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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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><tbody><tr><td>Microphone</td><td>ACO Pacific (http://www.acopacific.com/)</td><td>7016</td><td>Used to measure the sound pressure and calibrate the RMP as a reference.</td></tr><tr><td>Microphone</td><td>Knowles (http://www.knowles.com/eng)</td><td>FG-23629-C36</td><td>Used to measure the pressure fluctuation as a part of the RMP.</td></tr><tr><td>Microbore Tubing</td><td>Saint-gobain (http://www.biopharm.saint-gobain.com/en/index.asp)</td><td>Tygon ND 100-80</td><td>Used to dissipate the sound waves as a dissipation termination.</td></tr><tr><td>Hypodermic Tubing</td><td>MicroGroup (http://www.microgroup.com/)</td><td>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><td>Hypodermic Tubing</td><td>MicroGroup (http://www.microgroup.com/)</td><td>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><td>plexiglass</td><td>Plaskolite (http://www.plaskolite.com/)</td><td>1X76204A</td><td>Used to make cradles which can connect the tubing and the microphone for the RMP.</td></tr><tr><td>Data acquisition chassis</td><td>National Instruments (http://www.ni.com/)</td><td>PXI-1006</td><td>For data acquisition.</td></tr><tr><td>Data acquisition channel</td><td>National Instruments (http://www.ni.com/)</td><td>PXI-4472</td><td>For data acquisiton.</td></tr><tr><td>Function generator</td><td>thinkSRS (http://www.thinksrs.com/)</td><td>DS360</td><td>To generate white noise signal.</td></tr><tr><td>Pistonphone</td><td>B&amp;amp;K (http://www.bksv.com/)</td><td>4228</td><td>To generate sine waves with constant frequency which will be used to calibrate the reference microphone.</td></tr><tr><td>Loudspeaker</td><td>Mackie (http://www.mackie.com/index.html)</td><td>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><td>MatLab</td><td>Mathworks (http://www.mathworks.com/)</td><td></td><td>Used to process experimental data.</td></tr><tr><td>LabVIEW</td><td>National Instruments (http://www.ni.com/)</td><td></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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6.9K 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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Exploring the Effects of Atmospheric Forcings on Evaporation: Experimental Integration of the Atmospheric Boundary Layer and Shallow Subsurface

Evaporation is directly influenced by the interactions between the atmosphere, land surface and soil subsurface. This work aims to experimentally study evaporation under various surface boundary conditions to improve our current understanding and characterization of this multiphase phenomenon as well as to validate numerical heat and mass transfer theories that couple Navier-Stokes flow in the atmosphere and Darcian flow in the porous media. Experimental data were collected using a unique soil tank apparatus interfaced with a small climate controlled wind tunnel. The experimental apparatus was instrumented with a suite of state of the art sensor technologies for the continuous and autonomous collection of soil moisture, soil thermal properties, soil and air temperature, relative humidity, and wind speed. This experimental apparatus can be used to generate data under well controlled boundary conditions, allowing for better control and gathering of accurate data at scales of interest not feasible in the field. Induced airflow at several distinct wind speeds over the soil surface resulted in unique behavior of heat and mass transfer during the different evaporative stages.

A protocol for the design and construction of a soil tank interfaced to a small climate controlled wind tunnel to study the effects of atmospheric forcings on evaporation is presented. Both the soil tank and wind tunnel are instrumented with sensor technologies for the continuous in situ measurement of environmental conditions.

蒸発させる上で大気強制力の影響を探る：大気境界層と浅い地下の実験的インテグレーション

Evaporation is directly influenced by the interactions between the atmosphere, land surface and soil subsurface. This work aims to experimentally study ...

環境学

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 ...

工学

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. Polyps and nodules, which are geometric abnormalities that form on the medial surface of the vocal folds, can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Our laboratory has reported particle image velocimetry (PIV) measurements, within an investigation of a model polyp located on the medial surface of an in&#160;vitro driven vocal fold model, which show that such a geometric abnormality considerably disrupts the glottal jet behavior. This flow field adjustment is a likely reason for the severe degradation of the vocal quality in patients with polyps. A more complete understanding of the formation and propagation of vortical structures from a geometric protuberance, such as a vocal fold polyp, and the resulting influence on the aerodynamic loadings that drive the vocal fold dynamics, is necessary for advancing the treatment of this pathological condition. The present investigation concerns the three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted prolate hemispheroid with a 2:1 aspect ratio in cross flow, i.e. a model vocal fold polyp, using an oil-film visualization technique. Unsteady, three-dimensional flow separation and its impact of the wall pressure loading are examined using skin friction line visualization and wall pressure measurements.

Vocal fold polyps can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted model polyp and its impact on the wall pressure loading are examined using particle image velocimetry, skin friction line visualization, and wall pressure measurements.

モデルの声帯ポリープによる三次元流分離の調査

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

生物工学

Manufacturing Simple and Inexpensive Soil Surface Temperature and Gravimetric Water Content Sensors

Quantifying temperature and moisture at the soil surface is essential for understanding how soil surface biota respond to changes in the environment. However, at the soil surface these variables are highly dynamic and standard sensors do not explicitly measure temperature or moisture in the upper few millimeters of the soil profile. This paper describes methods for manufacturing simple, inexpensive sensors that simultaneously measure the temperature and moisture of the upper 5 mm of the soil surface. In addition to sensor construction, steps for quality control, as well as for calibration for various substrates, are explained. The sensors incorporate a Type E thermocouple to measure temperature and assess soil moisture by measuring the resistance between two gold-plated metal probes at the end of the sensor at a depth of 5 mm. The methods presented here can be altered to customize probes for different depths or substrates. These sensors have been effective in a variety of environments and have endured months of heavy rains in tropical forests as well as intense solar radiation in deserts of the southwestern U.S. Results demonstrate the effectiveness of these sensors for evaluating warming, drying, and freezing of the soil surface in a global change experiment.

Accurately measuring temperature and water content of the upper 5 mm of the soil surface can improve our understanding of environmental controls on biological, chemical, and physical processes. Here we describe a protocol for manufacturing, calibrating, and conducting measurements with soil surface temperature and moisture sensors.

シンプルで安価な土壌表面温度と重力水分センサの製造

Quantifying temperature and moisture at the soil surface is essential for understanding how soil surface biota respond to changes in the environment. ...

Measurements of Waves in a Wind-wave Tank Under Steady and Time-varying Wind Forcing

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water waves excited by time-dependent and steady wind forcing. Capacitance-type wave gauge and Laser Slope Gauge (LSG) are used to measure instantaneous water surface elevation and two components of the instantaneous surface slope at a number of locations along the test section of a wind-wave facility. The computer-controlled blower provides airflow over the water in the tank whose rate can vary in time. In the present experiments, the wind speed in the test section initially increases quickly from rest to the set value. It is then kept constant for the prescribed duration; finally, the airflow is shut down. At the beginning of each experimental run, the water surface is calm and there is no wind. Operation of the blower is initiated simultaneously with the acquisition of data provided by all sensors by a computer; data acquisition continues until the waves in the tank fully decay. Multiple independent runs performed under identical forcing conditions allow determining statistically reliable ensemble-averaged characteristic parameters that quantitatively describe wind-waves&#39; variation in time for the initial development stage as a function of fetch. The procedure also allows characterizing the spatial evolution of the wave field under steady wind forcing, as well as decay of waves in time, once the wind is shut down, as a function of fetch.

This manuscript describes a fully computer-controlled procedure that allows obtaining reliable statistical parameters from experiments of water waves excited by steady and unsteady wind forcing in a small-scale facility.

定常および時間変化の風強制の下で風波浪水槽における波の計測

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water ...

Measurement of Spatial Stability in Precision Grip

The purpose of the protocol is to indirectly evaluate the direction of the finger force during manipulation of a handheld object based on the biomechanical relationships in which deviated force direction causes center of pressure (COP) replacement. To evaluate this, a thin, flexible, and high spatial resolution pressure sensor sheet is used. The system allows measurement of the COP trajectory in addition to the force amplitude and its temporal regulation. A series of experiments found that increased trajectory length reflected a sensorimotor deficit in stroke patients, and that decreased COP trajectory reflects a compensatory strategy to avoid an object slipping from the hand grip in the elderly. Moreover, the COP trajectory could also be decreased by dual task interference. This article describes the experimental procedure and discusses how finger COP contributes to an understanding of the physiology and pathophysiology of grasping.

The goal of this protocol is to measure the center of pressure (COP) replacement using a high spatial resolution sensor sheet to reflect the spatial stability in a precision grip. The use of this protocol could contribute to greater understanding of the physiology and pathophysiology of grasping.

精密グリップにおける空間安定性の測定

The purpose of the protocol is to indirectly evaluate the direction of the finger force during manipulation of a handheld object based on the ...

行動学

Mechano-Node-Pore Sensing: A Rapid, Label-Free Platform for Multi-Parameter Single-Cell Viscoelastic Measurements

Cellular mechanical properties are involved in a wide variety of biological processes and diseases, ranging from stem cell differentiation to cancer metastasis. Conventional methods for measuring these properties, such as atomic force microscopy (AFM) and micropipette aspiration (MA), capture rich information, reflecting a cell's full viscoelastic response; however, these methods are limited by very low throughput. High-throughput approaches, such as real-time deformability cytometry (RT-DC), can only measure limited mechanical information, as they are often restricted to single-parameter readouts that only reflect a cell's elastic properties. In contrast to these methods, mechano-node-pore sensing (mechano-NPS) is a flexible, label-free microfluidic platform that bridges the gap in achieving multi-parameter viscoelastic measurements of a cell with moderate throughput. A direct current (DC) measurement is used to monitor cells as they transit a microfluidic channel, tracking their size and velocity before, during, and after they are forced through a narrow constriction. This information (i.e., size and velocity) is used to quantify each cell's transverse deformation, resistance to deformation, and recovery from deformation. In general, this electronics-based microfluidic platform provides multiple viscoelastic cell properties, and thus a more complete picture of a cell's mechanical state. Because it requires minimal sample preparation, utilizes a straightforward electronic measurement (in contrast to a high-speed camera), and takes advantage of standard soft lithography fabrication, the implementation of this platform is simple, accessible, and adaptable to downstream analysis. This platform's flexibility, utility, and sensitivity have provided unique mechanical information on a diverse range of cells, with the potential for many more applications in basic science and clinical diagnostics.

Presented here is a method to mechanically phenotype single cells using an electronics-based microfluidic platform called mechano-node-pore sensing (mechano-NPS). This platform maintains moderate throughput of 1-10 cells/s while measuring both the elastic and viscous biophysical properties of cells.

メカノノードポアセンシング:マルチパラメータシングルセル粘弾性測定のための迅速でラベルフリーのプラットフォーム

Cellular mechanical properties are involved in a wide variety of biological processes and diseases, ranging from stem cell differentiation to cancer ...

非栄養性吸引バーストを記録するカスタムメイドの圧力トランスデューサシステム

Non-Nutritive Suck Parameters Measurements Using a Custom Pressure Transducer System

The non-nutritive suck (NNS) device is a transportable, user-friendly pressure transducer system that quantifies infants' NNS behavior on a pacifier. Recording and analysis of the NNS signal using our system can provide measures of an infant's NNS burst duration (s), amplitude (cmH2O), and frequency (Hz). Accurate, reliable, and quantitative assessment of NNS has immense value in serving as a biomarker for future feeding, speech-language, cognitive, and motor development. The NNS device has been used in numerous research lines, some of which have included measuring NNS features to investigate the effects of feeding-related interventions, characterizing NNS development across populations, and correlating sucking behaviors with subsequent neurodevelopment. The device has also been used in environmental health research to examine how exposures in utero can influence infant NNS development. Thus, the overarching goal in research and clinical utilization of the NNS device is to correlate NNS parameters with neurodevelopmental outcomes to identify children at risk for developmental delays and provide rapid early intervention.

著者スポットライト:非栄養吸引が発話創発と乳児の発達に及ぼす影響

The non-nutritive suck (NNS) device can easily collect and quantify NNS features using a pacifier connected to a pressure transducer and recorded through a data acquisition system and laptop. Quantification of NNS parameters can provide valuable insight into a child's current and future neurodevelopment.

カスタム圧力トランスデューサシステムを使用した非栄養吸盤パラメータ測定

The non-nutritive suck (NNS) device is a transportable, user-friendly pressure transducer system that quantifies infants' NNS behavior on a pacifier. ...

リモートマイクプローブを用いた非定常面圧の測定

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蒸発させる上で大気強制力の影響を探る：大気境界層と浅い地下の実験的インテグレーション

ブラスト定量ホプキンソン圧力棒を使用して

モデルの声帯ポリープによる三次元流分離の調査

シンプルで安価な土壌表面温度と重力水分センサの製造

定常および時間変化の風強制の下で風波浪水槽における波の計測

精密グリップにおける空間安定性の測定

メカノノードポアセンシング:マルチパラメータシングルセル粘弾性測定のための迅速でラベルフリーのプラットフォーム

カスタム圧力トランスデューサシステムを使用した非栄養吸盤パラメータ測定

カスタム圧力トランスデューサシステムを使用した非栄養吸盤パラメータ測定

カスタム圧力トランスデューサシステムを使用した非栄養吸盤パラメータ測定