Waiting
Login-Verarbeitung ...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

وقياس الضغط متقلب السطحية باستخدام ميكروفون التحقيق عن بعد

Published: December 3, 2016 doi: 10.3791/53627

Introduction

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

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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. إعداد التجارب

  1. اختيار الميكروفون المناسب لبناء الشرطة العسكرية الملكية. استخدام النطاق الترددي للميكروفون ضمن نطاق الترددات من الفائدة.
    ملاحظة: في هذه التجربة، وتقلبات الضغط بين 100 و 10000 هرتز هي من الفائدة. نطاق الترددات قياس الميكروفون المحدد من 100 إلى 10،000 هرتز. يجب أن يكون حجم ميكروفون صغير بقدر الإمكان، على الرغم من عدم وجود معايير محددة لحجم.
  2. تقدير حساسية واستجابة التردد من نظام RMP باستخدام المنهج التحليلي موضح في الملحق. ضبط حساسية واستجابة التردد من الشرطة العسكرية الملكية من خلال تغيير أبعاد الأنابيب والهياكل.
  3. استخدام DREMEL لخفض الداخلي قطرها أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 0.5 مم إلى 5.25 سم قطعة طويلة.
  4. مع مقص، وقطع 1.25 ملم الداخلي قطرها أنبوب لينة إلى 4.75 م قطعة طويلة.
  5. استخدام آلة طحن لقطع قطعة من زجاجي فيمكعباني شبيه بالمكعب. يجب أن يكون الطول والعرض، والارتفاع من متوازي المستطيلات 2.54 سم، 1.27 سم، و1.27 سم، على التوالي.
  6. الحفر مع 0.81 و 2 و 2.56، و 0.76 أقطار ملم على مهد زجاجي، كما هو مبين في الشكل 2.
  7. استخدام الحفر إبرة لجعل القسم تفتق من مهد زجاجي، كما هو مبين في الشكل 2.
  8. بحث عن حساسية الميكروفون في دليل المقدمة من قبل الشركة المصنعة، أو معايرة الميكروفون باستخدام طريقة عرضه وونغ (18).
  9. مقعد الميكروفون في مهد زجاجي، كما هو مبين في الشكل 2، وتثبيت الميكروفون باستخدام الايبوكسي.
  10. توصيل أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ وأنبوب لينة إلى مهد زجاجي واصلاحها مع مادة لاصقة.
  11. حفر حفرة بقطر 0.81 ملم عموديا على سطح النموذج في موقف القياس.

الإعداد 2. تجربة

  1. تدفق جبل أنابيب الصلب غير القابل للصدأ الأساسية للأجهزة الاستشعار هذه الخطط إلى سطح النموذج وإضافة الايبوكسي لإصلاح أنابيب الصلب غير القابل للصدأ لسطح النموذج الآخر، كما هو مبين في الشكل 2.
  2. تحيط RMP مع رغوة الصوتية لمنع الضوضاء الطفيلية من تلويث النظام.
  3. توجيه جميع الأسلاك الكهربائية من قسم اختبار النفق.
  4. مسار أنبوب كاتمة للصدى لينة من قسم اختبار النفق.
  5. وربط نهاية الأنبوب كاتمة للصدى ناعمة لمحول الضغط من أجل الحصول على قياسات ضغط ثابت يعني في وقت واحد مع الضغط غير مستقرة.
  6. ربط RMP إلى مكبر للصوت منخفضة الضوضاء وبيانات نظام الاستحواذ.
  7. ضبط عامل كسب من مكبر للصوت إلى 10. لاحظ أنه يمكن تغيير قيمة عامل كسب من حالة إلى أخرى.

3. معايرة

  1. اختيار الميكروفون المرجعية التي هي ذات جودة عالية، ولها حساسية مستقلة التردد.
  2. ربط الجزئي إشارةالهاتف لمدخلات مكبر للصوت وربط مخرجات مكبر للصوت لنظام الحصول على البيانات.
  3. تعيين كل المكاسب المدخلات وزيادة الانتاج من مكبر للصوت إلى 10 ديسيبل. لاحظ أن عامل كسب يمكن أن تختلف في ظل ظروف مختلفة للقياس.
  4. إدراج ميكروفون إشارة إلى pistonphone، كما هو مبين في الشكل التكميلي.
  5. بدوره على pistonphone.
  6. ضبط وتيرة اكتساب إلى 4000 هرتز.
  7. تعيين عدد العينات التي 240،000.
  8. اكتساب وحفظ الجهد الناتج من الميكروفون المرجعية.
  9. حساب ثابت معايرة الميكروفون المرجعية. ثابت المعايرة، C المرجع، هو نسبة الانحراف المعياري للضغط المنتجة pistonphone الصوت إلى الانحراف المعياري من الجهد الناتج من الميكروفون المرجعية.
  10. تكرار عملية المعايرة (الخطوات 3.8 و 3.9) عدة مرات. استخدام القيمة المتوسطة، C المرجع، وثابت المعايرة.
  11. <لى> ضع ميكروفون إشارة عموديا على سطح صلب على الذي يقاس تقلب الضغط، كما هو مبين في الشكل 1.
  12. محاذاة وسط ميكروفون إشارة مع الصنبور الشرطة العسكرية الملكية. استخدام المسافة بين الميكروفون المرجعية والاستفادة من الشرطة العسكرية الملكية من 1 ملم.
  13. وضع مكبر الصوت على مقربة من نموذج الاختبار. استخدام المسافة بين مكبر الصوت والميكروفون من 2.5 متر لهذه القياسات.
  14. توصيل مكبر الصوت إلى مولد وظيفة وتشغيل مولد وظيفة.
  15. استخدام الخيار "الضوضاء البيضاء" مولد وظيفة لتوفير إشارة الصوتية المطلوبة وتعيين جذر يعني الجهد مربع، والخامس جذر تربيعي، إلى 0.4 V.
  16. ضبط مستوى الصوت من مكبر الصوت إلى الحد الأدنى.
  17. تشغيل مكبر الصوت.
  18. ضبط مستوى الصوت من مكبر الصوت مكبر للصوت على أعلى مستوى ممكن دون الإضرار المتكلم. لاحظ أن معظم المتحدثين لديهم ضوء مؤشر للتحذير عشرالبريد المستخدم في حالة السعة الإخراج هو أعلى من المعدل المتحدث.
  19. اكتساب وحفظ بيانات السلاسل الزمنية من نواتج الجهد من كلا الميكروفون المرجعية وRMP باستخدام تردد المسح من 40،000 هرتز لمدة 60 ثانية.
  20. حساب قيم الوقت سلسلة من تذبذب ضغط الصوت، الذي تم إنشاؤه بواسطة مكبر الصوت وظيفة المولد ويقاس ميكروفون المرجعية. هذا هو ببساطة نتاج الجهد الناتج السلاسل الزمنية من الميكروفون إشارة، المعادلة 3 والمعايرة لها ثابتة، المعادلة 4 . المعادلة 5 . لاحظ أن ضغط الصوت السلاسل الزمنية، المعادلة 6 ، هو أيضا تقلبات الضغط على الصنبور من الشرطة العسكرية الملكية.
  21. حساب السلاسل الزمنية ضغط الصوت تقلب يقاس الميكروفون في لRMP ق نتاج الجهد الناتج السلاسل الزمنية من الشرطة العسكرية الملكية، المعادلة 7 ، وحساسية الميكروفون، المعادلة 8 . المعادلة 9 . لاحظ أن حساسية الميكروفون، المعادلة 8 ، ينبغي أن تقدم من قبل الشركة المصنعة.
  22. حساب الكثافة الطيفية السيارات، معادلة 10 ، من معادلة 11 . حساب الكثافة الطيفية السيارات، معادلة 12 ، من معادلة 13 . حساب الكثافة عبر الأطياف، معادلة 14 ، ما بين .jpg و"/> و معادلة 11 . يتم تحديد كثافة السيارات الطيفية وكثافة عبر الأطياف التي كتبها Bendat وبييرسول 19.
  23. حساب وظيفة نقل كما معادلة 15 .
  24. حساب وظيفة التماسك كما معادلة 16 ، حيث تمثل النجمة المتقارن معقدة.
  25. إزالة الميكروفون المرجعية.
  26. إيقاف تشغيل مكبر الصوت وظيفة المولد.
  27. إزالة مكبر الصوت.

4. الحصول على البيانات

  1. تشغيل نفق الرياح.
  2. سجل الناتج الجهد السلاسل الزمنية، معادلة 17 من RMP مع نظام الحصول على البيانات. استخدام تردد المسح من 40،000 هرتز. استخدام مدة الاستيلاء على 64 ثانية.
  3. إيقاف تشغيل نفق الرياح.

الصورة = "jove_title"> 5. معالجة المعلومات

  1. حساب تقلبات ضغط الصوت، معادلة 18 ، يقاس الميكروفون في الشرطة العسكرية الملكية كما معادلة 19 .
  2. حساب الكثافة الطيفية السيارات، معادلة 20 من تذبذب ضغط السطح كما معادلة 21 ، أين معادلة 22 هو كثافة السيارات الطيفية لتقلب ضغط الصوت تقاس الميكروفون في الشرطة العسكرية الملكية معادلة 18 .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

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 بالقرب من وحدة وعلى نطاق واسع من الترددات. على ترددات فوق 10 كيلو هرتز، يبقى التماسك بشكل عام عالية، ولكن تماسك قطرات متقطعة في بعض الترددات. وأحد أسباب ذلك هو أن الصوت التي تم إنشاؤها بواسطة مكبر الصوت منخفض نسبيا عند هذه الترددات. قد يؤدي هذا أيضا من انخفاض حساسية الشرطة العسكرية الملكية في الترددات العالية. الخلفية والضجيج الكهربائي يمكن أن يؤدي إلى فقدان التماسك. قيمة التماسك منخفضةيشير إلى أن تقلبات الضغط يقاس الميكروفون في الشرطة العسكرية الملكية والميكروفون تكون مرجعا وليس ارتباطا قويا. في هذه الدراسة، والتماسك أعلى من 0.97 في مدى التردد من الفائدة.

ويبين الشكل (4) وحجم نقل وظيفة التي تم الحصول عليها على حد سواء بالتجربة وتحليلي. المنهج التحليلي دقيقة في التنبؤ الاستجابة الديناميكية في معظم أنحاء نطاق الترددات. ويفترض أن الخلافات في النطاقات المتوسطة وعالية التردد لتكون نتيجة الانحرافات الصغيرة في الشرطة العسكرية الملكية، مثل الأزيز أو عدم التطابق طفيفة في تقاطعات الأنابيب.

ترتبط التذبذبات في وظيفة حجم نقل على ترددات بين 100 هرتز و 500 هرتز إلى الانعكاسات الصوتية إلى إنهاء كاتمة للصدى أطول. هذه هي عادة بناء على أمر من 1 أو 2 ديسيبل في الحجم. الانعكاسات الصوتية داخل العلاقات العامةأنبوب imary جلية في التذبذبات على ترددات أعلى.

ويبين الشكل 5 مرحلة التحول من وظائف النقل. المنهج التحليلي يغالي قليلا المنحدر من مرحلة التحول. على الرغم من حالة عدم اليقين في القياس، وهي عبارة عن 1.6٪، يمكن أن يؤدي إلى التناقض، ويعتبر هذا المبالغة أن يكون ناجما عن الأخطاء الصغيرة في أطوال أنبوب يقدر أو تغيرات درجة الحرارة، والتي سوف تؤثر على سرعة الصوتية المطبقة في المنهج التحليلي بسبب الاتجاه مستمر.

تم الحصول عليها القياسات جامعة جنوب المحيط الهادئ في تدفق طبقة الحدود المضطربة لوحة مسطحة. وقد تم اختيار هذه الطريقة لهذه الاتصالات بسبب بساطة الإعداد التجريبية ولأن مجموعة كبيرة من البيانات لجامعة جنوب المحيط الهادئ وجود للطبقة حدود لوحة مسطحة. كثافة السيارات الطيفية يقاس الشرطة العسكرية الملكية في عدة قيم رينولدوتظهر الصورة رقم في الشكل (6). وتم تطبيع الأطياف ضغط من قبل جدار القص، وسمك الإزاحة، وسرعة تدفق موحدة. تحتوي المنطقة الرمادية الخفيفة كافة البيانات من المجموعات البحثية المختلفة، وقد تم تجميعها من قبل جودي 20. تمثل الفرقة رمادية داكنة أطياف الضغط التي تتوافق مع أرقام رينولدز كبيرة جدا. القياسات الحالية هي في انتشار قياسات لوحظ في الدراسات السابقة وتبين أن الاتجاه المتوقع لحجم تناقص مع عدد رينولدز، كما هو مبين من قبل جودي. لاحظ أيضا أن أطياف الضغط المقاس لا تحتوي على أي من القمم التوافقية التي توجد في وظيفة نقل، مما يدل على أن وظيفة المعايرة التي تعتمد على تردد دقيقة تم تطبيق.

شكل 1
الشكل 1:. تخطيطي للهيكل الشرطة العسكرية الملكية والإعداد ويبين التخطيطي للمنتديات العامة حسن الجوار من الشرطة العسكرية الملكية. تفاصيل RMP يمكن تعديلها لتحسين تصميم لشروط القياس المختلفة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: أبعاد والإعداد للRMP تستخدم لقياس ضغط السطح تحت طبقة الحدود المضطربة الكنسي في هذه الدراسة وتصميم RMP تستخدم لهذا القياس هو مختلف قليلا عن هيكل هو مبين في الشكل أدرج قسم التوسع في المهد. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

/53627/53627fig3.jpg "/>
الشكل (3): وظائف التناسق من أجل خطط إدارة المبردات مع مختلف أطوال أنبوب الأول (يسار) 5.35 سم الأنبوب الأول و (الحق) أنبوب 10.40 سم الأول. محور س هو التردد في هرتز، والمحور ص هو قيمة التماسك. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4: حجم وظائف نقل لخطط إدارة المبردات مع مختلف أطوال أنبوب الأول (يسار) 5.35 سم الأنبوب الأول و (الحق) أنبوب 10.40 سم الأول. يمثل المنحنى الأزرق النتائج التجريبية، في حين يمثل منحنى الأخضر التنبؤات النظرية. محور س هو التردد في هرتز، والمحور y هو حجم نقل وظيفة في ديسيبل.الهدف = "_ فارغة"> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الرقم 5: مرحلة التحول من وظائف نقل لخطط إدارة المبردات مع مختلف أطوال أنبوب الأول (يسار) 5.35 سم الأنبوب الأول و (الحق) أنبوب 10.40 سم الأول. يمثل المنحنى الأزرق النتائج التجريبية، ويمثل منحنى الأخضر التنبؤات النظرية. محور س هو التردد في هرتز، في حين أن المحور ص هو مرحلة التحول من وظيفة نقل في راد. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الشكل 6: كثافة السيارات الأطياف للضغط سطح تقاس خطط إدارة المبردات في إطار مختلف أرقام رينولدز. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

وقدم هذا البحث من الممكن بتمويل من مكتب الولايات المتحدة للبحوث البحرية في إطار منحة رقم N000141210337، ديبورا Nalchajian ورونالد جوسلين.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Microphone ACO Pacific (http://www.acopacific.com/) 7016 Used to measure the sound pressure and calibrate the RMP as a reference.
Microphone Knowles (http://www.knowles.com/eng) FG-23629-C36 Used to measure the pressure fluctuation as a part of the RMP.
Microbore Tubing Saint-gobain (http://www.biopharm.saint-gobain.com/en/index.asp) Tygon ND 100-80 Used to dissipate the sound waves as a dissipation termination.
Hypodermic Tubing MicroGroup (http://www.microgroup.com/) 304H21RW Used to connect the surface tap and allow the surface pressure fluctuation to convect to the microphone in the RMP in the form of sound.
Hypodermic Tubing MicroGroup (http://www.microgroup.com/) 304H14H Used to reduce the dissipative effect and allow the surface pressure fluctuation to convect to the microphone in the RMP in the form of sound.
plexiglass Plaskolite (http://www.plaskolite.com/) 1X76204A Used to make cradles which can connect the tubing and the microphone for the RMP.
Data acquisition chassis National Instruments (http://www.ni.com/) PXI-1006 For data acquisition.
Data acquisition channel National Instruments (http://www.ni.com/) PXI-4472 For data acquisiton.
Function generator thinkSRS (http://www.thinksrs.com/) DS360 To generate white noise signal.
Pistonphone B&K (http://www.bksv.com/) 4228 To generate sine waves with constant frequency which will be used to calibrate the reference microphone.
Loudspeaker Mackie (http://www.mackie.com/index.html) HD1531 Used to convert the electrical white noise signal into sound. It is the sound source for calibrating the RMP.
MatLab Mathworks (http://www.mathworks.com/) Used to process experimental data.
LabVIEW National Instruments (http://www.ni.com/) Used control the hardware for data acquisition and record the data.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Blake, W. K. Mechanics of Flow-induced sound and vibration. , Academic Press. Orlando, FL. (1986).
  2. Schloemer, H. Effects of pressure gradients on turbulent-boundary-layer wall-pressurefluctuations. J Acoust Soc Am. 42 (1), 93-113 (1967).
  3. Willmarth, W., Wooldridge, C. Measurements of fluctuating pressure at wall beneath a thick turbulent boundary layer. J Fluid Mech. 14 (2), 187-210 (1962).
  4. Gautschi, G. Piezoelectric Sensorics: Force, Strain, Pressure, Acceleration and Acoustic Emission Sensors, Materials and Amplifiers. , Springer. Berlin. (2002).
  5. Blake, W. K. A statistical description of pressure and velocity fields at the trailing edges of a flat strut. , David W. Taylor Naval Ship Research and Development Center. Report 4241 (1975).
  6. Huettenbrink, K. B. Lasers in Otorhinolaryngology. , Thieme. (2005).
  7. Bell, J. H., Schairer, E. T., Hand, L. A., Mehta, R. D. Surface Pressure Measurement using Luminescent Coatings. Annu Rev Fluid Mech. 33, 155-205 (2001).
  8. Englund, D., Richards, W. The infinite line pressure probe. ISA Transactions. 24 (2), 11-19 (1985).
  9. Bergh, H., Tijdeman, H. Theoretical and Experimental Results for the Dynamic Response of Pressure Measuring Systems. NRL Report TR F 238. National Aero-and Astronautical Research Inst. , Amsterdam. (1965).
  10. Perennes, S., Roger, M. Aerodynamic noise of a two-dimensional wing with high-lift devices. 4th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, , Toulouse. (1998).
  11. Leclercq, D., Bohineust, X. Investigation and modeling of the wall pressure field beneath a turbulent boundary layer at low and medium frequencies. J Sound Vibrat. 257 (3), 477-501 (2002).
  12. Franzoni, L. P., Elliott, C. M. An innovative design of a probe-tube attachment for a half in microphone. JASA. 104, 2903-2910 (1998).
  13. Arguillat, B., Ricot, D., Robert, G., Bailly, C. Measurements of the wavenumber-frequency spectrum of wall pressure fluctuations under turbulent flows. Collection of Technical Papers - 11th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. 1, 722-739 (2005).
  14. Yang, H., Sims-Williams, D., He, L. Unsteady pressure measurement with correction on tubing distortion. Unsteady Aerodynamics, Aeroacoustics and Aeroelasticity of Turbomachines. , Springer. Berlin. 521-529 (2006).
  15. Hoarau, C., Boree, J., Laumonier, J., Gervais, Y. Analysis of the wall pressure trace downstream of a separated region using extended proper orthogonal decomposition. Phys Fluids. 18 (5), 055107 (2006).
  16. Bilka, M. J., Paluta, M. R., Silver, J. C. Spatial correlation of measured unsteady surface pressure behind a backward-facing step. EXIF. 56 (2), (2015).
  17. Probsting, S., Gupta, A., Scarano, F., Guan, Y., Morris, S. C. Tomographic PIV for Beveled Trailing Edge Aeroacoustics. 20th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, , AIAA Paper (2014).
  18. Wong, G. Microphones and Their Calibration. Springer Handbook of Acoustics. , Springer. (2007).
  19. Bendat, J. S., Piersol, A. G. Random data: analysis and measurement procedures. , John Wiley & Sons. New York, NY. 2nd edition (1986).
  20. Goody, M. Empirical spectral model of surface pressure fluctuations. Am Instit Aero Astronaut. 42 (9), 1788-1794 (2004).
  21. Corcos, G. M. Resolution of pressure in turbulence. J Acoust Soc Am. 35 (2), 192-199 (1963).
  22. Tijdeman, H. On the propagation of sound waves in cylindrical tubes. J Sound Vibrat. 39 (1), 1-33 (1975).
  23. Iberall, A. S. Attenuation of oscillatory pressures in instrument lines. J Res Natl Bureau Stand. 45 (1), 85-108 (1950).
  24. Zwikker, C., Kosten, C. Sound Absorbing Materials. , Elsevier. Amsterdam. (1949).

Tags

الهندسة، العدد 118، الاضطراب والضغط متقلب السطح، القرار المكانية، استجابة التردد والاهتزاز، والتنبؤ التحليلي، وميكروفون، بعد التحقيق ميكروفون، والصوت الناجم عن الاضطراب، منطقة الاستشعار، الضغط الهيدروديناميكية، الموجة الصوتية، والكثافة عبر الطيفية للضغط سطح غير ثابت والتماسك، الطيفية كثافة الطاقة
وقياس الضغط متقلب السطحية باستخدام ميكروفون التحقيق عن بعد
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Guan, Y., Berntsen, C. R., Bilka, M. More

Guan, Y., Berntsen, C. R., Bilka, M. J., Morris, S. C. The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe. J. Vis. Exp. (118), e53627, doi:10.3791/53627 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter