本研究では、助成金番号N000141210337、デボラNalchajianとロナルド・ジョスリンの下で海軍研究の米国オフィスからの資金によって可能になりました。

実験の調製<ol><li> RMPを構築するための適切なマイクを選択します。関心の周波数範囲内のマイクの周波数範囲を使用してください。 注記：この実験では、100〜10,000 Hzの間の圧力変動が重要です。選択されたマイクロフォンの測定周波数範囲は100〜10,000ヘルツです。サイズのための具体的な基準が存在しないが、マイクロホンの大きさは、できるだけ小さくすべきです。 </li><li>付録に記載されている分析法を用いて、RMPシステムの感度と周波数応答を推定します。チューブおよび構造の寸法を変化させることにより、RMPの感度と周波数応答を調整します。 </li><li> 5.25センチメートル長い片に0.5ミリメートル、内径ステンレス鋼管をカットするドレメルを使用してください。 </li><li>はさみで、4.75メートル、長片に1.25 mmの内径軟質チューブをカット。 </li><li>プレキシグラスの一部をカットするためにフライス盤を使用します直方体。直方体の長さ、幅、高さはそれぞれ、2.54センチメートル1.27センチ、1.27 cmでなければなりません。 </li><li> 図2に示すように、プレキシグラスのクレードルの0.81、2、2.56、および0.76ミリメートル径の穴をあけ、。 </li><li> 図2に示すように、プレキシグラスクレードルのテーパ部を作るために、針のドリルを使用してください。 </li><li>メーカーが提供するマニュアルのマイク感度を見上げ、またはウォン18によって導入された方法を使用してマイクを調整します。 </li><li> 図2に示すように、プレキシガラスクレードルにマイクを装着し、エポキシを使用してマイクを固定します。 </li><li>ステンレス鋼管と軟質チューブは、プレキシグラスクレードルに接続し、エポキシでそれらを修正します。 </li><li>測定位置でのモデル表面に垂直に0.81ミリメートル径の穴を開けます。 </li></ol> 2.実験のセットアップ<ol><li>の主要なステンレス鋼管をマウントフラッシュモデル表面にRMPセンサーおよび図2に示すように、反対側のモデル表面にステンレス製のチューブを固定するためにエポキシ樹脂を追加します。 </li><li>システムを汚染から寄生ノイズを防止するために、音響フォームとRMPを囲みます。 </li><li>国道トンネルのテストセクションのうち、すべての電気配線。 </li><li>国道トンネルのテストセクションのうち柔らかい無響チューブ。 </li><li>非定常圧力と同時に平均静圧の測定値を得るために、圧力変換器にソフト無響管の端を接続します。 </li><li>低雑音増幅器およびデータ収集システムにRMPを接続します。 </li><li>利得係数の値がケースにケースから変更することができます10ノートに、増幅器の利得係数を設定します。 </li></ol> 3.キャリブレーション<ol><li>高品質であり、周波数に依存しない感度を有する基準マイクロホンを選択します。 </li><li>基準マイクロを接続します電話増幅器の入力およびデータ収集システムに増幅器の出力を接続します。 </li><li>入力ゲインと10デシベルに、アンプの出力ゲインの両方を設定します。利得係数は、異なる測定条件下で変化させることができることに留意されたいです。 </li><li>補足図に示すように、ピストンホンに基準マイクロホンを挿入します。 </li><li>ピストンホンをオンにします。 </li><li> 4000 Hzに取得頻度を設定します。 </li><li> 24万にサンプル数を設定します。 </li><li>基準マイクロホンからの電圧出力を取得し、保存します。 </li><li>基準マイクロホンの校正定数を計算します。較正定数、C refは 、基準マイクロホンの電圧出力の標準偏差にピストンホン生産音圧の標準偏差の比です。 </li><li>キャリブレーションプロセス（3.8および3.9ステップ）を数回繰り返します。キャリブレーション定数として、平均値、Cのリファレンスを使用してください。 </li> &lt;李&gt;は、図1に示すように圧力変動が測定され、その上に固体表面に対して垂直に基準マイクロホンを配置します。 </li><li> RMPタップと基準マイクロホンの中心を合わせます。基準マイクロホンと1ミリメートルのRMPタップ間の距離を使用してください。 </li><li>テストモデルの近くにスピーカーを配置します。スピーカーおよびこれらの測定のために2.5メートルのマイク間の距離を使用してください。 </li><li>ファンクション・ジェネレータにスピーカーを接続し、ファンクション・ジェネレータをオンにします。 </li><li> 0.4 Vに、V RMS、正方形の電圧を意味する所望の音響信号を提供し、ルートを設定するには、ファンクション・ジェネレータの「ホワイトノイズ」オプションを使用します</li><li>最小限にスピーカーの音量を調整します。 </li><li>スピーカーの電源をオンにします。 </li><li>スピーカーにダメージを与えることなく、できるだけ高いスピーカーアンプの音量を調整します。ほとんどのスピーカーは目を警告するインジケータライトを持っていることに注意してくださいEのユーザ出力振幅はスピーカ範囲を超えている場合。 </li><li> 60秒間40,000ヘルツの走査周波数を使用して、基準マイクロホンとRMPの両方の電圧出力から時系列データを取得し、保存します。 </li><li>スピーカ機能発生器によって生成され、基準マイクロホンによって測定される音圧変動の時系列値を計算します。これは、単に基準マイクロホンから時系列の出力電圧との積であります<img alt="式3" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq3.jpg" /> 、その校正定数<img alt="式4" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq4.jpg" /> ; <img alt="式（5）" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq5.jpg" /> 。時系列的な音圧ことに注意してください、 <img alt="式6" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq6.jpg" />また、RMPのタップでの圧力変動です。 </li><li> RMP Aマイクによって測定時系列音圧の変動を計算します<html> RMPから時系列の電圧出力の生成物は、S- <img alt="式（7）" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq7.jpg" /> 、およびマイク感度、 <img alt="式8" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq8.jpg" /> ; <img alt="式9" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq9.jpg" /> 。 、そのマイクの感度を注意してください<img alt="式8" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq8.jpg" /> 、製造業者によって提供されるべきです。 </li><li>自動スペクトル密度を計算し、 <img alt="式10" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq10.jpg" /> 、の<img alt="式11" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq11.jpg" /> 。自動スペクトル密度を計算し、 <img alt="式12" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq12.jpg" /> 、の<img alt="式13" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq13.jpg" /> 。クロススペクトル密度を計算し、 <img alt="式14" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq14.jpg" /> 、 の間に.jpg &quot;/&gt;と<img alt="式11" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq11.jpg" /> 。自動スペクトル密度とクロススペクトル密度は、Bendatとピアソル19によって定義されています。 </li><li>伝達関数を計算します<img alt="式15" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq15.jpg" /> 。 </li><li>コヒーレンス関数を計算します<img alt="式16" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq16.jpg" />アスタリスクは複素共役を表します。 </li><li>基準マイクロホンを削除してください。 </li><li>スピーカーや関数発生器の電源を切ります。 </li><li>スピーカーを取り外します。 </li></ol> 4.データ集録<ol><li>風洞をオンにします。 </li><li>時系列の電圧出力を記録し、 <img alt="式（17）" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq17.jpg" />データ収集システムとRMPの。 40,000ヘルツの走査周波数を使用してください。 64秒の取得期間を使用してください。 </li><li>風洞をオフにします。 </li></ol><ol><li> 、音圧の変動を計算します<img alt="式（18）" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq18.jpg" /> 、としてRMPにマイクで測定しました<img alt="式19" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq19.jpg" /> 。 </li><li>自動スペクトル密度を計算し、 <img alt="式20" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq20.jpg" /> 、表面の圧力変動としての<img alt="式（21）" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq21.jpg" />ここで、 <img alt="式22" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq22.jpg" />音圧変動の自動スペクトル密度は、RMPマイクロホンによって測定されます<img alt="式（18）" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq18.jpg" /> 。 </li></ol>

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Unsteady Aerodynamics, Aeroacoustics and Aeroelasticity of Turbomachines. , 521-529 (2006).</li><li>Hoarau, C., Boree, J., Laumonier, J., Gervais, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+the+wall+pressure+trace+downstream+of+a+separated+region+using+extended+proper+orthogonal+decomposition.">Analysis of the wall pressure trace downstream of a separated region using extended proper orthogonal decomposition.</a> Phys Fluids. 18 (5), 055107 (2006).</li><li>Bilka, M. J., Paluta, M. R., Silver, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+correlation+of+measured+unsteady+surface+pressure+behind+a+backward-facing+step.">Spatial correlation of measured unsteady surface pressure behind a backward-facing step.</a> EXIF. 56 (2), (2015).</li><li>Probsting, S., Gupta, A., Scarano, F., Guan, Y., Morris, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tomographic+PIV+for+Beveled+Trailing+Edge+Aeroacoustics.">Tomographic PIV for Beveled Trailing Edge Aeroacoustics.</a> , (2014).</li><li>Wong, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Microphones and Their Calibration. Springer Handbook of Acoustics. , (2007).</li><li>Bendat, J. S., Piersol, A. 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S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attenuation+of+oscillatory+pressures+in+instrument+lines.">Attenuation of oscillatory pressures in instrument lines.</a> J Res Natl Bureau Stand. 45 (1), 85-108 (1950).</li><li>Zwikker, C., Kosten, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Sound Absorbing Materials. , (1949).</li></ol>

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...

表面上の流体の流れは、一般的に不安定と不安定な面圧（USP）につながる乱れにつながります。流れに誘導される音と振動は、多くの場合、この不安定の直接の結果です。冷却ファン、プロペラ、および風力タービンによって生成された放射音は、USP 1に関連したソースによって支配されています。乱流におけるUSPの空間的および時間的特性の測定は、一般に、放射音を予測するために必要とされます。 USPの統計的特徴付けは、一般に、自動スペクトル密度の形で与えられ、二点のクロススペクトル密度、及び空間相関関数の2、3。用途に応じて変化することができ、必要な周波数応答。多くの風洞の用途では、10キロヘルツ〜20キロヘルツの応答が十分です。乱流運動の小さなスケールは、多くの場合、1mm未満であることを検知エリアとセンサーの間隔が必要です。 エクステnsive実験的研究は、乱流誘導性の圧力変動を得るために行われています。直接法は、フラッシュマウント型埋め込みセンサーを使用しています。各センサは、一つだけの離散点での圧力変動を測定することができるので、この方法は、多くの場合、マイクの大きな配列を採用しています。この方法で利用される典型的なセンサはGautschi 4によって示唆された圧電トランスデューサ、です。圧電センサのアレイは、高価になることができ、測定の周波数範囲は、しばしば、10kHz未満です。 直接表面実装マイクロフォンは、多くの場合、安価なUSPセンサ5として使用されます。マイクロホンは、低速の流れのために実質的な利点である高感度を有します。圧力の大きな振幅変動が存在する場合しかし、これは、センサの飽和のリスクをもたらします。この方法は、大きな曲率、不連続、またはセンサ全体を含めるにはあまりにも薄い形状を有する表面には適していません。 6に薄い膜を使用することです。時間と空間依存の振動運動を測定した後、膜の既知の機械的性質を用いて、圧力の統計を表面に変換されます。この方法は慎重に設計、実装、および膜の動的応答の正確なキャリブレーションが必要です。さらに、レーザードップラー振動計などの振動測定装置は、高価です。最後に、この方法は、平らな表面に適用することができます。 感圧塗料（PSP）は、不安定な面圧を測定するために使用できる別の技術です。この技術は、それらが特定の波長の光が照射されるように内のより高いエネルギー状態に励起される分子を引き起こす透明ポリマーバインダーでコーティングされる表面を必要とします。分子酸素消光を起こすように、エネルギーが再あります面圧7に反比例すること発光を生じ、酸素分圧に比例した速度での光としてリース。マイクロホンと比較した場合、PSP方法の主な欠点は、測定の比較的低感度です。これは、比較的高速に流れるPSPの適用を制限します。 現在の通信は、リモートマイクプローブ（RMP）を使用するUSPする方法が記載されています。この方法は、最初Englundとリチャーズ8により説明しました。コンセプトは、中空管で表面の圧力タップに接続されている標準的な小型のマイクを使用しています。モデル表面における非定常圧力は、音波の形でチューブ内に移動します。音波を測定するために、チューブに垂直に取り付けられているマイクロホンを可能にするために「導波路」としてチューブ働きます。波は次いで大振幅の音響Rを除去するのに十分な長さである別のチューブに続行しますeflections。 Englundとリチャーズは、RMPの動的応答を決定するために、ベルグとTijdeman 9によって概説分析的アプローチを適用しました。 Perrenes及びロジャー10は、高揚力装置の2次元翼形上の面圧を測定するためにRMPを利用しました。彼らは、2つの別々のステップ変化を経て2.5ミリメートルに0.7ミリメートルから展開27-cmの長剛性管に接続された表面で直径0.5mmの毛細管を有するプローブを開発しました。各ステップ変化は、管の音響インピーダンスの比較的大きな変化をもたらしました。 LeclercqとBohineust 11は、乱流境界層の下壁の圧力場を検討しました。 Franzoniとエリオット12によって示唆されるように彼らは、一定の直径のRMPを使用しました。しかし、動的応答は、限られた周波数範囲で十分に高いです。 Arguillat ら 13車室内に送信ノイズを研究するRMPを設計しました。彼らは、試験しましたマイクロホンに圧力変動を実施するための様々なチューブ。 Yangら 14は、このレポートに導入方法と同様であるチューブ伝達関数法を用いてチューブの歪みを補正します。 Hoarau ら 15は、分離領域の下流壁圧力トレースを検討しました。彼らは設計RMPSは、一定の内径を有しており、チューブは完全に非剛性でした。 以前の研究によれば、RMPSを用いて得られた面圧測定の精度は、マイクロフォン、圧力に対する表面圧力に関するプローブの周波数に依存する伝達関数の決意時主として依存しています。次のセクションでは、シンプルかつ効果的であるRMPジオメトリを説明します。実験および分析方法は、正確にRMPの動的応答を決定するために導入され、検証されます。解析モデルは、OであるためにRMPを可能にしますアプリケーションの潜在的に広い範囲のために設計段階でptimized。 RMPSは、広範囲の周波数にわたって圧力変動を測定することができます。比較的高い空間分解能は、空間的に分布する非定常圧力場16の特性に関する詳細な情報を提供することができます。プローブが小さいように、RMPSは、大きな曲率または制限された間隔17のような複雑な幾何学的形状、上圧力変動を測定するために利用することができます。また、表面のタップとマイクロフォンセンサを接続するチューブは、マイクに誘起圧力変動の大きさを低減することができます。これにより、RMPセンサジオメトリおよびパラメータの適切な設計は、モデル表面に直接マイクを搭載フラッシュと比較して有意に少ない制限であるUSP特性を得るための方法を与えます。 RMPのRMPThe一般的な構造の構成は、図1に示されています</stronグラム&gt;。 RMPは、伸張部とに伸張部から延びる第2のチューブにモデル表面から先頭の1のチューブで構成され、「クレードル」。第3チューブは、その後、無響終端として作用するように接続されています。クレードルは、マイクとチューブの接続を収容するために使用される機械加工されたプラスチック部品です。 RMP構造の詳細は、種々の実験条件のために調整することができます。第二の、より大きな直径の管の目的は、比較的かさばるマイクとクレードルが著しく測定感度を低下させることなく、USPの測定点から遠くに配置することができるようにすることです。それが必要でない場合には、この第二の管を排除することができ、拡張部がクレードルに構築することができます。無響終端は、長さが約2〜3メートルだった軟質プラスチックで作られました。 このデモでは、RMPの設計は、TURBの下表面圧力変動の測定に最適化しましたulent 図2に示すように、流れ方向の圧力勾配なしの境界層、第二のチューブを除去しました。第1のチューブの二つの異なる長さの効果が観察されました。第1のチューブは、0.5mmの内径0.81 mmで外径のステンレス鋼から構築しました。第1のチューブの長さは、それぞれ、5.35および10.40センチメートルました。クレードルに組み込まれた拡張部の注入口の内径は、0.5mmであり、出口の内径が散逸終端の内径と同一であった1.25 mmでした。拡大部の角度は7°でした。スムーズに無響終端で伸長部を接続するために1.25ミリメートル径のクレードルに穴がありました。検出領域は、垂直な0.75ミリメートルの穴を通って1.25ミリメートルの穴に接続されていました。

<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.

2つの代表的なRMPのデザインから校正結果は、このセクションに示されています。最初のものは5.35センチメートル一次管を使用し、2つ目は、10.4センチメートル一次チューブを使用しました。散逸終端は、両方RMPSのための4.75メートルの長さです。 RMPにおける基準マイクロホンによってマイクロホンによって測定された圧...

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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.

リモートマイクプローブを用いた非定常面圧の測定

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 ビュー.  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.

エクストリーム圧力と温度での合成とMicrodiffraction

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

工学

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.

ブラスト定量ホプキンソン圧力棒を使用して

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.

空気中の誘電体微粒子の光学トラップのロード

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.

トレース爆発物のワイプサンプリングから収集効率を測定するための標準化された方法

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.

サイズ制御されたポリ (エチレング リコール) レート液滴を介して半 3 次元流れ焦点マイクロ流体デバイスの生成

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.

安全なリモート ・ ラボを使用して帯電液滴の光の浮上実験

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.

圧縮基圧の作製と下肢の圧力特性の測定

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.

インライン赤外線サーモグラフィーによるコンベアベルト炉におけるその後の表面温度測定

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.

ポータブルdownToTenサンプリングシステムを使用した23ナノメートル以下の実数駆動粒子数排出量の測定

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.

コストジェットを用いた冷気圧プラズマによる表面の処理

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