Diese Forschung wurde ermöglicht durch Mittel aus dem US Office of Naval Research unter Grant No N000141210337, Deborah Nalchajian und Ronald Joslin.

1. Herstellung der Experimente <ol><li> Wählen Sie einen geeigneten Mikrofon, um die RMP zu bauen. Verwenden Sie einen Frequenzbereich des Mikrofons im Frequenzbereich von Interesse. HINWEIS: Bei diesem Experiment Druckschwankungen zwischen 100 und 10.000 Hz sind von Interesse. Die Messfrequenzbereich des ausgewählten Mikrofon von 100 bis 10.000 Hz. Die Größe des Mikrofons sollte so klein wie möglich sein, obwohl es keine spezifische Kriterien für die Größe sind. </li><li> Schätzung der Empfindlichkeit und der Frequenzgang des RMP System das Analyseverfahren im Anhang beschrieben ist. Die Empfindlichkeit und der Frequenzgang des RMP durch die Abmessungen der Rohre und Strukturen variiert. </li><li> Verwenden Sie einen Dremel die 0,5 mm Innendurchmesser Edelstahlrohr in einen 5,25 cm langes Stück geschnitten. </li><li> Mit Schere, schneiden Sie den 1,25-mm-Innendurchmesser weichen Schlauch in ein 4,75 m langes Stück. </li><li> Verwenden Sie eine Fräsmaschine, ein Stück Plexiglas in ein zu schneidenQuader. Die Länge, Breite und Höhe des Quaders sollte 2,54 cm, 1,27 cm und 1,27 cm bzw. sein. </li><li> Bohrungen mit 0,81, 2, 2,56 und 0,76 mm Durchmesser in der Plexiglas - Wiege, wie in Abbildung 2 gezeigt. </li><li> Mit einer Nadel Bohrer den Kegelschnitt des Plexiglas Wiege zu machen, wie in Abbildung 2 dargestellt. </li><li> Schauen Sie die Mikrofonempfindlichkeit im Handbuch des Herstellers, oder das Mikrofon kalibrieren unter Verwendung des Verfahrens eingeführt von Wong 18. </li><li> Setzen Sie das Mikrofon in den Plexiglas - Docking - Station, wie in Abbildung 2, und befestigen Sie das Mikrofon mit Epoxid. </li><li> Schließen Sie das Rohr aus rostfreiem Stahl und die weichen Schlauch in die Plexiglasschale und fixieren Sie diese mit Epoxid. </li><li> Ein Loch mit einem Durchmesser von 0,81 mm senkrecht zu der Modelloberfläche in der Position der Messung. </li></ol> 2. Versuchsaufbau <ol><li> Erröteneinfassung die primären Edelstahlrohre von derRMP Sensoren zur Modelloberfläche und fügen Epoxy die Edelstahlrohre in die entgegengesetzte Modelloberfläche zu befestigen, wie in Abbildung 2 dargestellt. </li><li> Surround die RMP mit Akustikschaum, um verunreinigen das System Störgeräuschen zu verhindern. </li><li> Verlegen Sie alle elektrischen Leitungen aus dem Testabschnitt des Tunnels. </li><li> Führen Sie das weiche anechoic Rohr aus dem Testabschnitt des Tunnels. </li><li> Schließen Sie das Ende des weichen anechoic Rohr mit einem Druckwandler, um Messungen des mittleren statischen Druck zu erhalten, gleichzeitig mit dem unsteten Druck. </li><li> Verbinden den RMP zu einem rauscharmen Verstärker und Datenerfassungssystem. </li><li> Stellen Sie den Verstärkungsfaktor des Verstärkers bis 10. Beachten Sie, dass der Wert des Verstärkungsfaktors kann von Fall zu Fall geändert werden. </li></ol> 3. Kalibrierung <ol><li> Wählen Sie ein Referenzmikrofon, die hohe Qualität und hat eine frequenzunabhängige Empfindlichkeit. </li><li> Verbinden Sie den ReferenzmikroTelefon mit dem Eingang eines Verstärkers und den Ausgang des Verstärkers mit dem Datenerfassungssystem zu verbinden. </li><li> Gesetzt, sowohl die Eingangsverstärkung und Ausgangsverstärkung des Verstärkers 10 dB. Beachten Sie, dass der Verstärkungsfaktor unter verschiedenen Messbedingungen variiert werden kann. </li><li> Legen Sie das Referenzmikrofon in eine Pistonphon, wie sie in der ergänzenden Abbildung dargestellt. </li><li> Schalten Sie den Pistonphon. </li><li> Stellen Sie die Aufnahmefrequenz bis 4000 Hz. </li><li> Legen Sie die Anzahl der Proben auf 240.000. </li><li> Erfassen und die Spannungsausgabe von dem Referenzmikrofon speichern. </li><li> Berechnen Sie die Kalibrierungskonstante des Referenzmikrofon. Die Kalibrierungskonstante, C ref, ist das Verhältnis der Standardabweichung der Pistonphon erzeugten Schalldruck, der Standardabweichung der Spannungsausgang des Referenzmikrofon. </li><li> Wiederholen Sie den Kalibrierungsprozess (Schritte 3.8 und 3.9) mehrmals. Verwenden Sie den Mittelwert, C ref, wie die Kalibrierung konstant. </li> &lt;li&gt; Den Referenzmikrofon senkrecht zu der festen Oberfläche , über die die Druckschwankung gemessen wird, wie in Abbildung 1 dargestellt. </li><li> Richten Sie die Mitte des Referenzmikrofon mit dem RMP Hahn. Verwenden Sie einen Abstand zwischen dem Referenzmikrofon und dem RMP Hahn von 1 mm. </li><li> Setzen Sie den Lautsprecher in der Nähe des Testmodells. Verwenden, um eine Entfernung zwischen dem Lautsprecher und dem Mikrofon von 2,5 m für diese Messungen. </li><li> Schließen Sie den Lautsprecher an einen Funktionsgenerator und schalten Sie den Funktionsgenerator. </li><li> Verwenden Sie das &quot;weiße Rauschen&quot; Option der Funktionsgenerator das gewünschte akustische Signal zu liefern , und stellen Sie die mittlere quadratische Spannung V rms, bis 0,4 V. </li><li> Stellen Sie die Lautstärke des Lautsprechers auf das Minimum. </li><li> Schalten Sie den Lautsprecher. </li><li> Stellen Sie die Lautstärke des Lautsprecherverstärker so hoch wie möglich, ohne die Lautsprecher beschädigen. Beachten Sie, dass die meisten Lautsprecher eine Kontrollleuchte haben th zu warnene Benutzer, wenn die Ausgangsamplitude über dem Lautsprecher Bereich. </li><li> Erwerben und Zeitreihendaten aus den Ausgangsspannungen von sowohl dem Referenzmikrophon und dem RMP unter Verwendung einer Abtastfrequenz von 40000 Hz für 60 Sekunden zu speichern. </li><li> Berechnen Sie die Zeitreihenwerte des Schalldruckschwankung, die durch den Lautsprecher und das Funktionsgenerator erzeugt wird, und durch das Referenzmikrofon gemessen. Dies ist einfach das Produkt aus der Zeitreihenspannungsausgabe von dem Referenzmikrofon, <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq3.jpg" /> Und seine Kalibrierungskonstante, <img alt="Gleichung 4" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq4.jpg" /> ; <img alt="Gleichung 5" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq5.jpg" /> . Man beachte, dass die Zeitreihen-Schalldruck, <img alt="Gleichung 6" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq6.jpg" /> Ist auch die Druckschwankung am Abgriff des RMP. </li><li> Berechnen Sie die Zeitreihenschalldruckschwankungen durch das Mikrofon gemessen in der RMP ein<html> s das Produkt der Zeitreihenspannungsausgang von der RMP, <img alt="Gleichung 7" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq7.jpg" /> Und die Mikrofonempfindlichkeit, <img alt="Gleichung 8" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq8.jpg" /> ; <img alt="Gleichung 9" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq9.jpg" /> . Beachten Sie, dass die Mikrofonempfindlichkeit, <img alt="Gleichung 8" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq8.jpg" /> Sollte vom Hersteller bereitgestellt werden. </li><li> Berechnen Sie die Auto-Spektraldichte, <img alt="Gleichung 10" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq10.jpg" /> von <img alt="Gleichung 11" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq11.jpg" /> . Berechnen Sie die Auto-Spektraldichte, <img alt="Gleichung 12" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq12.jpg" /> von <img alt="Gleichung 13" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq13.jpg" /> . Berechnen Sie die Quer Spektraldichte, <img alt="Gleichung 14" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq14.jpg" /> , zwischen.jpg &quot;/&gt; und <img alt="Gleichung 11" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq11.jpg" /> . Die Auto-spektralen Dichten und Quer Spektraldichte werden durch Bendat und Piersol 19 definiert. </li><li> Berechnen Sie die Übertragungsfunktion als <img alt="Gleichung 15" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq15.jpg" /> . </li><li> Berechnen Sie die Kohärenzfunktion als <img alt="Gleichung 16" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq16.jpg" /> , Wobei das Sternchen repräsentiert die komplex Konjugierte. </li><li> Entfernen Sie das Referenzmikrofon. </li><li> Schalten Sie den Lautsprecher und Funktionsgenerator aus. </li><li> Entfernen Sie den Lautsprecher. </li></ol> 4. Datenerfassung <ol><li> Schalten Sie den Windkanal. </li><li> Notieren Sie die Zeitreihenspannungsausgang, <img alt="Gleichung 17" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq17.jpg" /> Des RMP mit dem Datenerfassungssystem. Verwenden Sie eine Abtastfrequenz von 40.000 Hz. Verwenden Sie eine Dauer des Erwerbs von 64 sec. </li><li> Schalten Sie den Windkanal ab. </li></ol><ol><li> Berechnen Sie den Schalldruckschwankungen, <img alt="Gleichung 18" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq18.jpg" /> , Durch das Mikrofon in der RMP gemessen als <img alt="Gleichung 19" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq19.jpg" /> . </li><li> Berechnen Sie die Auto-Spektraldichte, <img alt="Gleichung 20" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq20.jpg" /> , Der Oberflächendruckschwankung als <img alt="Gleichung 21" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq21.jpg" /> , woher <img alt="Gleichung 22" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq22.jpg" /> wird die Auto-Spektraldichte des Schwankungsschalldruck durch das Mikrofon in der RMP gemessen <img alt="Gleichung 18" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq18.jpg" /> . </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

The measurement of USP in wind tunnel experiments is needed for many applications related to aeroacoustics and flow-induced vibrations. Compared to existing methods, such as flush-mounted imbedded sensors, PSP, or vibrated membranes, the method described here allows for accurate measurements with a high sensitivity to large-magnitude fluctuation over a wide range of frequencies. More importantly, it also provides a method for USP measurements using a small sensing area that minimizes the spatial averaging effects describ...

Der Fluidfluss über Oberflächen führt in der Regel zu Unsicherheit und Turbulenzen, die in unstabile Unterdruck (USP) zur Folge haben. Strömungsinduzierten Geräusche und Vibrationen sind oft ein direktes Ergebnis dieser Unbeständigkeit. Der abgestrahlte Schall erzeugt durch Lüfter, Propeller und Windkraftanlagen werden von Quellen dominiert USP 1 bezogen. Messungen der räumlichen und zeitlichen Eigenschaften der USP in turbulenten Strömungen sind in der Regel erforderlich, um den abgestrahlten Schall zu prognostizieren. Die statistische Charakterisierung von USP wird in der Regel in Form von auto-Spektraldichte gegeben, Zweipunkt Quer Spektraldichten und räumliche Korrelationsfunktionen 2, 3. Der Frequenzgang kann je nach Anwendungsfall erforderlich variieren. In vielen Windkanal-Anwendungen, eine Antwort von 10 kHz bis 20 kHz reicht. Die kleinen Skalen der turbulenten Bewegung erfordern oft Erfassungsbereiche und Sensor weniger als 1 mm zu sein Abstand. Extensive experimentelle Studien wurden zur Erzielung turbulenzbedingten Druckschwankungen durchgeführt. Eine direkte Methode verwendet Putz-eingebetteten Sensoren. Bei diesem Verfahren wird oft große Anordnungen von Mikrofonen, denn jeder Sensor nur die Druckschwankung an einem diskreten Punkt messen kann. Typische Sensoren in diesem Verfahren verwendet werden , sind piezoelektrische Wandler, vorgeschlagen von Gautschi 4. Arrays von piezoelektrischen Sensoren kann teuer sein, und der Frequenzbereich der Messung ist oft weniger als 10 kHz. Direkte Aufputz Mikrophone werden oft als kostengünstige USP Sensoren 5 eingesetzt. Mikrofone haben eine hohe Empfindlichkeit, die einen wesentlichen Vorteil für die Low-Speed-Flows ist. Dies führt jedoch auch zu dem Risiko der Sensor Sättigung, wenn große Amplitudenschwankungen des Drucks vorhanden sind. Diese Methode ist nicht geeignet für Oberflächen mit großen Krümmungen, Diskontinuitäten oder Geometrien, die zu dünn sind, um den gesamten Sensor enthalten. 6 zu verwenden. Die zeit- und raumabhängigen Schwingungsbewegungen werden gemessen und dann umgewandelt Druck Statistiken mit bekannten mechanischen Eigenschaften der Membran an die Oberfläche. Diese Methode erfordert eine sorgfältige Planung, Ausführung, und eine genaue Kalibrierung der dynamischen Reaktion der Membran. Zusätzlich sind die Schwingungsmesstechnik, wie beispielsweise Laser-Doppler-Vibrometer, teuer. Schließlich kann dieses Verfahren nur auf ebenen Oberflächen aufgebracht werden. Haftlack (PSP) ist eine weitere Technik, die verwendet werden kann, die unstabile Unterdruck zu messen. Diese Technik erfordert die Oberflächen in einem transparenten Polymerbindemittel beschichtet werden, die innerhalb der Moleküle führt zu einem höheren Energiezustand angeregt werden, da sie durch Licht einer bestimmten Wellenlänge beleuchtet werden. Da die Moleküle Sauerstoff Abschrecken unterzogen, ist Energie remit einer Rate proportional zum Sauerstoffpartialdruck als Licht geleasten, was zu Lumineszenz, die dem Oberflächendruck 7 umgekehrt proportional ist. Der größte Nachteil an PSP Verfahren ist die relativ geringe Empfindlichkeit der Messung, wenn sie Mikrofone verglichen. Dies begrenzt die Anwendung der PSP zu relativ hoher Geschwindigkeit fließt. Die vorliegende Mitteilung beschreibt ein Verfahren zur USP, die eine Remote-Mikrofon-Sonde (RMP) verwendet. Diese Methode wurde zuerst von Englund und Richards 8 beschrieben. Das Konzept verwendet ein Standard-Kleinmikrofon, das an der Oberfläche Druckarmatur mit einem Hohlrohr verbunden ist. Der schwankende Druck an der Modelloberfläche in der Form von Schallwellen in den Schlauch fahren. Die Schlauch wirkt als &quot;Wellenleiter&quot;, um das Mikrofon zu ermöglichen, die auf den Schlauch senkrecht montiert ist, die Schallwellen zu messen. Die Wellen dann in eine andere Röhre weiter, die lang genug ist, mit großer Amplitude akustische r zu beseitigeneflections. Englund und Richards angewendet , um einen analytischen Ansatz umrissen von Bergh und Tijdeman 9 , um die Dynamik des RMP zu bestimmen. Perrenes und Roger 10 verwendet , um eine RMP Oberflächendruck über einen zweidimensionalen Strömungsprofils mit Hochauftriebsvorrichtungen zu messen. Sie entwickelten eine Sonde mit einem Durchmesser von 0,5 mm Kapillarrohr an der Oberfläche, die zu einer 27 cm langen starren Rohr verbunden wurde, die von 0,7 mm bis 2,5 mm über zwei getrennte Stufenänderungen erweitert. Jeder Schritt Änderung verursacht eine relativ große Änderung in der akustischen Impedanz des Rohres. 11 Leclercq und Bohineust studierte die Wanddruckfeld unter einer turbulenten Grenzschicht. Sie benutzten einen konstanten Durchmesser RMP, wie von Franzoni und Elliott 12 vorgeschlagen. Jedoch war die dynamische Reaktion hoch genug, nur in einem begrenzten Frequenzbereich. Arguillat et al. 13 eine RMP entworfen um das Rauschen zu dem Inneren eines Fahrzeugabteils übertragen zu studieren. Sie testetenverschiedene Rohre, die die Druckschwankungen auf die Mikrofone zu leiten. Yang et al. 14 für die Schlauchverzerrung korrigiert durch einen Rohrübertragungsfunktion Ansatz, der dem in diesem Bericht führte ähnlich ist. Hoarau et al. 15 untersuchten die Wanddruckverlauf hinter einem abgetrennten Bereich. Die RMP, die sie entworfen hatte konstanten Innendurchmesser und der Schlauch war völlig nicht starr. Nach den bisherigen Untersuchungen erhalten die Genauigkeit der Oberflächendruckmessungen RMPs Verwendung ist vor allem abhängig von der Bestimmung der frequenzabhängigen Übertragungsfunktion der Sonde, die den Oberflächendruck an dem Mikrofon Druck bezieht. In den folgenden Abschnitten wird eine RMP Geometrie beschreiben, die sowohl einfach als auch wirksam ist. Experimentelle und analytische Verfahren werden in der Reihenfolge eingeführt und validiert werden, um genau die dynamische Reaktion des RMP bestimmen. Das Analysemodell ermöglicht eine RMP o zu seinin der Planungsphase für eine potenziell breite Palette von Anwendungen ptimized. RMPs kann verwendet werden, um Druckschwankungen über einen weiten Bereich von Frequenzen gemessen werden. Die relativ hohe räumliche Auflösung können detaillierte Informationen über die Merkmale des räumlich verteilten instationären Druckfeld 16 bieten. Da die Sonde klein ist, kann RMPs Druckschwankungen über komplexe Geometrien, wie beispielsweise große Krümmungen oder geringem Abstand 17 zur Messung verwendet werden. Zusätzlich kann das Rohr die Oberfläche berühren und die Mikrofonsensorverbindungs ​​reduzieren die Größe der induzierten Druckschwankungen am Mikrophon. Auf diese Weise erhält man die richtige Gestaltung von RMP Sensorgeometrie und Parameter ein Verfahren zur USP Eigenschaften zu erhalten, die deutlich weniger restriktiv sind, wenn sie im Vergleich zu Unterputz das Mikrofon direkt an der Oberfläche des Modells. Struktur der RMPThe allgemeine Struktur des RMP ist in Abbildung 1 gezeigt </strong&gt;. Die RMP besteht aus einem Rohr von der Modelloberfläche zu einer Expansionsabschnitt führenden und einem zweiten Rohr von dem Expansionsabschnitt zu einer Verlängerung &quot;Wiege&quot;. Ein drittes Rohr wird dann als anechoic Beendigung handeln verbunden. Die Wiege ist eine bearbeitete Kunststoffkomponente für das Gehäuse des Mikrofons und die Rohrverbindungen verwendet. Die Einzelheiten des RMP-Struktur kann für verschiedene Versuchsbedingungen eingestellt werden. Der Zweck des zweiten, im Durchmesser größeren Rohr ist der relativ voluminöse Mikrofon und Wiege zu ermöglichen, von dem Punkt der USP-Messung angeordnet zu werden weiter, ohne die Messempfindlichkeit verringert wird. Dieser zweite Schlauch kann beseitigt werden, wenn es nicht erforderlich, und der Expansionsabschnitt ist, kann in der Halterung eingebaut werden. Die schalltoten Beendigung wurde aus weichem Kunststoff, die in etwa 2 bis 3 m in der Länge war. Für diese Demonstration wurde das Design des RMP optimiert für die Messung von Oberflächendruckschwankungen unter einem turbulent Grenzschicht ohne Strömungs Druckgradienten, wie in Figur 2 gezeigt. Das zweite Rohr eliminiert wurde. Die Wirkung der beiden unterschiedlichen Längen der ersten Röhre beobachtet. Das erste Rohr war aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 0,5 mm und einem Außendurchmesser von 0,81 mm hergestellt. Die Längen des ersten Rohrs waren 5,35 und 10,40 cm. Der Innendurchmesser des Einlasses der Expansionsabschnitt, der in die Halterung eingebaut wurde, betrug 0,5 mm, und der Innendurchmesser des Austritts betrug 1,25 mm, der dem Innendurchmesser des Ableitungs Beendigung identisch war. Der Winkel des Expansionsabschnitts betrug 7 °. Es war ein Loch in der Docking-Station mit einem 1,25 mm Durchmesser, um den Expansionsabschnitt mit dem schalltoten Beendigung reibungslos verbinden. Der Erfassungsbereich wurde auf die 1,25-mm-Loch durch eine senkrecht 0,75 mm Bohrung verbunden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1651">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Microphone</td>
			<td style="width:513px;">ACO Pacific (http://www.acopacific.com/)</td>
			<td style="width:137px;">7016</td>
			<td style="width:739px;">Used to measure the sound pressure and calibrate the RMP as a reference.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Microphone</td>
			<td style="width:513px;">Knowles (http://www.knowles.com/eng)</td>
			<td style="width:137px;">FG-23629-C36</td>
			<td>Used to measure the pressure fluctuation as a part of the RMP.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Microbore Tubing</td>
			<td style="width:513px;">Saint-gobain (http://www.biopharm.saint-gobain.com/en/index.asp)</td>
			<td style="width:137px;">Tygon ND 100-80</td>
			<td>Used to dissipate the sound waves as a dissipation termination.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Hypodermic Tubing</td>
			<td style="width:513px;">MicroGroup (http://www.microgroup.com/)</td>
			<td style="width:137px;">304H21RW</td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Hypodermic Tubing</td>
			<td style="width:513px;">MicroGroup (http://www.microgroup.com/)</td>
			<td style="width:137px;">304H14H</td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">plexiglass</td>
			<td style="width:513px;">Plaskolite (http://www.plaskolite.com/)</td>
			<td style="width:137px;">1X76204A</td>
			<td>Used to make cradles which can connect the tubing and the microphone for the RMP.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Data acquisition chassis</td>
			<td style="width:513px;">National Instruments (http://www.ni.com/)</td>
			<td style="width:137px;">PXI-1006</td>
			<td>For data acquisition.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Data acquisition channel</td>
			<td style="width:513px;">National Instruments (http://www.ni.com/)</td>
			<td style="width:137px;">PXI-4472</td>
			<td>For data acquisiton.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Function generator</td>
			<td style="width:513px;">thinkSRS (http://www.thinksrs.com/)</td>
			<td style="width:137px;">DS360</td>
			<td>To generate white noise signal.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Pistonphone</td>
			<td style="width:513px;">B&#38;K (http://www.bksv.com/)</td>
			<td style="width:137px;">4228</td>
			<td>To generate sine waves with constant frequency which will be used to calibrate the reference microphone.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Loudspeaker</td>
			<td style="width:513px;">Mackie (http://www.mackie.com/index.html)</td>
			<td style="width:137px;">HD1531</td>
			<td>Used to convert the electrical white noise signal into sound. It is the sound source for calibrating the RMP.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">MatLab</td>
			<td style="width:513px;">Mathworks (http://www.mathworks.com/)</td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td>Used to process experimental data.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">LabVIEW</td>
			<td style="width:513px;">National Instruments (http://www.ni.com/)</td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td>Used control the hardware for data acquisition and record the data.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the measurement of unsteady surface pressure using a remote microphone probe

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various characteristic length scales can result in pressure fluctuations over a wide frequency range. This property of turbulence requires sensing devices to have sufficient sensitivity over a wide range of frequencies. Furthermore, the small characteristic length scales of turbulent structures require small sensing areas and the ability to place the sensors in very close proximity to each other. The complex geometries of the solid bodies, often including large surface curvatures or discontinuities, require the probe to have the ability to be set up in very limited spaces. The development of a remote microphone probe, which is inexpensive, consistent, and repeatable, is described in the present communication. It allows for the measurement of pressure fluctuations with high spatial resolution and dynamic response over a wide range of frequencies. The probe is small enough to be placed within the interior of typical wind tunnel models. The remote microphone probe includes a small, rigid, and hollow tube that penetrates the model surface to form the sensing area. This tube is connected to a standard microphone, at some distance away from the surface, using a "T" junction. An experimental method is introduced to determine the dynamic response of the remote microphone probe. In addition, an analytical method for determining the dynamic response is described. The analytical method can be applied in the design stage to determine the dimensions and properties of the RMP components.

Ergebnisse der Kalibrierung von zwei repräsentativen RMP-Designs sind in diesem Abschnitt dargestellt. Die erste verwendet eine 5,35 cm Primärrohr und das zweite verwendet eine 10,4 cm Primärschlauch. Die ableitende Abschlüsse sind 4,75 m lang für beide RMPs. Die Kohärenz zwischen den Druckschwankungen durch das Mikrofon gemessen in der RMP und durch das Referenzmikrofon ist in Abbildung 3 dargestellt. D...

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The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe

Here, we present a protocol to measure, with high spatial resolution, the unsteady surface pressure in turbulent flows. This method demonstrates the construction of a remote microphone probe (RMP) and the determination of its frequency-dependent, complex transfer function. An analytical determination of the dynamic response is presented and validated.

Die Messung der Unsteady Flächenpressung eines Remote-Mikrofon-Sonde

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various ...

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6.8K Aufrufe.  University of Notre Dame. Here, we present a protocol to measure, with high spatial resolution, the unsteady surface pressure in turbulent flows. This method demonstrates the construction of a remote microphone probe (RMP) and the determination of its frequency-dependent, complex transfer function. An analytical determination of the dynamic response is presented and validated.

Serie: The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

Synthese und Mikrodiffraktion bei extremen Drücken und Temperaturen

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Forschung

Ingenieurwesen

Blast Quantification Using Hopkinson Pressure Bars

Near-field blast load measurement presents an issue to many sensor types as they must endure very aggressive environments and be able to measure pressures up to many hundreds of megapascals. In this respect the simplicity of the Hopkinson pressure bar has a major advantage in that while the measurement end of the Hopkinson bar can endure and be exposed to harsh conditions, the strain gauge mounted to the bar can be affixed some distance away. This allows protective housings to be utilized which protect the strain gauge but do not interfere with the measurement acquisition. The use of an array of pressure bars allows the pressure-time histories at discrete known points to be measured. This article also describes the interpolation routine used to derive pressure-time histories at un-instrumented locations on the plane of interest. Currently the technique has been used to measure loading from high explosives in free air and buried shallowly in various soils.

This protocol details the use of Hopkinson pressure bars to measure reflected blast loading from near-field explosive events. It is capable of interpolating a pressure-time history at any point on a reflective boundary and as such can be used to fully characterize the spatial and temporal variations in loading produced.

Explosion Quantifizierung Mit Hopkinson Pressure Bars

Near-field blast load measurement presents an issue to many sensor types as they must endure very aggressive environments and be able to measure pressures ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly scattered dielectric microparticles adhered to a glass substrate are momentarily detached using ultrasonic vibrations generated by a piezoelectric transducer (PZT). Then, the optical beam focused on a selected particle lifts it up to the optical trap while the vibrationally excited microparticles fall back to the substrate. A particle may be trapped at the nominal focus of the trapping beam or at a position above the focus (referred to here as the levitation position) where gravity provides the restoring force. After the measurement, the trapped particle can be placed at a desired position on the substrate in a controlled manner. 
In this protocol, an experimental procedure for selective optical trap loading in air is outlined. First, the experimental setup is briefly introduced. Second, the design and fabrication of a PZT holder and a sample enclosure are illustrated in detail. The optical trap loading of a selected microparticle is then demonstrated with step-by-step instructions including sample preparation, launching into the trap, and use of electrostatic force to excite particle motion in the trap and measure charge. Finally, we present recorded particle trajectories of Brownian and ballistic motions of a trapped microparticle in air. These trajectories can be used to measure stiffness or to verify optical alignment through time domain and frequency domain analysis. Selective trap loading enables optical tweezers to track a particle and its changes over repeated trap loadings in a reversible manner, thereby enabling studies of particle-surface interaction.

A protocol for launching and stably trapping selected dielectric microparticles in air is presented.

Optische Trap-Laden von Dielectric Mikroteilchen in der Luft

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common procedure for collecting traces of explosives, and standardized measurements of collection efficiency are needed to evaluate and optimize sampling protocols. The approach described here is designed to provide this measurement infrastructure, and controls most of the factors known to be relevant to wipe-sampling. Three critical factors (the applied force, travel distance, and travel speed) are controlled using an automated device. Test surfaces are chosen based on similarity to the screening environment, and the wipes can be made from any material considered for use in wipe-sampling. Particle samples of the explosive 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) are applied in a fixed location on the surface using a dry-transfer technique. The particle samples, recently developed to simulate residues made after handling explosives, are produced by inkjet printing of RDX solutions onto polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates. Collection efficiency is measured by extracting collected explosive from the wipe, and then related to critical sampling factors and the selection of wipe material and test surface. These measurements are meant to guide the development of sampling protocols at screening venues, where speed and throughput are primary considerations.

Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.

Standardisierte Methode für Collection Efficiency Messung von Wipe-sampling of Trace Explosiven

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. This paper proposes a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation. The polydimethylsiloxane (PDMS) chip was fabricated using the multi-layer soft lithography method. Hexadecane containing surfactant was used as the continuous phase, and PEGDA with the ultraviolet (UV) photo-initiator was the dispersed phase. Surfactants allowed the local surface tension to drop and formed a more cusped tip which promoted breaking into tiny micro-droplets. As the pressure of dispersed phase was constant, the size of droplets became smaller with increasing continuous phase pressure before dispersed phase flow was broken off. As a result, droplets with size variation from 1 &#181;m to 80 &#181;m in diameter could be selectively achieved by changing the pressure ratio in two inlet channels, and the average coefficient of variation was estimated to be below 7%. Furthermore, droplets could turn into micro-beads by UV exposure for photo-polymerization. Conjugating biomolecules on such micro-beads surface have many potential applications in the fields of biology and chemistry.

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Here, we present a protocol to illustrate the fabrication processes and verifying experiments of a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation.

Größe-gesteuerte Poly (Ethylenglycol) Diacrylate Tröpfchen über Semi-3-dimensionale fließen mit Schwerpunkt mikrofluidischen Geräte-Generation

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Safe Experimentation in Optical Levitation of Charged Droplets Using Remote Labs

The work presents an experiment that allows the study of many fundamental physical processes, such as photon pressure, diffraction of light or the motion of charged particles in electrical fields. In this experiment, a focused laser beam pointing upwards levitate liquid droplets. The droplets are levitated by the photon pressure of the focused laser beam which balances the gravitational force. The diffraction pattern created when illuminated with laser light can help measure the size of a trapped droplet. The charge of the trapped droplet can be determined by studying its motion when a vertically directed electrical field is applied. There are several reasons motivating this experiment to be remotely controlled. The investments required for the setup exceeds the amount normally available in undergraduate teaching laboratories. The experiment requires a laser of Class 4, which is harmful to both skin and eyes and the experiment uses voltages that are harmful.

Optical levitation is a method for levitating micrometer-sized dielectric objects using laser light. Utilizing computers and automation systems, an experiment on optical levitation can be controlled remotely. Here, we present a remotely controlled optical levitation system that is used both for educational and research purposes.

Sichere Experimente in optischen Levitation des geladenen Tröpfchen mit Remote Labs

The work presents an experiment that allows the study of many fundamental physical processes, such as photon pressure, diffraction of light or the motion ...

Fabrication of Compressed Hosiery and Measurement of its Pressure Characteristic Exerted on the Lower Limbs

This article reports the pressure characteristic measurement of compressed hosiery via direct and indirect methods. In the direct method, an interface sensor is used to measure the pressure value exerted on the lower limbs. In the indirect method, the necessary parameters mentioned by the cone and cylinder model are tested to calculate the pressure value. The necessary parameters involve course density, wales density, circumference, length, thickness, tension, and deformation of the compressed hosiery. Compared with the results of the direct method, the cone model in the indirect method is more suitable for calculating the pressure value because the cone model considers the change in radius of the lower limb from the knee to the ankle. Based on this measurement, the relationship among fabrication, structure, and pressure is further investigated in this study. We find that graduation is the main influence that can change the wales density. On the other hand, elastic motors directly affect the course density and the circumference of the stockings. Our reported work provides the fabrication-structure-pressure relationship and a design guide for gradually compressed hosiery.

This article reports fabrication, structure and pressure measurement of compressed hosiery by employing direct and indirect methods.

Herstellung von komprimierten Strumpfwaren und Messung ihrer Druckcharakteristik auf die unteren Gliedmaßen

This article reports the pressure characteristic measurement of compressed hosiery via direct and indirect methods. In the direct method, an interface ...

In Situ Surface Temperature Measurement in a Conveyor Belt Furnace via Inline Infrared Thermography

Measuring the surface temperature of objects that are processed in conveyor belt furnaces is an important tool in process control and quality assurance. Currently, the surface temperature of objects processed in conveyor belt furnaces is typically measured via thermocouples. However, infrared (IR) thermography presents multiple advantages compared to thermocouple measurements, as it is a contactless, real-time, and spatially resolved method. Here, as a representative proof-of-concept example, an inline thermography system is successfully installed into an IR lamp powered solar firing furnace, which is used for the contact firing process of industrial Si solar cells. This protocol describes how to install an IR camera into a conveyor belt furnace, conduct a customer correction of a factory calibrated IR camera, and perform the evaluation of spatial surface temperature distribution on a target object.

This protocol describes how to install an infrared camera into a conveyor belt furnace, conduct a customer correction of a factory calibrated IR camera, and evaluate the spatial surface temperature distribution of an object of interest. The example objects are industrial silicon solar cells.

In Situ Oberflächentemperaturmessung in einem Förderbandofen über Inline-Infrarot-Thermographie

Measuring the surface temperature of objects that are processed in conveyor belt furnaces is an important tool in process control and quality assurance. ...

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future combustion engine vehicle technology may emit large amounts of sub-23 nm particles. The Horizon 2020 funded project DownToTen (DTT) developed a sampling and measurement method to characterize particle emissions in this currently unregulated size range. A PN measurement system was developed based on an extensive review of the literature and laboratory experiments testing a variety of PN measurement and sampling approaches. The measurement system developed is characterized by high particle penetration and versatility, which enables the assessment of primary particles, delayed primary particles, and secondary aerosols, starting from a few nanometers in diameter. This paper provides instruction on how to install and operate this Portable Emission Measurement System (PEMS) for Real Drive Emissions (RDE) measurements and assess particle number emissions below the current legislative limit of 23 nm.

Presented here is the DownToTen (DTT) portable emission measurement system to assess real driving automotive emissions of sub-23 nm particles.

Messung der realen Partikelzahlemissionen von Sub-23 Nanometern mit dem tragbaren DowntoTen-Probenahmesystem

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future ...

Treating Surfaces with a Cold Atmospheric Pressure Plasma using the COST-Jet

In recent years, non-thermal atmospheric pressure plasmas have been used extensively for surface treatments, in particular, due to their potential in biological applications. However, the scientific results often suffer from reproducibility problems due to unreliable plasma conditions as well as complex treatment procedures. To address this issue and provide a stable and reproducible plasma source, the COST-Jet reference source was developed.
In this work, we propose a detailed protocol to perform reliable and reproducible surface treatments using the COST reference microplasma jet (COST-Jet). Common issues and pitfalls are discussed, as well as the peculiarities of the COST-Jet compared to other devices and its advantageous remote character. A detailed description of both solid and liquid surface treatment is provided. The described methods are versatile and can be adapted for other types of atmospheric pressure plasma devices.

This protocol is presented to characterize the setup, handling, and application of the COST-Jet for the treatment of diverse surfaces such as solids and liquids.

Behandlung von Oberflächen mit einem kalten Atmosphärendruckplasma mit dem COST-Jet

In recent years, non-thermal atmospheric pressure plasmas have been used extensively for surface treatments, in particular, due to their potential in ...