Questa ricerca è stata resa possibile attraverso il finanziamento del Office of Naval Research sotto di Grant No. N000141210337, Deborah Nalchajian e Ronald Joslin.

1. Preparazione di esperimenti <ol><li> Selezionare un microfono per costruire le RMP. Utilizzare un intervallo di frequenza del microfono all&#39;interno della gamma di frequenza di interesse. NOTA: In questo esperimento, le fluttuazioni di pressione tra 100 e 10.000 Hz sono di interesse. La gamma di frequenza di misura del microfono selezionato è da 100 a 10.000 Hz. La dimensione del microfono deve essere il più piccolo possibile, anche se non esistono criteri specifici per il formato. </li><li> Stimare la risposta sensibilità e la frequenza del sistema RMP utilizzando il metodo analitico descritto in appendice. Regolare la sensibilità di risposta e la frequenza del RMP variando le dimensioni dei tubi e delle strutture. </li><li> Utilizzare un Dremel per tagliare il tubo di acciaio inox interno di diametro 0,5 millimetri in un lungo pezzo 5,25 cm. </li><li> Con le forbici, tagliare il interno-diametro del tubo morbido 1,25 mm in un pezzo lunga 4,75 m. </li><li> Utilizzare una fresatrice per tagliare un pezzo di plexiglas in uncuboide. La lunghezza, la larghezza e l&#39;altezza del parallelepipedo dovrebbe essere 2,54 cm, 1,27 cm e 1,27 cm rispettivamente. </li><li> Fori con 0,81, 2, 2,56 e 0,76 mm di diametro sul supporto in plexiglas, come illustrato nella figura 2. </li><li> Utilizzare un trapano ago per rendere la sezione conica della culla plexiglas, come mostrato nella Figura 2. </li><li> Cercare la sensibilità del microfono nel manuale fornito dal produttore, o calibrare il microfono con il metodo introdotto da Wong 18. </li><li> Sedile il microfono nella base plexiglas, come mostrato nella Figura 2, e fissare il microfono con resina epossidica. </li><li> Collegare il tubo di acciaio inox e il tubo morbido per la culla in plexiglas e fissarli con resina epossidica. </li><li> Eseguire un foro di diametro 0,81 millimetri perpendicolarmente alla superficie del modello nella posizione di misura. </li></ol> Setup 2. Esperimento <ol><li> Lavare montare i tubi in acciaio inox primarie delSensori RMP alla superficie del modello e aggiungere epossidica per fissare i tubi in acciaio inox alla superficie del modello opposta, come mostrato in Figura 2. </li><li> Circondano il RMP con schiuma acustica per evitare rumore parassita di contaminare il sistema. </li><li> Percorso tutti i cablaggi elettrici fuori dalla sezione di prova della galleria. </li><li> Far passare il tubo anecoica morbida dalla sezione di prova della galleria. </li><li> Collegare l&#39;estremità del tubo anecoica morbido per un trasduttore di pressione per ottenere misurazioni della pressione statica media contemporaneamente alla pressione instabile. </li><li> Collegare il RMP ad un sistema di acquisizione amplificatore a basso rumore e di dati. </li><li> Impostare il fattore di guadagno dell&#39;amplificatore a 10. Si noti che il valore del fattore di guadagno può essere cambiata da caso a caso. </li></ol> 3. Calibrazione <ol><li> Selezionare un microfono di riferimento che è di alta qualità ed ha una sensibilità indipendente dalla frequenza. </li><li> Collegare il micro di riferimentotelefono all&#39;ingresso di un amplificatore e collegare l&#39;uscita dell&#39;amplificatore al sistema di acquisizione dati. </li><li> Impostare sia il guadagno di ingresso e di uscita dell&#39;amplificatore a 10 dB. Si noti che il fattore di guadagno può essere variato in diverse condizioni di misurazione. </li><li> Inserire il microfono di riferimento in un pistonofono, come mostrato in figura complementare. </li><li> Accendere il pistonofono. </li><li> Impostare la frequenza di acquisizione di 4.000 Hz. </li><li> Impostare il numero di campioni da 240.000. </li><li> Acquisire e salvare la tensione di uscita dal microfono di riferimento. </li><li> Calcolare la costante di calibrazione del microfono di riferimento. La costante di calibrazione, C ref, è il rapporto tra la deviazione standard della pressione sonora pistonofono-prodotti alla deviazione standard della tensione di uscita del microfono di riferimento. </li><li> Ripetere il processo di calibrazione (passi 3.8 e 3.9) più volte. Utilizzare il valore medio, C ref, come la costante di calibrazione. </li> &lt;li&gt; Posizionare il microfono di riferimento perpendicolarmente alla superficie solida su cui è misurata la fluttuazione di pressione, come mostrato in Figura 1. </li><li> Allineare il centro del microfono di riferimento con il rubinetto RMP. Utilizzare una distanza tra il microfono di riferimento e il rubinetto RMP di 1 mm. </li><li> Posizionare il diffusore in prossimità del modello di prova. Utilizzare una distanza tra l&#39;altoparlante e il microfono di 2,5 m per tali misurazioni. </li><li> Collegare l&#39;altoparlante ad un generatore di funzione e attivare il generatore di funzioni. </li><li> Utilizzare l&#39;opzione &quot;rumore bianco&quot; del generatore di funzioni per fornire il segnale acustico desiderato e impostare la radice della media tensione quadrata, V rms, a 0,4 V. </li><li> Regolare il volume dell&#39;altoparlante al minimo. </li><li> Attivare l&#39;altoparlante. </li><li> Regolare il volume dell&#39;amplificatore dell&#39;altoparlante più alto possibile senza danneggiare il diffusore. Si noti che la maggior parte degli altoparlanti hanno un indicatore luminoso per avvertire °e utente se l&#39;ampiezza di uscita è superiore al range altoparlante. </li><li> Acquisire e salvare dati in serie dalle uscite di tensione sia il microfono di riferimento e il RMP utilizzando una frequenza di scansione di 40.000 Hz per 60 sec. </li><li> Calcolare i valori di serie temporali della fluttuazione di pressione sonora, che è generato dal generatore diffusore e la funzione e misurato dal microfono di riferimento. Questo è semplicemente il prodotto della tensione di uscita serie temporale dal microfono di riferimento, <img alt="Equazione 3" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq3.jpg" /> , E costante la taratura, <img alt="Equazione 4" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq4.jpg" /> ; <img alt="Equazione 5" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq5.jpg" /> . Si noti che la pressione sonora serie temporale, <img alt="equazione 6" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq6.jpg" /> , È anche la fluttuazione della pressione al rubinetto del RMP. </li><li> Calcolare il tempo di serie fluttuazione della pressione sonora misurato dal microfono in un RMP<html> s il prodotto della tensione di uscita serie temporale dal RMP, <img alt="equazione 7" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq7.jpg" /> , E la sensibilità del microfono, <img alt="equazione 8" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq8.jpg" /> ; <img alt="equazione 9" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq9.jpg" /> . Si noti che la sensibilità del microfono, <img alt="equazione 8" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq8.jpg" /> , Deve essere fornito dal produttore. </li><li> Si calcoli la densità di auto-spettrale, <img alt="equazione 10" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq10.jpg" /> , di <img alt="equazione 11" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq11.jpg" /> . Si calcoli la densità di auto-spettrale, <img alt="equazione 12" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq12.jpg" /> , di <img alt="equazione 13" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq13.jpg" /> . Si calcoli la densità cross-spettrale, <img alt="equazione 14" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq14.jpg" /> , fra.jpg &quot;/&gt; e <img alt="equazione 11" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq11.jpg" /> . Le densità di auto-spettrale e densità di cross-spettrali sono definite da Bendat e Piersol 19. </li><li> Calcolare la funzione di trasferimento come <img alt="equazione 15" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq15.jpg" /> . </li><li> Calcolare la funzione di coerenza come <img alt="equazione 16" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq16.jpg" /> , Dove l&#39;asterisco rappresenta il complesso coniugato. </li><li> Rimuovere il microfono di riferimento. </li><li> Spegnere il generatore di altoparlante e la funzione. </li><li> Rimuovere l&#39;altoparlante. </li></ol> 4. Acquisizione dati <ol><li> Accendere la galleria del vento. </li><li> Registrare la tensione di uscita serie temporale, <img alt="equazione 17" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq17.jpg" /> , Del RMP con il sistema di acquisizione dati. Utilizzare una frequenza di scansione di 40.000 Hz. Utilizzare una durata di acquisizione di 64 sec. </li><li> Spegnere la galleria del vento. </li></ol><ol><li> Calcolare la fluttuazione di pressione sonora, <img alt="equazione 18" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq18.jpg" /> , Misurato dal microfono nella RMP come <img alt="equazione 19" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq19.jpg" /> . </li><li> Si calcoli la densità di auto-spettrale, <img alt="equazione 20" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq20.jpg" /> , Della fluttuazione di pressione superficie come <img alt="equazione 21" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq21.jpg" /> , dove <img alt="equazione 22" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq22.jpg" /> è la densità di auto-spettrale della fluttuazione della pressione sonora misurato dal microfono nel RMP <img alt="equazione 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...

Il flusso del fluido su superfici in genere porta a instabilità e turbolenza che si traducono in pressione superficiale instabile (USP). suono indotto dal flusso e le vibrazioni sono spesso il risultato diretto di questa instabilità. Il suono irradiato generato da ventole di raffreddamento, eliche, turbine eoliche e sono dominati da fonti legate alla USP 1. Le misurazioni delle caratteristiche spaziali e temporali di USP nei flussi turbolenti sono generalmente richiesti al fine di prevedere il suono irradiato. La caratterizzazione statistica di USP viene indicata generalmente in forma di densità automatica-spettrale, due punti densità cross-spettrali, e funzioni di correlazione spaziale 2, 3. La risposta in frequenza richiesto può variare a seconda dell&#39;applicazione. In molte applicazioni in galleria del vento, una risposta di 10 kHz a 20 kHz è sufficiente. Le piccole scale di moto turbolento spesso richiedono aree di rilevamento ed il sensore spaziatura essere inferiore a 1 mm. Extestudi sperimentali nsive sono stati condotti per ottenere fluttuazioni di pressione turbolenza indotta. Un metodo diretto utilizza sensori incorporati incasso. Questo metodo utilizza spesso grandi array di microfoni, perché ogni sensore può misurare solo la fluttuazione della pressione in un punto discreto. Sensori tipici utilizzati in questo metodo sono trasduttori piezoelettrici, suggerite da Gautschi 4. Array di sensori piezoelettrici possono essere costosi, e la gamma di frequenza di misura è spesso inferiore a 10 kHz. Microfoni diretti a plafone sono spesso utilizzati come sensori economico USP 5. Microfoni hanno alta sensibilità, che è un vantaggio sostanziale per i flussi a bassa velocità. Tuttavia, ciò comporta anche il rischio di saturazione del sensore quando grandi fluttuazioni di ampiezza della pressione sono presenti. Questo metodo non è adatto per superfici di grandi curvature, discontinuità, o geometrie che sono troppo sottili per contenere l&#39;intero sensore. 6. I movimenti vibrazioni accelerano e spazio-dipendenti sono misurati e poi convertiti in superficie statistiche pressione utilizzando note proprietà meccaniche della membrana. Questo metodo richiede un&#39;attenta progettazione, l&#39;implementazione e la calibrazione accurata della risposta dinamica della membrana. Inoltre, l&#39;apparecchiatura di misura vibrazioni, come vibrometri Doppler laser, sono costosi. Infine, questo metodo può essere applicato solo su superfici piane. Sensibile alla pressione della vernice (PSP) è un&#39;altra tecnica che può essere utilizzato per misurare la pressione superficiale instabile. Questa tecnica richiede che le superfici da verniciare in un legante polimerico trasparente, che provoca le molecole all&#39;interno di essere eccitato ad uno stato energetico superiore come vengono illuminate con luce di una specifica lunghezza d&#39;onda. Come le molecole subiscono tempra di ossigeno, l&#39;energia è relocazione come luce ad una velocità proporzionale alla pressione parziale di ossigeno, con conseguente luminescenza che è inversamente proporzionale alla pressione superficiale 7. Il principale svantaggio di metodi PSP è relativamente bassa sensibilità della misura rispetto ai microfoni. Questo limita l&#39;applicazione di PSP relativamente flussi ad alta velocità. La presente comunicazione descrive un metodo per USP che utilizza una sonda microfono a distanza (RMP). Questo metodo è stato descritto da Englund e Richards 8. Il concetto utilizza un microfono miniatura standard che è collegato alla presa di pressione superficie con un tubo cavo. La pressione instabile alla superficie del modello viaggerà nel tubo sotto forma di onde sonore. Gli atti tubi come &quot;guida d&#39;onda&quot; per consentire il microfono, che è montato perpendicolarmente al tubo, per misurare le onde sonore. Le onde poi continuano in un altro tubo che è insufficiente per eliminare r acustica grande ampiezzaeflections. Englund e Richards applicato un approccio analitico delineato da Bergh e Tijdeman 9 per determinare la risposta dinamica del RMP. Perrenes e Roger 10 utilizzati un RMP per misurare la pressione superficiale su un profilo aerodinamico bidimensionale dispositivi high-lift. Hanno sviluppato una sonda con un tubo capillare 0,5 mm di diametro in corrispondenza della superficie che è stato collegato ad un 27-cm lungo tubo rigido che si è espansa da 0,7 mm a 2,5 mm tramite due variazioni a gradino separati. Ogni gradino causato un cambiamento relativamente grande di impedenza acustica del tubo. Leclercq e Bohineust 11 hanno studiato il campo di pressione parete sotto uno strato limite turbolento. Hanno usato un RMP diametro costante, come suggerito da Franzoni e Elliott 12. Tuttavia, la risposta dinamica era abbastanza alto solo in una gamma di frequenza limitata. Arguillat et al. 13 progettato un RMP per studiare il rumore trasmesso all&#39;interno di un vano del veicolo. Hanno testatovari tubi di condurre la fluttuazione di pressione ai microfoni. Yang et al. 14 corretta per la distorsione tubo utilizzando un approccio di funzione di trasferimento tubazione che è simile al metodo presentato in questa relazione. Hoarau et al. 15 hanno studiato la parete traccia pressione a valle di una regione separata. Le RMP che hanno progettato avevano diametri interni costanti, e il tubo è stato interamente non rigido. Secondo studi precedenti, l&#39;accuratezza delle misurazioni della pressione di superficie ottenuti utilizzando RMP dipende principalmente sulla determinazione della funzione di trasferimento dipendente dalla frequenza della sonda che riguarda la pressione superficiale alla pressione microfono. Le sezioni seguenti descrivono una geometria RMP che è allo stesso tempo semplice ed efficace. Metodi sperimentali ed analitici saranno introdotti e validati per determinare con precisione la risposta dinamica del RMP. Il modello analitico consente un RMP per essere optimized in fase di progettazione per un potenzialmente un&#39;ampia gamma di applicazioni. RMP può essere utilizzato per misurare variazioni di pressione in un ampio intervallo di frequenze. La risoluzione spaziale relativamente alto grado di offrire informazioni dettagliate sulle caratteristiche del campo di pressione instabile spazialmente distribuiti 16. Poiché la sonda è piccola, RMP possono essere utilizzati per misurare variazioni di pressione oltre geometrie complesse, quali grandi curvature o spaziatura limitata 17. Inoltre, il tubo di collegamento rubinetto superficie e il sensore microfono può ridurre l&#39;ampiezza della fluttuazione della pressione indotta al microfono. Così, la corretta progettazione di RMP geometria del sensore e parametri produce un metodo per ottenere caratteristiche di USP che sono significativamente meno restrittivi rispetto ad incasso il microfono direttamente sulla superficie del modello. Struttura della struttura generale RMPThe del RMP è mostrato in Figura 1 </strong&gt;. Il RMP costituito da un tubo che conduce dalla superficie del modello ad una sezione di espansione ed un secondo tubo che si estende dalla sezione di espansione ad una &quot;culla&quot;. Un terzo tubo viene quindi collegato ad agire come una terminazione anecoica. La culla è un componente in plastica lavorata utilizzati per ospitare il microfono e le connessioni dei tubi. I dettagli della struttura RMP può essere regolata per varie condizioni sperimentali. Lo scopo del secondo tubo di maggior diametro è di consentire il microfono relativamente ingombrante e culla da collocare ulteriormente dal punto di misurazione USP senza ridurre significativamente la sensibilità di misura. Questo secondo tubo può essere eliminato se non è necessario, e la sezione di espansione può essere costruita nella culla. La terminazione anecoica è fatto di plastica morbida che è stato di circa 2 a 3 m di lunghezza. Per questa dimostrazione, il disegno del RMP è stato ottimizzato per la misurazione di variazioni di pressione superficiale sotto un turbulent strato limite senza un gradiente di pressione streamwise, come mostrato in Figura 2. Il secondo tubo è stato eliminato. sono stati osservati Gli effetti dei due differenti lunghezze del primo tubo. Il primo tubo è stato costruito da acciaio inossidabile con un diametro interno di 0,5 mm e un diametro esterno di 0,81 mm. Le lunghezze del primo tubo erano 5,35 e 10,40 cm, rispettivamente. Il diametro interno della bocca della sezione di espansione, che è stato accolto nella base, era di 0,5 mm e il diametro interno della uscita era 1,25 millimetri, che era identico al diametro interno della terminazione dissipazione. L&#39;angolo della sezione di espansione è 7 °. C&#39;era un buco nella culla di diametro 1,25 millimetri per collegare agevolmente sezione di espansione con la terminazione anecoica. La zona di rilevamento è collegato al foro 1,25 millimetri attraverso un foro perpendicolare 0,75 millimetri.

<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.

I risultati della taratura da due disegni rappresentativi RMP sono mostrati in questa sezione. Il primo usato un tubo primario 5,35 cm, e la seconda usato un tubo primario 10,4 cm. Le terminazioni dissipative sono 4,75 m di lunghezza per entrambi RMP. La coerenza tra le fluttuazioni di pressione misurati dal microfono in RMP e dal microfono di riferimento è mostrato nella figura 3. I dati mostrano un valore c...

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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 misurazione della pressione instabile superficie utilizzando una sonda microfono remoto

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 Views.  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.

Sintesi e microdiffrazione a pressioni e temperature estreme

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

Ricerca

Ingegneria

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.

Blast Quantificazione Utilizzando Hopkinson Pressure Bar

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.

Optical Trappola Caricamento di dielettrico microparticelle in aria

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.

Metodo standardizzato per la misurazione Collection efficienza da Wipe-campionamento di esplosivi traccia

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.

Generazione di dimensione controllata poli (glicol etilenico) diacrilato goccioline tramite dispositivi microfluidici concentrandosi flusso Semi-3-dimensionale

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.

Sicuro sperimentazione in ottica levitazione di goccioline caricate utilizzando 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.

Fabbricazione di calzetteria compressa e misurazione della sua caratteristica di pressione esercitata sugli arti inferiori

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 Misurazione della Temperatura della Superficie in un Forno a nastro Trasportatore tramite Termografia a infrarossi in linea

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.

Misurazione delle emissioni del numero di particelle reali di guida sub-23metrico utilizzando il sistema portatile di campionamento DownToTen

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.

Trattamento di superfici con plasma a pressione atmosferica fredda utilizzando il COST-Jet

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