هنا ، نقدم بروتوكولا لقياس ضغط السطح غير المستقر في التدفقات المضطربة بدقة مكانية عالية. توضح هذه الطريقة بناء مسبار ميكروفون بعيد (RMP) وتحديد وظيفة النقل المعقدة المعتمدة على التردد. يتم تقديم تحديد تحليلي للاستجابة الديناميكية والتحقق من صحته.
مقالة منهجية
هنا ، نقدم بروتوكولا لقياس ضغط السطح غير المستقر في التدفقات المضطربة بدقة مكانية عالية. توضح هذه الطريقة بناء مسبار ميكروفون بعيد (RMP) وتحديد وظيفة النقل المعقدة المعتمدة على التردد. يتم تقديم تحديد تحليلي للاستجابة الديناميكية والتحقق من صحته.
على نطاق واسع لقياس تقلبات الضغط على جدران الأجسام الصلبة المغمورة في التدفقات المضطربة. يمكن أن تؤدي الحركات المضطربة بمقاييس الطول المميزة المختلفة إلى تقلبات الضغط على نطاق تردد واسع. تتطلب خاصية الاضطراب هذه أن تتمتع أجهزة الاستشعار بحساسية كافية على نطاق واسع من الترددات. علاوة على ذلك ، تتطلب مقاييس الطول المميزة الصغيرة للهياكل المضطربة مناطق استشعار صغيرة والقدرة على وضع المستشعرات على مقربة جدا من بعضها البعض. تتطلب الأشكال الهندسية المعقدة للأجسام الصلبة ، والتي غالبا ما تتضمن انحناءات سطحية كبيرة أو انقطاعات ، أن يكون للمسبار القدرة على الإعداد في مساحات محدودة للغاية. تم وصف تطوير مسبار ميكروفون بعيد ، وهو غير مكلف ومتسق وقابل للتكرار ، في هذا الاتصال. يسمح بقياس تقلبات الضغط بدقة مكانية عالية واستجابة ديناميكية على نطاق واسع من الترددات. المسبار صغير بما يكفي لوضعه داخل داخل نماذج نفق الرياح النموذجية. يشتمل مسبار الميكروفون البعيد على أنبوب صغير صلب ومجوف يخترق سطح النموذج لتشكيل منطقة الاستشعار. يتم توصيل هذا الأنبوب بميكروفون قياسي ، على مسافة ما من السطح ، باستخدام تقاطع "T". يتم تقديم طريقة تجريبية لتحديد الاستجابة الديناميكية لمسبار الميكروفون البعيد. بالإضافة إلى ذلك ، يتم وصف طريقة تحليلية لتحديد الاستجابة الديناميكية. يمكن تطبيق الطريقة التحليلية في مرحلة التصميم لتحديد أبعاد وخصائص مكونات RMP.
تدفق السوائل فوق السطوح يؤدي عموما إلى عدم الثبات والاضطراب الذي يؤدي إلى زيادة الضغط سطح غير ثابت (USP). الصوت الناجم عن التدفق والاهتزاز وغالبا ما تكون نتيجة مباشرة لهذا الثبات. ويهيمن على الصوت المنبعث الناتجة عن مراوح التبريد، مراوح، وتوربينات الرياح من مصادر ذات علاقة USP 1. إجراء قياسات الخصائص المكانية والزمانية لجامعة جنوب المحيط الهادئ في التدفقات المضطربة بصفة عامة من أجل التنبؤ الصوت المنبعث.
وتعطى عادة للتوصيف الإحصائي من جامعة جنوب المحيط الهادئ في شكل كثافة السيارات الطيفية، وهما نقطة الكثافة عبر الأطياف، وظائف علاقة المكانية 2 و 3. واستجابة التردد المطلوب يمكن أن تختلف تبعا للتطبيق. في العديد من التطبيقات نفق الرياح، استجابة من 10 كيلو هرتز إلى 20 كيلو هرتز كافية. وغالبا ما تتطلب مستويات صغيرة من حركة مضطربة المناطق الاستشعار وأجهزة الاستشعار تباعد لتكون أقل من 1 ملم.
يكستي وقد أجريت دراسات تجريبية nsive من أجل الحصول على تقلبات الضغط الناجم عن الاضطراب. يستخدم الأسلوب المباشر أجهزة الاستشعار المدمجة تدفق محمولة. هذه الطريقة غالبا ما يستخدم صفائف كبيرة من الميكروفونات، لأن كل جهاز استشعار يمكن قياس فقط تذبذب ضغط في مرحلة منفصلة واحدة. أجهزة الاستشعار التقليدية المستخدمة في هذه الطريقة هي محولات كهرضغطية، التي اقترحتها Gautschi 4. صفائف من أجهزة الاستشعار كهرضغطية يمكن أن تكون مكلفة، ومدى التردد القياس في كثير من الأحيان أقل من 10 كيلو هرتز.
وغالبا ما تستخدم مكبرات الصوت المثبتة على السطح مباشرة في أجهزة الاستشعار USP غير مكلفة 5. الميكروفونات حساسية عالية، وهو فائدة كبيرة للتدفقات منخفضة السرعة. ومع ذلك، وهذا يؤدي أيضا إلى خطر استشعار التشبع عندما تقلبات سعة كبيرة في ضغط موجودة. هذه الطريقة ليست مناسبة للأسطح مع انحناءات كبيرة، ثغرات، أو هندستها التي هي رقيقة جدا لاحتواء استشعار كامل.
= "jove_content"> هناك طريقة غير مباشرة للحصول على كل من المعلومات الطيفية والمكانية هو استخدام أغشية رقيقة مطاردة محمولة على سطح 6. يتم قياس حركات الاهتزاز زمنية والتي تعتمد على الفضاء وتحويلها بعد ذلك إلى السطح إحصاءات الضغط باستخدام الخواص الميكانيكية المعروفة من الغشاء. هذا الأسلوب يتطلب التصميم الدقيق والتنفيذ، ومعايرة دقيقة من الاستجابة الديناميكية الغشاء ل. بالإضافة إلى ذلك، ومعدات قياس الاهتزاز، مثل تهتز دوبلر الليزر، وغالية الثمن. وأخيرا، يمكن تطبيق هذه الطريقة فقط على الأسطح المسطحة.
حساسة للضغط الطلاء (PSP) هو أسلوب آخر والتي يمكن استخدامها لقياس ضغط سطح غير ثابت. تتطلب هذه التقنية على الأسطح لتكون مغلفة في الموثق البوليمر شفافة، والذي يسبب جزيئات في أن يكون متحمس لحالة أعلى من الطاقة كما هي مضيئة من قبل ضوء طول موجي معين. كما الجزيئات تخضع لتبريد الأكسجين والطاقة هي إعادةالمؤجرة كما ضوء بمعدل يتناسب مع ضغط الأكسجين الجزئي، مما أدى إلى التألق الذي يتناسب عكسيا مع الضغط السطحي 7. العيب الرئيسي لأساليب PSP هو حساسية منخفضة نسبيا القياس بالمقارنة مع الميكروفونات. وهذا يحد من تطبيق PSP لنسبيا تدفقات عالية السرعة.
يصف هذا البلاغ وسيلة لجامعة جنوب المحيط الهادئ الذي يستخدم مسبار ميكروفون بعيد (RMP). وقد وصفت هذه الطريقة لأول مرة انجلند وريتشاردز (8). يستخدم مفهوم ميكروفون مصغر القياسية التي تتصل ضغط سطح الصنبور مع أنبوب مجوف. فإن الضغط غير مستقرة على سطح نموذج السفر إلى الأنبوب في شكل موجات الصوت. أعمال أنابيب بأنه "موجة دليل" للسماح للميكروفون، التي شنت عموديا على الأنابيب، لقياس الموجات الصوتية. ثم تستمر موجات إلى أنبوب آخر هو طويل بما فيه الكفاية للقضاء على نطاق واسع، السعة ص الصوتيةeflections.
انجلند وريتشاردز تطبيق النهج التحليلي الذي حدده بيرغ وTijdeman 9 لتحديد الاستجابة الديناميكية من الشرطة العسكرية الملكية. Perrenes وروجر 10 تستخدم في الشرطة العسكرية الملكية لقياس ضغط السطح على الجنيح ثنائي الأبعاد مع أجهزة رفع عالية. أنها وضعت التحقيق مع 0.5 ملم الأنابيب الشعرية قطر على السطح الذي كان متصلا إلى أنبوب جامدة 27 سم طويلة التي توسعت من 0.7 ملم إلى 2.5 ملم عبر تغييرين خطوة منفصلة. تسبب كل تغيير خطوة تغيير كبير نسبيا في مقاومة الصوتية من الأنبوب. لوكليرك وBohineust 11 درس مجال الضغط الجدار أسفل طبقة الحدود المضطربة. واستخدم الباحثون RMP ثابت قطر، على النحو الذي اقترحه FRANZONI وإليوت 12. ومع ذلك، كانت استجابة ديناميكية عالية بما فيه الكفاية إلا في نطاق تردد محدود. Arguillat وآخرون. 13 صممت الشرطة العسكرية الملكية لدراسة الضوضاء التي تنتقل إلى داخل مقصورة السيارة. واختبر الباحثونأنابيب مختلفة لإجراء تذبذب الضغط على الميكروفونات. يانغ وآخرون. 14 تصحيح لتشويه الأنابيب باستخدام نهج وظيفة نقل أنابيب مشابهة للطريقة التي أدخلت في هذا التقرير. هوارو وآخرون. 15 درس الجدار الضغط أثر الخارجة من المنطقة المنفصلة. وكانت خطة إدارة المبردات التي صمموا بأقطار داخلية ثابتة، وكان الأنبوب بالكامل لغير جامدة.
ووفقا للدراسات السابقة، ودقة قياسات الضغط سطح تم الحصول عليها باستخدام خطط إدارة غازات التبريد تعتمد أساسا على تحديد وظيفة النقل التي تعتمد على وتيرة التحقيق الذي يربط ضغط السطح إلى الضغط الميكروفون. سوف الأقسام التالية تصف على هندسة هذه الخطط على حد سواء بسيطة وفعالة. وسيتم عرض الطرق التجريبية والتحليلية والتحقق من صحتها من أجل تحديد دقيق للاستجابة ديناميكية من الشرطة العسكرية الملكية. نموذج تحليلي يسمح لRMP أن تكون سptimized في مرحلة التصميم لمجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة.
خطط إدارة غازات التبريد يمكن استخدامها لقياس تقلبات الضغط على نطاق واسع من الترددات. القرار مكانية عالية نسبيا يمكن أن تقدم معلومات مفصلة عن خصائص الحقل الضغط متقلب توزيعها مكانيا-16. كما مسبار صغير، خطط إدارة غازات التبريد يمكن استخدامها لقياس تقلبات الضغط على هندستها معقدة، مثل التقوسات كبيرة أو تباعد محدود 17. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للأنبوب يربط بين الصنبور السطحية وأجهزة الاستشعار ميكروفون يقلل من حجم تذبذب الضغط الناجم في الميكروفون. وهكذا، تصميم مناسب من الشرطة العسكرية الملكية استشعار الهندسة والمعلمات غلة طريقة للحصول على الخصائص جامعة جنوب المحيط الهادئ التي هي إلى حد كبير أقل تقييدا بالمقارنة مع طرد لتركيب الميكروفون مباشرة إلى سطح النموذج.
ويرد هيكل الهيكل العام RMPThe من الشرطة العسكرية الملكية في الشكل 1 . تتألف RMP من أنبوب واحد مما يؤدي من سطح النموذج لقسم التوسع وأنبوب الثاني يمتد من باب التوسع إلى "مهد". أنبوب ثالث ثم يتم توصيل ليكون بمثابة إنهاء كاتمة للصدى. مهد هو أحد مكونات البلاستيك تشكيله تستخدم للسكن الميكروفون والاتصالات أنبوب. تفاصيل هيكل RMP يمكن تعديلها لظروف تجريبية مختلفة. الغرض من الثاني، أنبوب قطره أكبر هو السماح للميكروفون ضخمة نسبيا، ومهد لتوضع مزيد من وجهة قياس جامعة جنوب المحيط الهادئ دون الحد بشكل كبير من حساسية القياس. هذا الأنبوب الثاني يمكن القضاء إذا كان ليس من الضروري، وقسم التوسع يمكن أن يبنى في المهد. وجاء إنهاء كاتمة للصدى من البلاستيك اللين الذي كان ما يقرب من 2 إلى 3 أمتار في الطول.
لهذه التظاهرة، وكان محسن تصميم RMP لقياس تقلبات ضغط السطح تحت TURBulent الطبقة الحدودية دون التدرج الضغط streamwise، كما هو مبين في الشكل (2). وقد تم التخلص من الأنبوب الثاني. وقد لوحظت آثار اثنين من أطوال مختلفة من الأنبوب الأول. تم بناء الأنبوب الأول من الفولاذ المقاوم للصدأ مع قطرها الداخلي 0.5 ملم وقطرها الخارجي من 0.81 ملم. وكانت أطوال الأنبوب الأول 5.35 و10.40 سم، على التوالي. والقطر الداخلي للمدخل من قسم التوسع، والتي تأسست في المهد، وكان 0.5 ملم، وكان القطر الداخلي للخروج 1.25 ملم، والتي كانت متطابقه إلى القطر الداخلي للإنهاء تبديد. وكانت زاوية من قسم توسع 7 °. كان هناك ثقب في المهد بقطر 1.25 ملم من أجل ربط بسلاسة قسم التوسع مع انتهاء كاتمة للصدى. كان متصلا منطقة الاستشعار لثقب 1.25 مم من خلال عمودي حفرة 0.75 مم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد التجارب
الإعداد 2. تجربة
3. معايرة
والمعايرة لها ثابتة،
.
. لاحظ أن ضغط الصوت السلاسل الزمنية،
، هو أيضا تقلبات الضغط على الصنبور من الشرطة العسكرية الملكية.
، وحساسية الميكروفون،
.
. لاحظ أن حساسية الميكروفون،
، ينبغي أن تقدم من قبل الشركة المصنعة.
، من
. حساب الكثافة الطيفية السيارات،
، من
. حساب الكثافة عبر الأطياف،
، ما بين .jpg و"/> و
. يتم تحديد كثافة السيارات الطيفية وكثافة عبر الأطياف التي كتبها Bendat وبييرسول 19.
.
، حيث تمثل النجمة المتقارن معقدة. 4. الحصول على البيانات
من RMP مع نظام الحصول على البيانات. استخدام تردد المسح من 40،000 هرتز. استخدام مدة الاستيلاء على 64 ثانية. الصورة = "jove_title"> 5. معالجة المعلومات
، يقاس الميكروفون في الشرطة العسكرية الملكية كما
.
من تذبذب ضغط السطح كما
، أين
هو كثافة السيارات الطيفية لتقلب ضغط الصوت تقاس الميكروفون في الشرطة العسكرية الملكية
. الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وأظهرت نتائج المعايرة من تصميمين RMP تمثيلية في هذا القسم. أول واحد يستخدم أنبوب الرئيسي 5.35 سم، والثانية استخدام أنبوب الابتدائي 10.4 سم. لإنهاء المبددة هي 4.75 مترا لكل من خطط إدارة المبردات.
يظهر الترابط بين تقلبات الضغط يقاس الميكروفون في الشرطة العسكرية الملكية والميكروفون الإشارة في الشكل (3). وتشير البيانات إلى قيمة التماسك...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هناك حاجة إلى قياس USP في تجارب نفق الرياح للعديد من التطبيقات المتعلقة بالصوتيات الهوائية والاهتزازات الناجمة عن التدفق. بالمقارنة مع الطرق الحالية ، مثل أجهزة الاستشعار المدمجة المثبتة على التدفق ، أو PSP ، أو الأغشية الاهتزازية ، تسمح الطريقة الموضحة هنا بقياسات دقيقة بحساسية عالية للتقلبات الكبيرة على نطاق واسع من الترددات. والأهم من ذلك ، أنه يوفر أيضا طريقة لقياسات USP باستخدام منطقة استشعار صغيرة تقلل من تأثيرات المتوسط المكاني الموصوفة بواسطة Corcos21. بالإضافة إلى ذلك ، تسمح الطريقة بالتباعد القريب بي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
وقدم هذا البحث من الممكن بتمويل من مكتب الولايات المتحدة للبحوث البحرية في إطار منحة رقم N000141210337، ديبورا Nalchajian ورونالد جوسلين.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| ميكروفون | ACO Pacific (http://www.acopacific.com/) | 7016 | يستخدم لقياس ضغط الصوت ومعايرة RMP كمرجع. |
| ميكروفون | نولز (http://www.knowles.com/eng) | FG-23629-C36 | يستخدم لقياس تذبذب الضغط كجزء من RMP. |
| Microbore Tubing | Saint-gobain (http://www.biopharm.saint-gobain.com/en/index.asp) | Tygon ND 100-80 | تستخدم لتبديد الموجات الصوتية كإنهاء تبديد. |
| للأنابيب تحت الجلد | (http://www.microgroup.com/) | 304H21RW | تستخدم لتوصيل الصنبور السطحي والسماح لتذبذب ضغط السطح بالحناء إلى الميكروفون في RMP في شكل صوت. |
| للأنابيب تحت الجلد | (http://www.microgroup.com/) | 304H14H | تستخدم لتقليل التأثير المشتت والسماح لتذبذب ضغط السطح بالحناء إلى الميكروفون في RMP في شكل صوت. |
| زجاج شبكي | Plaskolite (http://www.plaskolite.com/) | 1X76204A | يستخدم لصنع الحوامل التي يمكنها توصيل الأنبوب والميكروفون ل RMP. |
| هيكل الحصول على البيانات | الأدوات الوطنية (http://www.ni.com/) | PXI-1006 | للحصول على البيانات. |
| قناة الحصول على البيانات | الأدوات الوطنية (http://www.ni.com/) | PXI-4472 | للحصول على البيانات. |
| مولد الوظيفة | thinkSRS (http://www.thinksrs.com/) | DS360 | لتوليد إشارة ضوضاء بيضاء. |
| مكبس ب & K (http://www.bksv.com/) | 4228 | لتوليد موجات جيبية بتردد ثابت والتي سيتم استخدامها لمعايرة الميكروفون المرجعي. | |
| مكبر الصوت | ماكي (http://www.mackie.com/index.html) | HD1531 | يستخدم لتحويل إشارة الضوضاء البيضاء الكهربائية إلى صوت. إنه مصدر الصوت لمعايرة RMP. |
| MatLab | Mathworks (http://www.mathworks.com/) | تستخدم لمعالجة البيانات التجريبية. | |
| أدوات LabVIEW الوطنية (http://www.ni.com/) | المستخدمة في الأجهزة للحصول على البيانات وتسجيل البيانات. |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن