Cette recherche a été rendue possible grâce au financement du Bureau américain de la recherche navale sous Grant No. N000141210337, Deborah Nalchajian et Ronald Joslin.

1. Préparation des expériences <ol><li> Sélectionnez un microphone approprié pour construire le RMP. Utiliser une plage de fréquence du microphone à l&#39;intérieur de la gamme de fréquences d&#39;intérêt. NOTE: Dans cette expérience, les fluctuations de pression comprise entre 100 et 10 000 Hz sont intéressantes. La gamme de fréquences de mesure du microphone sélectionné est de 100 à 10 000 Hz. La taille du microphone doit être aussi petit que possible, bien qu&#39;il n&#39;y ait pas de critères spécifiques pour la taille. </li><li> Estimer la réponse de la sensibilité et de la fréquence du système RMP en utilisant la méthode d&#39;analyse décrite dans l&#39;annexe. Ajuster la réponse de la sensibilité et de la fréquence du PGR en faisant varier les dimensions des tubes et des structures. </li><li> Utilisez un Dremel pour couper le tube en acier inoxydable de diamètre intérieur de 0,5 mm dans un long morceau de 5,25 cm. </li><li> Avec des ciseaux, couper le 1,25 mm de diamètre intérieur tube souple dans une longue pièce de 4,75 m. </li><li> Utiliser une machine de fraisage pour couper un morceau de plexiglas dans uncuboïde. La longueur, la largeur et la hauteur du parallélépipède devrait être de 2,54 cm, 1,27 cm et 1,27 cm, respectivement. </li><li> Percer avec 0,81, 2, 2,56 et 0,76 mm de diamètre sur le berceau en plexiglas, comme le montre la figure 2. </li><li> Utiliser une perceuse à aiguille pour rendre la section conique du support en plexiglas, comme représenté sur la figure 2. </li><li> Consulter la sensibilité du microphone dans le manuel fourni par le fabricant, ou calibrer le microphone à l&#39; aide de la méthode introduite par Wong 18. </li><li> Seat le microphone dans le support en plexiglas, comme le montre la figure 2, et fixer le microphone à l&#39; aide d&#39; époxy. </li><li> Connecter le tube en acier inoxydable et le tube souple au berceau en plexiglas et les fixer avec époxy. </li><li> Forer un trou d&#39;un diamètre de 0,81 mm, perpendiculairement à la surface du modèle à la position de mesure. </li></ol> Configuration 2. Expérience <ol><li> Flush monter les principaux tubes de l&#39;acier inoxydableDes capteurs de PGF à la surface du modèle et ajouter époxy pour fixer les tubes en acier inoxydable à la surface du modèle opposé, comme le montre la figure 2. </li><li> Entourez le RMP avec mousse acoustique afin d&#39;éviter les bruits parasites de contaminer le système. </li><li> Route tout le câblage électrique de la section d&#39;essai du tunnel. </li><li> Route le tube anéchoïque doux de la section d&#39;essai du tunnel. </li><li> Connectez l&#39;extrémité du tube souple anéchoïque à un capteur de pression afin d&#39;obtenir des mesures de la pression statique moyenne simultanément avec la pression instable. </li><li> Branchez le RMP à un système d&#39;acquisition amplificateur à faible bruit et des données. </li><li> Définir le facteur de gain de l&#39;amplificateur 10. On notera que la valeur du facteur de gain peut être modifié selon les cas. </li></ol> 3. Calibration <ol><li> Sélectionnez un microphone de référence qui est de haute qualité et a une sensibilité indépendante de la fréquence. </li><li> Connectez le micro de référencetéléphone à l&#39;entrée d&#39;un amplificateur et connecter la sortie de l&#39;amplificateur au système d&#39;acquisition de données. </li><li> Réglez la fois le gain d&#39;entrée et le gain de sortie de l&#39;amplificateur à 10 dB. A noter que le facteur de gain peut varier dans différentes conditions de mesure. </li><li> Insérez le microphone de référence dans un pistonphone, comme le montre la figure supplémentaire. </li><li> Allumez le pistonphone. </li><li> Réglez la fréquence d&#39;acquisition à 4.000 Hz. </li><li> Réglez le nombre d&#39;échantillons à 240.000. </li><li> Acquérir et enregistrer la tension de sortie du microphone de référence. </li><li> Calculer la constante d&#39;étalonnage du microphone de référence. La constante d&#39;étalonnage, Cref, est le rapport de l&#39;écart - type de la pression acoustique produite pistonphone à l&#39;écart - type de la tension de sortie du microphone de référence. </li><li> Répétez le processus d&#39;étalonnage (étapes 3.8 et 3.9) plusieurs fois. Utiliser la valeur moyenne, Cref, comme la constante d&#39;étalonnage. </li> &lt;li&gt; placer le microphone de référence , perpendiculairement à la surface solide sur laquelle la fluctuation de pression est mesurée, comme le montre la figure 1. </li><li> Alignez le centre du microphone de référence avec le robinet RMP. Utilisez une distance entre le microphone de référence et la prise RMP de 1 mm. </li><li> Placer le haut-parleur à proximité immédiate du modèle d&#39;essai. Utiliser une distance entre le haut-parleur et le microphone de 2,5 m pour les mesures. </li><li> Branchez le haut-parleur à un générateur de fonction et activer le générateur de fonction. </li><li> Utilisez l&#39;option &quot;bruit blanc&quot; du générateur de fonction pour fournir le signal acoustique désiré et régler la racine de la moyenne tension carré, V eff, à 0,4 V. </li><li> Ajuster le volume du haut-parleur au minimum. </li><li> Allumez le haut-parleur. </li><li> Régler le volume de l&#39;amplificateur de haut-parleur le plus haut possible sans endommager l&#39;enceinte. Notez que la plupart des haut-parleurs ont un voyant lumineux pour avertir the utilisateur si l&#39;amplitude de sortie est supérieure à la gamme d&#39;enceintes. </li><li> Acquérir et enregistrer les données de séries chronologiques à partir des sorties de tension à la fois le microphone de référence et le RMP en utilisant une fréquence de 40 000 Hz de balayage pendant 60 secondes. </li><li> Calculer les valeurs de série temporelle de la fluctuation de pression acoustique, qui est produit par le haut-parleur et la fonction génératrice et mesurée par le microphone de référence. Ceci est tout simplement le produit de la tension de sortie de série chronologique à partir du microphone de référence, <img alt="l&#39;équation 3" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq3.jpg" /> , Et son étalonnage constant, <img alt="l&#39;équation 4" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq4.jpg" /> ; <img alt="l&#39;équation 5" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq5.jpg" /> . On notera que la pression acoustique de séries temporelles, <img alt="L&#39;équation 6" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq6.jpg" /> , Est aussi la fluctuation de pression au robinet de la RMP. </li><li> Calculer le temps de la série fluctuation de pression acoustique mesuré par le microphone dans la RMP a<html> s le produit de la tension de sortie des séries chronologiques de la RMP, <img alt="L&#39;équation 7" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq7.jpg" /> Et la sensibilité du microphone, <img alt="L&#39;équation 8" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq8.jpg" /> ; <img alt="L&#39;équation 9" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq9.jpg" /> . On notera que la sensibilité du microphone, <img alt="L&#39;équation 8" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq8.jpg" /> , Doit être fourni par le fabricant. </li><li> Calculer la densité de l&#39;auto-spectrale, <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq10.jpg" /> , de <img alt="équation 11" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq11.jpg" /> . Calculer la densité de l&#39;auto-spectrale, <img alt="équation 12" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq12.jpg" /> , de <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq13.jpg" /> . Calculer la densité spectrale croisée, <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq14.jpg" /> , entre.jpg &quot;/&gt; et <img alt="équation 11" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq11.jpg" /> . Les densités d&#39;auto-spectrale et la densité spectrale croisée sont définis par Bendat et Piersol 19. </li><li> Calculer la fonction de transfert <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq15.jpg" /> . </li><li> Calculer la fonction de cohérence comme <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq16.jpg" /> Où l&#39;astérisque représente le conjugué complexe. </li><li> Retirez le microphone de référence. </li><li> Éteignez le haut-parleur et la fonction génératrice. </li><li> Retirez le haut-parleur. </li></ol> 4. Acquisition de données <ol><li> Allumez la soufflerie. </li><li> Notez la sortie de tension série temporelle, <img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq17.jpg" /> , Du PGF avec le système d&#39;acquisition de données. Utilisez une fréquence de 40 000 Hz de balayage. Utiliser une durée de l&#39;acquisition de 64 secondes. </li><li> Éteignez la soufflerie. </li></ol><ol><li> Calculer la fluctuation de pression acoustique, <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq18.jpg" /> , Mesurée par le microphone dans le RMP comme <img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq19.jpg" /> . </li><li> Calculer la densité de l&#39;auto-spectrale, <img alt="Equation 20" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq20.jpg" /> , De la fluctuation de pression de surface <img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq21.jpg" /> , où <img alt="Equation 22" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq22.jpg" /> est automatique de la densité spectrale de la fluctuation de pression acoustique mesurée par le microphone dans la RMP <img alt="Equation 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...

L&#39;écoulement de fluide sur des surfaces conduit généralement à l&#39;instabilité et de la turbulence qui se traduisent par une pression de surface instable (USP). bruit et les vibrations induites par l&#39;écoulement sont souvent une conséquence directe de cette instabilité. Le bruit rayonné généré par les ventilateurs de refroidissement, des hélices et des éoliennes sont dominées par des sources liées à USP 1. Les mesures des caractéristiques spatiales et temporelles de l&#39;USP dans les écoulements turbulents sont généralement nécessaires afin de prédire le bruit rayonné. La caractérisation statistique de l&#39; USP est généralement administré sous la forme de la densité spectrale automatique, deux points de densités spectrales croisées et les fonctions de corrélation spatiale 2, 3. La réponse en fréquence requise peut varier en fonction de l&#39;application. Dans de nombreuses applications en soufflerie, une réponse de 10 kHz à 20 kHz est suffisante. Les petites échelles de mouvement turbulent nécessitent souvent des zones de détection et capteur espacer être inférieur à 1 mm. Exteétudes expérimentales nsive ont été menées afin d&#39;obtenir des fluctuations de pression induite par la turbulence. Une méthode directe utilise des capteurs embarqués encastrés. Cette méthode utilise souvent de grands réseaux de microphones, parce que chaque capteur ne peut mesurer la variation de pression à un point discret. Capteurs typiques utilisés dans ce procédé sont des transducteurs piézoélectriques, proposés par Gautschi 4. Des réseaux de capteurs piézo-électriques peuvent être coûteux, et la plage de fréquence de mesure est souvent inférieure à 10 kHz. Microphones montés en surface directs sont souvent utilisés comme capteurs USP bon marché 5. Microphones ont une sensibilité élevée, ce qui est un avantage important pour les flux à faible vitesse. Toutefois, cela entraîne également le risque de saturation du capteur lorsque de grandes variations d&#39;amplitude de la pression sont présents. Cette méthode ne convient pas pour les surfaces avec de grandes courbures, des discontinuités ou des géométries qui sont trop minces pour contenir l&#39;ensemble du capteur. 6. Les mouvements de vibration en temps et en dépendant de l&#39;espace sont mesurées et ensuite converties en surface des statistiques de pression à l&#39;aide de propriétés mécaniques connues de la membrane. Cette méthode nécessite une conception soignée, la mise en œuvre, et un étalonnage précis de la réponse dynamique de la membrane. En outre, l&#39;équipement de mesure de vibrations, telles que laser vibromètres Doppler, sont chers. Enfin, ce procédé ne peut être appliqué à des surfaces planes. Peinture sensible à la pression (PSP) est une autre technique qui peut être utilisée pour mesurer la pression de surface instable. Cette technique exige que les surfaces à enduire dans un liant polymère transparent, ce qui amène les molécules à l&#39;intérieur d&#39;être excité à un état d&#39;énergie plus élevé car elles sont éclairées par une lumière d&#39;une longueur d&#39;onde spécifique. Comme les molécules subissent une trempe à l&#39;oxygène, l&#39;énergie est reloué à la lumière à un débit proportionnel à la pression partielle d&#39;oxygène, ce qui entraîne une luminescence qui est inversement proportionnelle à la pression de surface 7. L&#39;inconvénient majeur de méthodes PSP est relativement faible sensibilité de la mesure par rapport aux microphones. Cela limite l&#39;application de la PSP à relativement Les flux à grande vitesse. La présente communication décrit une méthode pour USP qui utilise une sonde de microphone à distance (RMP). Cette méthode a été décrite par Englund et Richards 8. Le concept utilise un microphone miniature standard qui est reliée à la prise de pression de surface à l&#39;aide d&#39;un tube creux. La pression instable à la surface du modèle se rendra dans le tube sous la forme d&#39;ondes sonores. Les actes de tube comme un &quot;guide d&#39;ondes&quot; pour permettre le microphone, qui est monté perpendiculairement à la tubulure, afin de mesurer les ondes sonores. Les ondes continuent ensuite dans un autre tube qui est suffisamment longue pour éliminer de grande amplitude acoustique reflections. Englund et Richards appliqué une approche analytique décrite par Bergh et Tijdeman 9 pour déterminer la réponse dynamique de la RMP. Perrenes et Roger 10 utilisés un PGR pour mesurer la pression de surface sur une aile à deux dimensions avec des dispositifs hypersustentateurs. Ils ont développé une sonde avec un tube capillaire de 0,5 mm de diamètre à la surface qui était relié à un tube rigide 27 cm de longueur qui est passée de 0,7 mm à 2,5 mm par l&#39;intermédiaire de deux changements par paliers séparés. Chaque variation de l&#39;étape a provoqué une variation relativement importante de l&#39;impédance acoustique du tube. Leclercq et Bohineust 11 ont étudié le champ de pression de la paroi sous une couche limite turbulente. Ils ont utilisé un RMP diamètre constant, tel que suggéré par Franzoni et Elliott 12. Cependant, la réponse dynamique était assez élevé que dans une plage de fréquence limitée. Arguillat et al. , 13 conçu un PGR pour étudier le bruit transmis à l&#39;intérieur d&#39;un compartiment de véhicule. Ils ont testéplusieurs tubes pour effectuer la fluctuation de pression aux microphones. Yang et al. 14 corriger la distorsion de tube en utilisant une approche de la fonction de transfert de tube qui est similaire à la méthode introduite dans le présent rapport. Hoarau et al. , 15 ont étudié la trace de la pression de la paroi en aval d&#39;une région séparée. Les PGF qu&#39;ils avaient conçus diamètres intérieurs constants, et le tube est entièrement non-rigide. D&#39;après des études antérieures, la précision des mesures de pression de surface obtenue à l&#39;aide PGF est principalement dépendante de la détermination de la fonction de transfert dépendant de la fréquence de la sonde qui concerne la pression de surface à la pression du microphone. Les sections suivantes décrivent une géométrie RMP qui est à la fois simple et efficace. Les méthodes expérimentales et analytiques seront présentés et validés afin de déterminer avec précision la réponse dynamique de la RMP. Le modèle analytique permet un PGR soit optimized dans la phase de conception pour une potentiellement large gamme d&#39;applications. PGF peut être utilisé pour mesurer les fluctuations de pression sur une large plage de fréquences. La résolution spatiale relativement élevée peut offrir des informations détaillées sur les caractéristiques du champ de pression instationnaire spatialement distribué 16. Comme la sonde est petite, PGF peuvent être utilisés pour mesurer les fluctuations de pression sur des géométries complexes, telles que les grandes courbures ou l&#39; espacement limité 17. En outre, le tube reliant le robinet de surface et le capteur de microphone peut réduire l&#39;amplitude de la fluctuation de pression induite au niveau du microphone. Par conséquent, une conception appropriée de la géométrie et des paramètres du capteur PGR donne une méthode pour obtenir des caractéristiques de l&#39;USP qui sont sensiblement moins restrictive par rapport à montage affleurant le microphone directement sur la surface du modèle. Structure de la structure générale RMPThe du PGF est représenté sur la figure 1 </strong&gt;. Le PGR se compose d&#39;un tube partant de la surface du modèle d&#39;une section d&#39;expansion et un second tube étendant à partir de la section d&#39;expansion à un «berceau». Un troisième tube est ensuite reliée à agir en tant que terminaison anéchoïque. Le berceau est une pièce en matière plastique usiné utilisé pour loger le microphone et les raccordements de tubes. Les détails de la structure du PGR peuvent être ajustés pour tenir compte de diverses conditions expérimentales. Le but du deuxième tube, de plus grand diamètre est de permettre le microphone et le berceau relativement encombrant pour être placé plus loin du point de la mesure de l&#39;USP, sans réduire de manière significative la sensibilité de la mesure. Ce second tube peut être éliminée si elle est inutile, et la section d&#39;extension peut être construite dans le berceau. La terminaison anéchoïque a été faite de plastique mou qui était d&#39;environ 2 à 3 m de longueur. Pour cette démonstration, la conception du PGR a été optimisé pour la mesure des variations de la pression de surface sous une turbulent de la couche limite , sans gradient de pression direction de l&#39; écoulement, comme représenté sur la figure 2. Le second tube a été éliminé. Les effets des deux longueurs différentes du premier tube ont été observés. Le premier tube a été construit à partir d&#39;acier inoxydable d&#39;un diamètre intérieur de 0,5 mm et un diamètre extérieur de 0,81 mm. La longueur du premier tube sont 5,35 et 10,40 cm, respectivement. Le diamètre intérieur de l&#39;entrée de la section d&#39;expansion, qui a été incorporé dans le berceau, était de 0,5 mm et le diamètre intérieur de la sortie était de 1,25 mm, ce qui était identique au diamètre intérieur de la terminaison de la dissipation. L&#39;angle de la section d&#39;expansion était de 7 °. Il y avait un trou dans le berceau d&#39;un diamètre de 1,25 mm afin de relier facilement la section d&#39;extension avec la terminaison anéchoïque. La zone de détection est relié au trou de 1,25 mm à travers un trou perpendiculaire à 0,75 mm.

<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.

les résultats d&#39;étalonnage de deux modèles RMP représentatifs sont présentés dans cette section. Le premier utilise un tube primaire de 5,35 cm, et la seconde utilise un tube primaire de 10,4 cm. Les terminaisons dissipatives sont 4,75 m de long pour les deux PGF. La cohérence entre les fluctuations de pression mesurées par le microphone dans la RMP et par le microphone de référence est représentée sur la <stro...

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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.

La mesure des Unsteady Pression de surface Utilisation d&#39;un microphone sonde à distance

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 vues.  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.

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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.

Synthèse et Microdiffraction à des pressions et des températures extrêmes

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

Recherche

Ingénierie

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 Quantification Utilisation des barres de pression Hopkinson

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.

Piège optique Chargement de Dielectric Microparticules Dans Air

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.

Procédé normalisé de mesure de l&#39;efficacité de collecte de Wipe-échantillonnage des traces d&#39;explosifs

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.

Génération de taille-contrôlée Poly (éthylène Glycol) Diacrylate gouttelettes via Semi-3-Dimensional Flow mise au point des dispositifs microfluidiques

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.

Expérimentation sécuritaire en lévitation optique de gouttelettes chargées à l’aide de 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.

Fabrication de bonneterie comprimée et mesure de sa caractéristique de pression exercée sur les membres inférieurs

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.

Mesure de la température de surface in situ dans un four à convoyeur via la thermographie infrarouge inline

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.

Mesure des émissions du nombre de particules de conduite réelle du sous-23 Nanomètre à l’aide du système d’échantillonnage à faible valeur

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.

Traitement des surfaces avec un plasma à pression atmosphérique froide à l’aide du COST-Jet

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