优化实验室压力机硬件通过物理上最小化设备内被称为“死体积”的无效流体空间，极大地减少了次共振测试中的测量误差。通过用高刚性紧凑型液压连接器替换标准组件并实施微米级精密活塞加载系统，可以消除导致人工顺应性和扭曲实验数据流体储存器。
核心要点 死体积不仅仅是浪费空间；它会触发非预期的排水-不排水转变，从而使模量色散数据失真。通过刚性、紧凑的硬件消除此体积是准确观察扩展线性固体（eSLS）模型中惯性项和有效密度效应的唯一方法。
硬件优化的力学原理
高刚性紧凑型连接器
标准的液压接头通常会引入过多的流体体积和机械顺应性。要纠正这一点，必须使用紧凑型液压连接器。
这些专用组件减小了流体系统的物理占地面积。通过最小化内部体积，消除了通常会吸收压力变化的流体“缓冲”，从而确保系统响应反映岩石的性质，而不是设备的性质。
微米级精密活塞加载
流体位移的控制与静态体积同样关键。需要微米级精密活塞加载系统来极其精确地管理压力和体积。
这种精度可以防止流体放置中的微小波动被误认为是岩石变形。它确保施加的载荷是样品承受的载荷，而没有硬件的阻尼效应。
解决误差的物理学
防止非预期的转变
死体积的存在会产生一种特定的伪影：非预期的排水-不排水转变。
当存在过多的流体空间时，孔隙流体的流动方式与理论预测不同。这会导致岩石表现得好像在排水（流体自由流动）和不排水（流体被困）状态之间转换，从而在模量测量中引入人工色散。
提高 eSLS 模型精度
对于先进的岩石物理学，特别是在使用扩展线性固体（eSLS）模型时，硬件刚性至关重要。
优化的硬件有助于清晰地观察惯性项和有效密度效应。如果不最小化死体积，这些细微的物理现象就会被流体系统的顺应性噪声所掩盖。
理解权衡
刚性与系统顺应性
标准设置中的常见陷阱是依赖具有固有弹性或“弹性”的硬件。
虽然标准硬件更容易获得，但它会创建一个“软”系统。为了获得准确性，需要使用高刚性组件。这些组件在压力下不会膨胀，迫使流体仅与岩石样品相互作用，而不是与容器相互作用。
精密的成本
实施微米级精密系统和紧凑型连接器需要脱离通用实验室设备。
重点从通用耐用性转移到特定的体积效率。未能做出这种权衡会导致数据看起来有效，但存在关于岩石流体饱和响应的基本错误。
为您的目标做出正确的选择
为确保您的次共振测试产生有效的岩石物理数据，请根据您的具体目标选择硬件：
- 如果您的主要关注点是消除人工色散：优先使用高刚性紧凑型连接器，以阻止非预期的排水-不排水转变。
- 如果您的主要关注点是优化 eSLS 模型参数：投资于微米级精密活塞加载，以准确捕获惯性项和有效密度。
最小化死体积是确保您的数据反映岩石而不是机器的关键步骤。
摘要表：
| 硬件优化组件 | 主要优势 | 物理影响 |
|---|---|---|
| 高刚性紧凑型连接器 | 减少死体积 | 消除人工排水-不排水转变 |
| 微米级精密活塞加载 | 精确的流体控制 | 确保载荷一致性并防止阻尼噪声 |
| 刚性内部配件 | 降低系统顺应性 | 迫使流体与样品相互作用，而不是与容器膨胀 |
| 优化的体积效率 | 增强 eSLS 建模 | 清晰观察惯性项和有效密度 |
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参考文献
- Wubing Deng, Danping Cao. An extended continuum-mechanics standard linear solid rheology for fluid-saturated porous rock. DOI: 10.1093/gji/ggae142
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
