VTS-100 ibf(444.82N)很容易提供生成流压差2兆帕对直径介于5至40毫米的样本(即39.27N至2513N重写)加速质量 频率为1kHz,这些应用力表示最大峰值对峰值移位介于4华府m和0.254毫米采样直径和活塞直径分别为0.5和4cm,摇动器移动流体量介于0.628cm之间³/s和39.9cm³/s采样直径和活塞直径分别为0.5和4cm

if we使用5)带峰对峰移位值范围 典型单片岩石孔隙 内带特征孔径 产生最大流水压力范围内由DPX101-5K传感器测量 样本介于0.5至2cm长重复对典型沙子和砾石的剖析 特征孔数范围 生成可测量范围内流压DPX101-250传感器对范围内频率 样本长度介于30-100毫米之间

图8显示最大活塞移位和最大活塞速度最大活塞加速不是频率函数,取值1472、640、320、213和160m/s²质量分别为0.1、0.25、0.5、0.75和1kg图中显示的阈值表示使用动态解决方案公司VTS-100握手的最大值质量百克加速1472m/s²并表示工具最大值可手动或使用反馈机制改变电流回转圈因此,有可能限制位移和活塞速度值小于摇动器阈值,但仍足以驱动流体穿透样本

电磁驱动器能驱动AC电动系统达1khz低频活塞置换以确保它和活塞速度达不到摇动器规定的最大值

A.5.Piezower驱动

最后一个概念可能性是使用压电驱动实现所需频率分电传感器可按规定最大频率使用但它们有一些实际劣势(1)极难驱动波电系统 广频(2)无法低频测试(小于200赫兹)。3级偏移作用很小,不确定电动效果是否随小偏移而完全开发

因此,我们没有追逐派电驱动器并因此对低渗透度和渗透性岩石有用再者,没有理由不把测量归为高频率(10khz以上)。

感知感知

这项工作之所以能够实现,要归功于加拿大自然科学工程研究理事会发现赠款方案的资助。作者还想感谢Guillaume Lalande和机械工程车间成员帮助