원격 프로브를 사용하여 마이크 비정상 면압 측정

이 실험 방법의 전반적인 목표는 유체 흐름에 잠긴 물체의 표면에서 난류로 인한 압력 변동에 대한 높은 공간 해상도 측정을 수행하는 것입니다. 이 방법은 유체 역학, 공기 음향 및 흐름 유도 구조 진동 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있으며, 예를 들어 작은 길이의 스케일로 난류 운동에 의해 유도되는 불안정한 표면 압력의 공간 및 시간 특성과 같은 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 원격 마이크 프로브는 광범위한 주파수에서 상대적으로 높은 공간 분해능으로 불안정한 표면 압력 필드의 특성에 대한 자세한 정보를 제공할 수 있습니다.

원격 마이크 프로브를 구성하여 실험을 준비합니다. 이를 위해서는 몇 가지 구성 요소가 필요합니다. 이 중 가장 중요한 것은 관심 주파수에 민감한 소형 마이크입니다.

나머지 구성 요소의 크기는 프로브의 원하는 감도와 주파수 응답에 따라 다릅니다. 이 프로브는 내경이 50mm 인 스테인리스 스틸 튜브를 사용합니다. 또한 내경이 1.25mm인 긴 부드러운 튜빙이 필요합니다.

맞춤형으로 절단하고 뚫은 플렉시 유리 조각이 마이크 거치대 역할을 합니다. 크래들의 한쪽에는 스테인레스 스틸 튜브를 수용 할 수있는 구멍이 있습니다. 요람의 반대쪽 끝에는 또 다른 구멍이 있습니다.

그것은 같은 축을 따라 있으며 부드러운 튜브를 수용합니다. 이 두 구멍은 플렉시 유리를 통해 연결됩니다. 상단에는 두 개의 동심원 구멍이 있습니다.

더 큰 외부 구멍은 마이크를 고정합니다. 더 작은 내부 구멍이 캐비티에 접근합니다. 이 단면은 요람 건설에 대한 지침을 제공합니다.

측면 구멍 직경을 일치시키는 데 필요한 테이퍼는 스테인리스강 튜브의 입구 근처에 있습니다. 구성 요소를 크래들에 부착할 수 있도록 에폭시를 준비하십시오. 마이크를 가져와서 다이어프램이 크래들을 향하도록 방향을 잡고 제자리에 장착합니다.

제자리에 있으면 에폭시를 바르고 제자리에 고정하십시오. 그런 다음 에폭시로 고정하기 전에 스테인리스 스틸 튜브를 구멍에 삽입합니다. 같은 방법으로 소프트 튜브를 제자리에 부착합니다.

부드러운 튜브의 다른 쪽 끝에서 플러그를 사용하여 튜브를 밀봉합니다. 모든 요소가 크래들에 부착되면 이 프로브는 실험에 사용할 준비가 된 것입니다. 다음으로, 실험을 위해 모델 표면으로 주의를 돌립니다.

이 데모에서는 준비된 측정 지점이 있는 평판을 사용합니다. 측정 지점에는 표면에 수직인 관통 구멍이 있어야 합니다. 구멍은 프로브에 있는 스테인리스 스틸 튜브의 외경을 가져야 합니다.

실험을 위해 풍동에 모델 표면을 장착합니다. 다음으로, 측정 구멍의 모델 표면에 부착할 마이크 프로브를 가져옵니다. 표면 후면에서 마이크 프로브의 스테인리스 스틸 튜브를 구멍에 끼웁니다.

튜브 개구부는 측정 표면과 같은 높이에 있어야 합니다. 측정 부위 반대쪽에 에폭시를 도포하여 튜브를 제자리에 고정합니다. 마이크 프로브를 제자리에 놓고 음향 폼으로 둘러싸서 기생 소음이 시스템을 오염시키는 것을 방지합니다.

다음으로, 프로브의 부드러운 무반향관으로 작업합니다. 닫힌 끝을 풍동의 테스트 섹션에서 밖으로 옮깁니다. 음향 패널로 둘러싸서 주변과 격리하십시오.

프로브로 돌아가서 마이크를 저잡음 증폭기의 입력에 연결합니다.amp풍동의 기술 섹션 외부에 있습니다. 다음으로 터널 외부의 전자 장치로 이동합니다. 저잡음 증폭기는 데이터 수집 시스템에 연결됩니다.

앰프의 게인을 10으로 설정합니다. 원격 마이크 프로브를 보정하려면 여러 가지 장비가 필요합니다. 첫 번째 단계에서는 피스톤 폰과 함께 주파수 독립적 응답이 있는 고품질 레퍼런스 마이크를 사용합니다.

또한 출력이 데이터 수집 시스템에 연결된 증폭기가 있어야 합니다. 마이크를 앰프의 입력에 연결하고 입력 및 출력 게인을 10데시벨로 설정합니다. 다음으로 피스톤 폰을 가져옵니다.

측정을 위해 피스톤 폰에 마이크를 삽입합니다. 준비가 되면 피스톤 폰을 켭니다. 데이터 수집 시스템으로 전환하여 데이터 수집 빈도와 샘플 수를 설정합니다.

레퍼런스 마이크에서 전압을 획득하고 저장하여 교정 상수를 계산하기 시작합니다. 보정 상수가 확인되면 피스톤 전화기에서 마이크를 제거합니다. 이제 마이크를 모델 표면으로 이동하고 홀더를 사용하여 압력 변동이 측정될 프로브 튜브 위의 표면에 수직으로 마이크를 배치합니다.

마이크를 프로브 탭의 중앙과 그 위로 1mm 정렬합니다. 다음 단계에서는 함수 발생기에 연결된 내부 증폭기가 있는 확성기가 필요합니다. 확성기를 모델 표면 근처와 마이크에서 2.5m 떨어진 곳에 장착합니다.

스피커는 꺼져 있어야 하고 원뿔은 모델의 표면을 향해야 합니다. 풍동 밖에서는 함수 생성기로 작업합니다. 전원을 켜고 백색 노이즈 옵션을 사용하여 음향 신호를 제공하십시오.

확성기로 돌아가서 amp최소한입니다. 그런 다음 확성기를 켜고 손상 없이 가능한 한 높게 볼륨을 조정하십시오. 데이터 수집 시스템으로 돌아갑니다.

프로브와 레퍼런스 마이크의 전압 출력에서 시계열 데이터를 수집하고 저장합니다. 보정은 이 절차에서 가장 중요한 단계입니다. 성공을 보장하려면 모형을 사용하여 전달 함수를 예측하고 이를 실험 결과와 비교하십시오.

또한 레퍼런스 마이크와 라우드 스피커를 포함한 고품질 장치를 사용하십시오. 이것은 원격 마이크 프로브에서 측정된 압력 변동과 주파수의 함수인 기준 마이크 사이의 일관성에 대한 플롯입니다. 이 프로브 시스템에는 5.35cm 길이의 1차 튜브가 있습니다.

비교를 위해 이 프로브에는 10.4cm 길이의 1차 튜브가 있습니다. 일관성은 관심 주파수 범위에서 0.97 이상입니다. 이 플롯은 동일한 두 프로브의 전달 함수의 크기입니다.

파란색 곡선은 실험 결과입니다. 녹색 곡선은 이론적인 예측입니다. 동적 응답의 예측은 대부분의 주파수 범위에서 정확합니다.

프로브의 작은 수차는 중간 및 높은 주파수에서 불일치를 설명할 수 있습니다. 데이터와 얼굴 이동의 기울기에 대한 예측을 비교한 결과, 예측값이 약간 과대 평가된 것으로 나타났습니다. 이는 튜브 길이 측정의 작은 오류 또는 온도 변화 때문일 수 있습니다.

이 플롯에서 밝은 회색 띠는 다양한 레이놀즈 수에서 이전 표면 압력 스펙트럼 데이터의 범위를 나타냅니다. 데이터 포인트는 원격 마이크 프로브를 사용한 측정값을 나타냅니다. 측정값은 출판된 문헌에서 관찰된 측정값의 분포 내에 있습니다.

일단 마스터하면 단일 원격 마이크 프로브의 보정이 제대로 수행되면 5분 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 원격 마이크 프로브에 대한 최고의 일관성을 얻기 위해 다양한 라우드 스피커 볼륨으로 보정을 반복하는 것이 중요합니다. 이 개발 이후, 이 기술은 연구자들이 복잡한 유동 조건에서 큰 곡률과 제한된 간격을 가진 표면에 대한 압력 변동의 특성을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.

높은 볼륨의 백색 소음을 생성하는 시끄러운 스피커로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있습니다. 이 절차를 수행하는 동안 소음 음소거 헤드폰을 사용하는 것과 같은 예방 조치를 잊지 마십시오. 이 비디오를 시청한 후에는 원격 마이크 프로브를 빌드, 설정 및 보정하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.