وقياس الضغط متقلب السطحية باستخدام ميكروفون التحقيق عن بعد

الهدف العام لهذه الطريقة التجريبية هو إجراء قياس عالي الدقة المكانية لتقلبات الضغط الناجمة عن الاضطراب على أسطح الأجسام المغمورة في تدفقات السوائل. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال ديناميكيات السوائل ، والصوتيات الهوائية ، واهتزازات الهيكل الناجمة عن التدفق ، مثل الخصائص المكانية والزمانية للضغط السطحي غير المستقر الناجم عن الحركات المضطربة ذات المقاييس الصغيرة الطول. يمكن أن يوفر مسبار الميكروفون البعيد معلومات مفصلة عن خصائص مجالات ضغط السطح غير المستقرة ، مع دقة مكانية عالية نسبيا على نطاق واسع من الترددات.

استعد للتجارب عن طريق إنشاء مسبار الميكروفون البعيد. هذا يتطلب عدة مكونات. من بين هذه الميكروفون الصغير الحساس للترددات ذات الاهتمام.

يعتمد حجم المكونات المتبقية على الحساسية المطلوبة واستجابة التردد للمسبار. يستخدم هذا المسبار طول أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ بقطر داخلي نصف ملليمتر. كما يتطلب قطعة طويلة من الأنابيب الناعمة ، بقطر داخلي 1.25 ملم.

قطعة زجاج شبكي مقطوعة ومحفورة حسب الطلب بمثابة مهد الميكروفون. على جانب واحد من المهد ، يوجد ثقب لاستيعاب أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ. على الطرف الآخر من المهد ، يوجد ثقب آخر.

إنه على نفس المحور ويستوعب الأنبوب الناعم. يتم توصيل هذين الفتحتين من خلال زجاج شبكي. في الأعلى ، هناك نوعان من الثقوب متحدة المركز.

الفتحة الخارجية الأكبر ستحمل الميكروفون. يصل الثقب الداخلي الأصغر إلى التجويف. يوفر هذا المقطع العرضي دليلا لبناء المهد.

لاحظ أن المستدقة المطلوب لمطابقة أقطار الفتحة الجانبية بالقرب من مدخل أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ. جهز الايبوكسي لربط المكونات بالمهد. احصل على الميكروفون ووجهه مع الحجاب الحاجز الذي يشير إلى الحامل ، ووضعه في موضعه.

عندما يكون في موضعه ، ضع الإيبوكسي لإصلاحه في مكانه. بعد ذلك ، أدخل أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ في الفتحة المصنوعة له قبل تثبيته بالإيبوكسي. قم بتوصيل الأنبوب الناعم في موضعه بنفس الطريقة.

في الطرف الآخر من الأنبوب الناعم ، استخدم سدادة لإغلاق الأنبوب. مع جميع العناصر المرفقة بالمهد ، يكون هذا المسبار جاهزا للاستخدام في التجربة. بعد ذلك ، وجه الانتباه إلى سطح النموذج للتجربة.

يستخدم هذا العرض التوضيحي لوحة مسطحة مع نقاط قياس معدة. عند نقطة القياس ، يجب أن يكون هناك ثقب عمودي على السطح. يجب أن يكون للثقب القطر الخارجي لأنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ في المسبار.

للتجربة ، قم بتركيب سطح النموذج في نفق الرياح. بعد ذلك ، احصل على مسبار ميكروفون لتثبيته على سطح النموذج عند فتحة القياس. من الجزء الخلفي من السطح ، قم بربط أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ لمسبار الميكروفون في الفتحة.

يجب أن تكون فتحة الأنبوب متدفقة مع سطح القياس. ضع الايبوكسي على الجانب المقابل لموقع القياس لتثبيت الأنبوب في مكانه. مع وضع مسبار الميكروفون في موضعه ، قم بإحاطته برغوة صوتية لمنع الضوضاء الطفيلية من تلويث النظام.

بعد ذلك ، اعمل مع الأنبوب عديم الصدى الناعم من المسبار. حرك الطرف المغلق خارج قسم الاختبار في نفق الرياح. قم بإحاطته بألواح صوتية لعزله عن محيطه.

مرة أخرى عند المسبار ، قم بتوصيل الميكروفون بمدخلات مضخم صوت منخفض الضوضاء ، والذي يقع خارج القسم التقني لنفق الرياح. بعد ذلك ، انتقل إلى الإلكترونيات خارج النفق. يتم توصيل مكبر الصوت منخفض الضوضاء بنظام الحصول على البيانات.

اضبط كسب مكبر الصوت على عشرة. تتطلب معايرة مسبار الميكروفون عن بعد عدة قطع من المعدات. في المرحلة الأولى ، استخدم ميكروفونا مرجعيا عالي الجودة مع استجابة مستقلة عن التردد ، جنبا إلى جنب مع هاتف المكبس.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون هناك مكبر للصوت مع إخراجه متصل بنظام الحصول على البيانات. قم بتوصيل الميكروفون بمدخل مكبر الصوت ، واضبط كسب الإدخال والإخراج على عشرة ديسيبل. بعد ذلك ، احصل على هاتف المكبس.

أدخل الميكروفون في هاتف المكبس للقياس. عندما تصبح جاهزا ، قم بتشغيل هاتف المكبس. انتقل إلى نظام الحصول على البيانات لضبط تكرار الحصول على البيانات وعدد العينات.

ابدأ في الحصول على الجهد وحفظه من الميكروفون المرجعي لحساب ثابت المعايرة. بمجرد تحديد ثابت المعايرة، قم بإزالة الميكروفون من هاتف المكبس. الآن ، انقل الميكروفون إلى سطح النموذج ، واستخدم حاملا لوضع الميكروفون بشكل عمودي على السطح فوق أنبوب المسبار ، حيث سيتم قياس تذبذب الضغط.

قم بمحاذاة الميكروفون مع مركز صنبور المسبار ، ومليمتر واحد فوقه. تتطلب الخطوات التالية مكبر صوت بصوت عال مع مكبر صوت داخلي متصل بمولد وظائف. قم بتركيب مكبر الصوت بالقرب من سطح النموذج وعلى بعد 2.5 متر من الميكروفون.

يجب أن تكون مكبر الصوت مغلقا ويجب توجيه المخروط نحو سطح النموذج. خارج نفق الرياح ، اعمل مع مولد الوظيفة. قم بتشغيله واستخدم خيار الضوضاء البيضاء لتوفير الإشارة الصوتية.

ارجع إلى مكبر الصوت وتأكد من أن التضخيم في الحد الأدنى. بعد ذلك ، قم بتشغيل مكبر الصوت واضبط مستوى الصوت على أعلى مستوى ممكن دون التسبب في ضرر. العودة إلى نظام الحصول على البيانات.

احصل على بيانات السلاسل الزمنية وحفظها من مخرجات الجهد للمسبار والميكروفونات المرجعية. المعايرة هي الخطوة الأكثر أهمية في هذا الإجراء. لضمان النجاح ، استخدم نموذجا للتنبؤ بوظيفة النقل ومقارنتها بالنتائج التجريبية.

بالإضافة إلى ذلك ، استخدم أجهزة عالية الجودة ، بما في ذلك الميكروفون المرجعي ومكبر الصوت بصوت عال. هذه مخططات للتماسك بين تقلبات الضغط كما تم قياسها في مسبار الميكروفون البعيد والميكروفون المرجعي كدالة للتردد. يحتوي نظام المسبار هذا على أنبوب أساسي بطول 5.35 سم.

للمقارنة ، يحتوي هذا المسبار على أنبوب أساسي بطول 10.4 سم. التماسك أعلى من 0.97 في نطاق التردد ذي الاهتمام. هذه المخططات هي بحجم وظائف النقل من نفس المجسين.

المنحنيات الزرقاء هي نتائج التجربة. المنحنيات الخضراء هي تنبؤات نظرية. تنبؤات الاستجابة الديناميكية دقيقة عبر معظم مدى التردد.

قد تفسر الانحرافات الصغيرة في المسبار الخلافات عند الترددات المتوسطة والعالية. تكشف مقارنة البيانات والتنبؤات الخاصة بمنحدر تحول الوجه أن التنبؤات هي تقديرات مبالغ فيها طفيفة. قد يكون هذا بسبب أخطاء صغيرة في قياسات أطوال الأنابيب ، أو بسبب التغيرات في درجات الحرارة.

في هذا المخطط ، يمثل النطاق الرمادي الفاتح نطاق بيانات أطياف ضغط السطح السابقة بأرقام رينولدز المختلفة. تمثل نقاط البيانات القياسات باستخدام مجسات الميكروفون عن بعد. القياسات ضمن انتشار القياسات التي لوحظت في الأدبيات المنشورة.

بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء معايرة مسبار ميكروفون بعيد واحد في خمس دقائق إذا تم إجراؤه بشكل صحيح. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم تكرار المعايرة مع أحجام مختلفة من مكبرات الصوت للحصول على أعلى تناسق لمسبار الميكروفون البعيد. بعد هذا التطور ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين لاستكشاف خصائص تقلبات الضغط على الأسطح ذات الانحناء الكبير والتباعد المحدود في ظل ظروف التدفق المعقدة.

يمكن أن يكون العمل مع مكبرات الصوت العالية التي تولد ضوضاء بيضاء عالية الحجم خطيرا للغاية. لا تنس الاحتياطات، مثل استخدام سماعات الرأس لكتم صوت الضوضاء أثناء تنفيذ هذا الإجراء. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إنشاء مسبار ميكروفون عن بعد وإعداده ومعايرته.