وقدم هذا البحث من الممكن بتمويل من مكتب الولايات المتحدة للبحوث البحرية في إطار منحة رقم N000141210337، ديبورا Nalchajian ورونالد جوسلين.

1. إعداد التجارب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار الميكروفون المناسب لبناء الشرطة العسكرية الملكية. استخدام النطاق الترددي للميكروفون ضمن نطاق الترددات من الفائدة. ملاحظة: في هذه التجربة، وتقلبات الضغط بين 100 و 10000 هرتز هي من الفائدة. نطاق الترددات قياس الميكروفون المحدد من 100 إلى 10،000 هرتز. يجب أن يكون حجم ميكروفون صغير بقدر الإمكان، على الرغم من عدم وجود معايير محددة لحجم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقدير حساسية واستجابة التردد من نظام RMP باستخدام المنهج التحليلي موضح في الملحق. ضبط حساسية واستجابة التردد من الشرطة العسكرية الملكية من خلال تغيير أبعاد الأنابيب والهياكل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام DREMEL لخفض الداخلي قطرها أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ 0.5 مم إلى 5.25 سم قطعة طويلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع مقص، وقطع 1.25 ملم الداخلي قطرها أنبوب لينة إلى 4.75 م قطعة طويلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام آلة طحن لقطع قطعة من زجاجي فيمكعباني شبيه بالمكعب. يجب أن يكون الطول والعرض، والارتفاع من متوازي المستطيلات 2.54 سم، 1.27 سم، و1.27 سم، على التوالي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحفر مع 0.81 و 2 و 2.56، و 0.76 أقطار ملم على مهد زجاجي، كما هو مبين في الشكل 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الحفر إبرة لجعل القسم تفتق من مهد زجاجي، كما هو مبين في الشكل 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بحث عن حساسية الميكروفون في دليل المقدمة من قبل الشركة المصنعة، أو معايرة الميكروفون باستخدام طريقة عرضه وونغ (18). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مقعد الميكروفون في مهد زجاجي، كما هو مبين في الشكل 2، وتثبيت الميكروفون باستخدام الايبوكسي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل أنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ وأنبوب لينة إلى مهد زجاجي واصلاحها مع مادة لاصقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حفر حفرة بقطر 0.81 ملم عموديا على سطح النموذج في موقف القياس. </li></ol> الإعداد 2. تجربة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدفق جبل أنابيب الصلب غير القابل للصدأ الأساسية للأجهزة الاستشعار هذه الخطط إلى سطح النموذج وإضافة الايبوكسي لإصلاح أنابيب الصلب غير القابل للصدأ لسطح النموذج الآخر، كما هو مبين في الشكل 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحيط RMP مع رغوة الصوتية لمنع الضوضاء الطفيلية من تلويث النظام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توجيه جميع الأسلاك الكهربائية من قسم اختبار النفق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مسار أنبوب كاتمة للصدى لينة من قسم اختبار النفق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وربط نهاية الأنبوب كاتمة للصدى ناعمة لمحول الضغط من أجل الحصول على قياسات ضغط ثابت يعني في وقت واحد مع الضغط غير مستقرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط RMP إلى مكبر للصوت منخفضة الضوضاء وبيانات نظام الاستحواذ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط عامل كسب من مكبر للصوت إلى 10. لاحظ أنه يمكن تغيير قيمة عامل كسب من حالة إلى أخرى. </li></ol> 3. معايرة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار الميكروفون المرجعية التي هي ذات جودة عالية، ولها حساسية مستقلة التردد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط الجزئي إشارةالهاتف لمدخلات مكبر للصوت وربط مخرجات مكبر للصوت لنظام الحصول على البيانات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين كل المكاسب المدخلات وزيادة الانتاج من مكبر للصوت إلى 10 ديسيبل. لاحظ أن عامل كسب يمكن أن تختلف في ظل ظروف مختلفة للقياس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج ميكروفون إشارة إلى pistonphone، كما هو مبين في الشكل التكميلي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على pistonphone. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط وتيرة اكتساب إلى 4000 هرتز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين عدد العينات التي 240،000. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اكتساب وحفظ الجهد الناتج من الميكروفون المرجعية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب ثابت معايرة الميكروفون المرجعية. ثابت المعايرة، C المرجع، هو نسبة الانحراف المعياري للضغط المنتجة pistonphone الصوت إلى الانحراف المعياري من الجهد الناتج من الميكروفون المرجعية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تكرار عملية المعايرة (الخطوات 3.8 و 3.9) عدة مرات. استخدام القيمة المتوسطة، C المرجع، وثابت المعايرة. </li> &lt;لى&gt; ضع ميكروفون إشارة عموديا على سطح صلب على الذي يقاس تقلب الضغط، كما هو مبين في الشكل 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاذاة وسط ميكروفون إشارة مع الصنبور الشرطة العسكرية الملكية. استخدام المسافة بين الميكروفون المرجعية والاستفادة من الشرطة العسكرية الملكية من 1 ملم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع مكبر الصوت على مقربة من نموذج الاختبار. استخدام المسافة بين مكبر الصوت والميكروفون من 2.5 متر لهذه القياسات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل مكبر الصوت إلى مولد وظيفة وتشغيل مولد وظيفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الخيار &quot;الضوضاء البيضاء&quot; مولد وظيفة لتوفير إشارة الصوتية المطلوبة وتعيين جذر يعني الجهد مربع، والخامس جذر تربيعي، إلى 0.4 V. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط مستوى الصوت من مكبر الصوت إلى الحد الأدنى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل مكبر الصوت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط مستوى الصوت من مكبر الصوت مكبر للصوت على أعلى مستوى ممكن دون الإضرار المتكلم. لاحظ أن معظم المتحدثين لديهم ضوء مؤشر للتحذير عشرالبريد المستخدم في حالة السعة الإخراج هو أعلى من المعدل المتحدث. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اكتساب وحفظ بيانات السلاسل الزمنية من نواتج الجهد من كلا الميكروفون المرجعية وRMP باستخدام تردد المسح من 40،000 هرتز لمدة 60 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب قيم الوقت سلسلة من تذبذب ضغط الصوت، الذي تم إنشاؤه بواسطة مكبر الصوت وظيفة المولد ويقاس ميكروفون المرجعية. هذا هو ببساطة نتاج الجهد الناتج السلاسل الزمنية من الميكروفون إشارة، <img alt="المعادلة 3" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq3.jpg" /> والمعايرة لها ثابتة، <img alt="المعادلة 4" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq4.jpg" /> . <img alt="المعادلة 5" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq5.jpg" /> . لاحظ أن ضغط الصوت السلاسل الزمنية، <img alt="المعادلة 6" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq6.jpg" /> ، هو أيضا تقلبات الضغط على الصنبور من الشرطة العسكرية الملكية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب السلاسل الزمنية ضغط الصوت تقلب يقاس الميكروفون في لRMP<html> ق نتاج الجهد الناتج السلاسل الزمنية من الشرطة العسكرية الملكية، <img alt="المعادلة 7" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq7.jpg" /> ، وحساسية الميكروفون، <img alt="المعادلة 8" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq8.jpg" /> . <img alt="المعادلة 9" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq9.jpg" /> . لاحظ أن حساسية الميكروفون، <img alt="المعادلة 8" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq8.jpg" /> ، ينبغي أن تقدم من قبل الشركة المصنعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب الكثافة الطيفية السيارات، <img alt="معادلة 10" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq10.jpg" /> ، من <img alt="معادلة 11" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq11.jpg" /> . حساب الكثافة الطيفية السيارات، <img alt="معادلة 12" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq12.jpg" /> ، من <img alt="معادلة 13" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq13.jpg" /> . حساب الكثافة عبر الأطياف، <img alt="معادلة 14" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq14.jpg" /> ، ما بين<html> .jpg و&quot;/&gt; و <img alt="معادلة 11" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq11.jpg" /> . يتم تحديد كثافة السيارات الطيفية وكثافة عبر الأطياف التي كتبها Bendat وبييرسول 19. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب وظيفة نقل كما <img alt="معادلة 15" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq15.jpg" /> . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب وظيفة التماسك كما <img alt="معادلة 16" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq16.jpg" /> ، حيث تمثل النجمة المتقارن معقدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الميكروفون المرجعية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيقاف تشغيل مكبر الصوت وظيفة المولد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة مكبر الصوت. </li></ol> 4. الحصول على البيانات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل نفق الرياح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سجل الناتج الجهد السلاسل الزمنية، <img alt="معادلة 17" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq17.jpg" /> من RMP مع نظام الحصول على البيانات. استخدام تردد المسح من 40،000 هرتز. استخدام مدة الاستيلاء على 64 ثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيقاف تشغيل نفق الرياح. </li></ol>الصورة = &quot;jove_title&quot;&gt; 5. معالجة المعلومات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب تقلبات ضغط الصوت، <img alt="معادلة 18" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq18.jpg" /> ، يقاس الميكروفون في الشرطة العسكرية الملكية كما <img alt="معادلة 19" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq19.jpg" /> . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب الكثافة الطيفية السيارات، <img alt="معادلة 20" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq20.jpg" /> من تذبذب ضغط السطح كما <img alt="معادلة 21" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq21.jpg" /> ، أين <img alt="معادلة 22" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq22.jpg" /> هو كثافة السيارات الطيفية لتقلب ضغط الصوت تقاس الميكروفون في الشرطة العسكرية الملكية <img alt="معادلة 18" src="/files/ftp_upload/53627/53627eq18.jpg" /> . </li></ol>

<ol>
	<li>Blake, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Mechanics of Flow-induced sound and vibration. , (1986).</li><li>Schloemer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+pressure+gradients+on+turbulent-boundary-layer+wall-pressurefluctuations.">Effects of pressure gradients on turbulent-boundary-layer wall-pressurefluctuations.</a> J Acoust Soc Am. 42 (1), 93-113 (1967).</li><li>Willmarth, W., Wooldridge, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurements+of+fluctuating+pressure+at+wall+beneath+a+thick+turbulent+boundary+layer.">Measurements of fluctuating pressure at wall beneath a thick turbulent boundary layer.</a> J Fluid Mech. 14 (2), 187-210 (1962).</li><li>Gautschi, 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> Piezoelectric Sensorics: Force, Strain, Pressure, Acceleration and Acoustic Emission Sensors, Materials and Amplifiers. , (2002).</li><li>Blake, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A statistical description of pressure and velocity fields at the trailing edges of a flat strut. , (1975).</li><li>Huettenbrink, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Lasers in Otorhinolaryngology. , (2005).</li><li>Bell, J. H., Schairer, E. T., Hand, L. A., Mehta, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Pressure+Measurement+using+Luminescent+Coatings.">Surface Pressure Measurement using Luminescent Coatings.</a> Annu Rev Fluid Mech. 33, 155-205 (2001).</li><li>Englund, D., Richards, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+infinite+line+pressure+probe.">The infinite line pressure probe.</a> ISA Transactions. 24 (2), 11-19 (1985).</li><li>Bergh, H., Tijdeman, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+and+Experimental+Results+for+the+Dynamic+Response+of+Pressure+Measuring+Systems.+NRL+Report+TR+F+238.">Theoretical and Experimental Results for the Dynamic Response of Pressure Measuring Systems. NRL Report TR F 238.</a> National Aero-and Astronautical Research Inst. , (1965).</li><li>Perennes, S., Roger, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerodynamic+noise+of+a+two-dimensional+wing+with+high-lift+devices.">Aerodynamic noise of a two-dimensional wing with high-lift devices.</a> , (1998).</li><li>Leclercq, D., Bohineust, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+and+modeling+of+the+wall+pressure+field+beneath+a+turbulent+boundary+layer+at+low+and+medium+frequencies.">Investigation and modeling of the wall pressure field beneath a turbulent boundary layer at low and medium frequencies.</a> J Sound Vibrat. 257 (3), 477-501 (2002).</li><li>Franzoni, L. P., Elliott, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+innovative+design+of+a+probe-tube+attachment+for+a+half+in+microphone.">An innovative design of a probe-tube attachment for a half in microphone.</a> JASA. 104, 2903-2910 (1998).</li><li>Arguillat, B., Ricot, D., Robert, G., Bailly, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurements+of+the+wavenumber-frequency+spectrum+of+wall+pressure+fluctuations+under+turbulent+flows.">Measurements of the wavenumber-frequency spectrum of wall pressure fluctuations under turbulent flows.</a> Collection of Technical Papers - 11th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. 1, 722-739 (2005).</li><li>Yang, H., Sims-Williams, D., He, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Unsteady pressure measurement with correction on tubing distortion. 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. 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> Random data: analysis and measurement procedures. , (1986).</li><li>Goody, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Empirical+spectral+model+of+surface+pressure+fluctuations.">Empirical spectral model of surface pressure fluctuations.</a> Am Instit Aero Astronaut. 42 (9), 1788-1794 (2004).</li><li>Corcos, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolution+of+pressure+in+turbulence.">Resolution of pressure in turbulence.</a> J Acoust Soc Am. 35 (2), 192-199 (1963).</li><li>Tijdeman, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+propagation+of+sound+waves+in+cylindrical+tubes.">On the propagation of sound waves in cylindrical tubes.</a> J Sound Vibrat. 39 (1), 1-33 (1975).</li><li>Iberall, A. 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 described by Corcos21. Additionally, the method allows for the close spacing of sensors over complex geometries. While RMP designs have been proposed in past literature, this communication provides details regarding an effective RMP design methodology, along with a theoretical method for choosing the parameters required for an effective measurement. 
The analytical method can predict the dynamic response of the RMP in the design stage. As shown in the representative results, the frequencies of the resonance maxima are determined by the length of the first tube. As a result, the length of the first tube can be adjusted in order to position the resonance peak at a desired frequency. For example, if the magnitudes of the surface pressure fluctuations at certain frequencies are anticipated to be large, the length of the first tube should be adjusted to ensure that the resonance peak is not located at those frequencies.
The most critical step for the application of the RMP system is the calibration. The coherence function is an indication of the calibration quality. High coherence is always desired. However, the coherence function can be affected by several parameters, including the frequency, range, and acoustic amplitude of the loudspeaker; the relative location of the loudspeaker; the distance between the reference microphone and the tap of the RMP; and the dimensions of the tubing in the RMP. The effects of the aforementioned parameters on the calibration are complicated. Even now, there is no optimized method for determining all of these parameters. The calibration process should be repeated to obtain the best coherence value.
The structure of this RMP system can be modified based on the predictions of the analytical method in the design stage to account for various experimental conditions. Therefore, this RMP technique can be optimized and applied to the measurement of surface pressure fluctuation under complex flow conditions, such as the unsteady surface pressure present in turbomachinery.

تدفق السوائل فوق السطوح يؤدي عموما إلى عدم الثبات والاضطراب الذي يؤدي إلى زيادة الضغط سطح غير ثابت (USP). الصوت الناجم عن التدفق والاهتزاز وغالبا ما تكون نتيجة مباشرة لهذا الثبات. ويهيمن على الصوت المنبعث الناتجة عن مراوح التبريد، مراوح، وتوربينات الرياح من مصادر ذات علاقة USP 1. إجراء قياسات الخصائص المكانية والزمانية لجامعة جنوب المحيط الهادئ في التدفقات المضطربة بصفة عامة من أجل التنبؤ الصوت المنبعث. وتعطى عادة للتوصيف الإحصائي من جامعة جنوب المحيط الهادئ في شكل كثافة السيارات الطيفية، وهما نقطة الكثافة عبر الأطياف، وظائف علاقة المكانية 2 و 3. واستجابة التردد المطلوب يمكن أن تختلف تبعا للتطبيق. في العديد من التطبيقات نفق الرياح، استجابة من 10 كيلو هرتز إلى 20 كيلو هرتز كافية. وغالبا ما تتطلب مستويات صغيرة من حركة مضطربة المناطق الاستشعار وأجهزة الاستشعار تباعد لتكون أقل من 1 ملم. يكستي<html> وقد أجريت دراسات تجريبية nsive من أجل الحصول على تقلبات الضغط الناجم عن الاضطراب. يستخدم الأسلوب المباشر أجهزة الاستشعار المدمجة تدفق محمولة. هذه الطريقة غالبا ما يستخدم صفائف كبيرة من الميكروفونات، لأن كل جهاز استشعار يمكن قياس فقط تذبذب ضغط في مرحلة منفصلة واحدة. أجهزة الاستشعار التقليدية المستخدمة في هذه الطريقة هي محولات كهرضغطية، التي اقترحتها Gautschi 4. صفائف من أجهزة الاستشعار كهرضغطية يمكن أن تكون مكلفة، ومدى التردد القياس في كثير من الأحيان أقل من 10 كيلو هرتز. وغالبا ما تستخدم مكبرات الصوت المثبتة على السطح مباشرة في أجهزة الاستشعار USP غير مكلفة 5. الميكروفونات حساسية عالية، وهو فائدة كبيرة للتدفقات منخفضة السرعة. ومع ذلك، وهذا يؤدي أيضا إلى خطر استشعار التشبع عندما تقلبات سعة كبيرة في ضغط موجودة. هذه الطريقة ليست مناسبة للأسطح مع انحناءات كبيرة، ثغرات، أو هندستها التي هي رقيقة جدا لاحتواء استشعار كامل. = &quot;jove_content&quot;&gt; هناك طريقة غير مباشرة للحصول على كل من المعلومات الطيفية والمكانية هو استخدام أغشية رقيقة مطاردة محمولة على سطح 6. يتم قياس حركات الاهتزاز زمنية والتي تعتمد على الفضاء وتحويلها بعد ذلك إلى السطح إحصاءات الضغط باستخدام الخواص الميكانيكية المعروفة من الغشاء. هذا الأسلوب يتطلب التصميم الدقيق والتنفيذ، ومعايرة دقيقة من الاستجابة الديناميكية الغشاء ل. بالإضافة إلى ذلك، ومعدات قياس الاهتزاز، مثل تهتز دوبلر الليزر، وغالية الثمن. وأخيرا، يمكن تطبيق هذه الطريقة فقط على الأسطح المسطحة. حساسة للضغط الطلاء (PSP) هو أسلوب آخر والتي يمكن استخدامها لقياس ضغط سطح غير ثابت. تتطلب هذه التقنية على الأسطح لتكون مغلفة في الموثق البوليمر شفافة، والذي يسبب جزيئات في أن يكون متحمس لحالة أعلى من الطاقة كما هي مضيئة من قبل ضوء طول موجي معين. كما الجزيئات تخضع لتبريد الأكسجين والطاقة هي إعادةالمؤجرة كما ضوء بمعدل يتناسب مع ضغط الأكسجين الجزئي، مما أدى إلى التألق الذي يتناسب عكسيا مع الضغط السطحي 7. العيب الرئيسي لأساليب PSP هو حساسية منخفضة نسبيا القياس بالمقارنة مع الميكروفونات. وهذا يحد من تطبيق PSP لنسبيا تدفقات عالية السرعة. يصف هذا البلاغ وسيلة لجامعة جنوب المحيط الهادئ الذي يستخدم مسبار ميكروفون بعيد (RMP). وقد وصفت هذه الطريقة لأول مرة انجلند وريتشاردز (8). يستخدم مفهوم ميكروفون مصغر القياسية التي تتصل ضغط سطح الصنبور مع أنبوب مجوف. فإن الضغط غير مستقرة على سطح نموذج السفر إلى الأنبوب في شكل موجات الصوت. أعمال أنابيب بأنه &quot;موجة دليل&quot; للسماح للميكروفون، التي شنت عموديا على الأنابيب، لقياس الموجات الصوتية. ثم تستمر موجات إلى أنبوب آخر هو طويل بما فيه الكفاية للقضاء على نطاق واسع، السعة ص الصوتيةeflections. انجلند وريتشاردز تطبيق النهج التحليلي الذي حدده بيرغ وTijdeman 9 لتحديد الاستجابة الديناميكية من الشرطة العسكرية الملكية. Perrenes وروجر 10 تستخدم في الشرطة العسكرية الملكية لقياس ضغط السطح على الجنيح ثنائي الأبعاد مع أجهزة رفع عالية. أنها وضعت التحقيق مع 0.5 ملم الأنابيب الشعرية قطر على السطح الذي كان متصلا إلى أنبوب جامدة 27 سم طويلة التي توسعت من 0.7 ملم إلى 2.5 ملم عبر تغييرين خطوة منفصلة. تسبب كل تغيير خطوة تغيير كبير نسبيا في مقاومة الصوتية من الأنبوب. لوكليرك وBohineust 11 درس مجال الضغط الجدار أسفل طبقة الحدود المضطربة. واستخدم الباحثون RMP ثابت قطر، على النحو الذي اقترحه FRANZONI وإليوت 12. ومع ذلك، كانت استجابة ديناميكية عالية بما فيه الكفاية إلا في نطاق تردد محدود. Arguillat وآخرون. 13 صممت الشرطة العسكرية الملكية لدراسة الضوضاء التي تنتقل إلى داخل مقصورة السيارة. واختبر الباحثونأنابيب مختلفة لإجراء تذبذب الضغط على الميكروفونات. يانغ وآخرون. 14 تصحيح لتشويه الأنابيب باستخدام نهج وظيفة نقل أنابيب مشابهة للطريقة التي أدخلت في هذا التقرير. هوارو وآخرون. 15 درس الجدار الضغط أثر الخارجة من المنطقة المنفصلة. وكانت خطة إدارة المبردات التي صمموا بأقطار داخلية ثابتة، وكان الأنبوب بالكامل لغير جامدة. ووفقا للدراسات السابقة، ودقة قياسات الضغط سطح تم الحصول عليها باستخدام خطط إدارة غازات التبريد تعتمد أساسا على تحديد وظيفة النقل التي تعتمد على وتيرة التحقيق الذي يربط ضغط السطح إلى الضغط الميكروفون. سوف الأقسام التالية تصف على هندسة هذه الخطط على حد سواء بسيطة وفعالة. وسيتم عرض الطرق التجريبية والتحليلية والتحقق من صحتها من أجل تحديد دقيق للاستجابة ديناميكية من الشرطة العسكرية الملكية. نموذج تحليلي يسمح لRMP أن تكون سptimized في مرحلة التصميم لمجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة. خطط إدارة غازات التبريد يمكن استخدامها لقياس تقلبات الضغط على نطاق واسع من الترددات. القرار مكانية عالية نسبيا يمكن أن تقدم معلومات مفصلة عن خصائص الحقل الضغط متقلب توزيعها مكانيا-16. كما مسبار صغير، خطط إدارة غازات التبريد يمكن استخدامها لقياس تقلبات الضغط على هندستها معقدة، مثل التقوسات كبيرة أو تباعد محدود 17. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للأنبوب يربط بين الصنبور السطحية وأجهزة الاستشعار ميكروفون يقلل من حجم تذبذب الضغط الناجم في الميكروفون. وهكذا، تصميم مناسب من الشرطة العسكرية الملكية استشعار الهندسة والمعلمات غلة طريقة للحصول على الخصائص جامعة جنوب المحيط الهادئ التي هي إلى حد كبير أقل تقييدا ​​بالمقارنة مع طرد لتركيب الميكروفون مباشرة إلى سطح النموذج. ويرد هيكل الهيكل العام RMPThe من الشرطة العسكرية الملكية في الشكل 1 </stronز&gt;. تتألف RMP من أنبوب واحد مما يؤدي من سطح النموذج لقسم التوسع وأنبوب الثاني يمتد من باب التوسع إلى &quot;مهد&quot;. أنبوب ثالث ثم يتم توصيل ليكون بمثابة إنهاء كاتمة للصدى. مهد هو أحد مكونات البلاستيك تشكيله تستخدم للسكن الميكروفون والاتصالات أنبوب. تفاصيل هيكل RMP يمكن تعديلها لظروف تجريبية مختلفة. الغرض من الثاني، أنبوب قطره أكبر هو السماح للميكروفون ضخمة نسبيا، ومهد لتوضع مزيد من وجهة قياس جامعة جنوب المحيط الهادئ دون الحد بشكل كبير من حساسية القياس. هذا الأنبوب الثاني يمكن القضاء إذا كان ليس من الضروري، وقسم التوسع يمكن أن يبنى في المهد. وجاء إنهاء كاتمة للصدى من البلاستيك اللين الذي كان ما يقرب من 2 إلى 3 أمتار في الطول. لهذه التظاهرة، وكان محسن تصميم RMP لقياس تقلبات ضغط السطح تحت TURBulent الطبقة الحدودية دون التدرج الضغط streamwise، كما هو مبين في الشكل (2). وقد تم التخلص من الأنبوب الثاني. وقد لوحظت آثار اثنين من أطوال مختلفة من الأنبوب الأول. تم بناء الأنبوب الأول من الفولاذ المقاوم للصدأ مع قطرها الداخلي 0.5 ملم وقطرها الخارجي من 0.81 ملم. وكانت أطوال الأنبوب الأول 5.35 و10.40 سم، على التوالي. والقطر الداخلي للمدخل من قسم التوسع، والتي تأسست في المهد، وكان 0.5 ملم، وكان القطر الداخلي للخروج 1.25 ملم، والتي كانت متطابقه إلى القطر الداخلي للإنهاء تبديد. وكانت زاوية من قسم توسع 7 °. كان هناك ثقب في المهد بقطر 1.25 ملم من أجل ربط بسلاسة قسم التوسع مع انتهاء كاتمة للصدى. كان متصلا منطقة الاستشعار لثقب 1.25 مم من خلال عمودي حفرة 0.75 مم.

<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.

وأظهرت نتائج المعايرة من تصميمين RMP تمثيلية في هذا القسم. أول واحد يستخدم أنبوب الرئيسي 5.35 سم، والثانية استخدام أنبوب الابتدائي 10.4 سم. لإنهاء المبددة هي 4.75 مترا لكل من خطط إدارة المبردات. يظهر الترابط بين تقلبات الضغط يقاس الميكروفون في الشرطة العسكرية الملكية والميكروفون الإشارة في الشكل (3). وتشير البيانات إلى قيمة التماسك بالقرب من وحدة وعلى نطاق واسع من الترددات. على ترددات فوق 10 كيلو هرتز، يبقى التماسك بشكل عام عالية، ولكن تماسك قطرات متقطعة في بعض الترددات. وأحد أسباب ذلك هو أن الصوت التي تم إنشاؤها بواسطة مكبر الصوت منخفض نسبيا عند هذه الترددات. قد يؤدي هذا أيضا من انخفاض حساسية الشرطة العسكرية الملكية في الترددات العالية. الخلفية والضجيج الكهربائي يمكن أن يؤدي إلى فقدان التماسك. قيمة التماسك منخفضةيشير إلى أن تقلبات الضغط يقاس الميكروفون في الشرطة العسكرية الملكية والميكروفون تكون مرجعا وليس ارتباطا قويا. في هذه الدراسة، والتماسك أعلى من 0.97 في مدى التردد من الفائدة. ويبين الشكل (4) وحجم نقل وظيفة التي تم الحصول عليها على حد سواء بالتجربة وتحليلي. المنهج التحليلي دقيقة في التنبؤ الاستجابة الديناميكية في معظم أنحاء نطاق الترددات. ويفترض أن الخلافات في النطاقات المتوسطة وعالية التردد لتكون نتيجة الانحرافات الصغيرة في الشرطة العسكرية الملكية، مثل الأزيز أو عدم التطابق طفيفة في تقاطعات الأنابيب. ترتبط التذبذبات في وظيفة حجم نقل على ترددات بين 100 هرتز و 500 هرتز إلى الانعكاسات الصوتية إلى إنهاء كاتمة للصدى أطول. هذه هي عادة بناء على أمر من 1 أو 2 ديسيبل في الحجم. الانعكاسات الصوتية داخل العلاقات العامةأنبوب imary جلية في التذبذبات على ترددات أعلى. ويبين الشكل 5 مرحلة التحول من وظائف النقل. المنهج التحليلي يغالي قليلا المنحدر من مرحلة التحول. على الرغم من حالة عدم اليقين في القياس، وهي عبارة عن 1.6٪، يمكن أن يؤدي إلى التناقض، ويعتبر هذا المبالغة أن يكون ناجما عن الأخطاء الصغيرة في أطوال أنبوب يقدر أو تغيرات درجة الحرارة، والتي سوف تؤثر على سرعة الصوتية المطبقة في المنهج التحليلي بسبب الاتجاه مستمر. تم الحصول عليها القياسات جامعة جنوب المحيط الهادئ في تدفق طبقة الحدود المضطربة لوحة مسطحة. وقد تم اختيار هذه الطريقة لهذه الاتصالات بسبب بساطة الإعداد التجريبية ولأن مجموعة كبيرة من البيانات لجامعة جنوب المحيط الهادئ وجود للطبقة حدود لوحة مسطحة. كثافة السيارات الطيفية يقاس الشرطة العسكرية الملكية في عدة قيم رينولدوتظهر الصورة رقم في الشكل (6). وتم تطبيع الأطياف ضغط من قبل جدار القص، وسمك الإزاحة، وسرعة تدفق موحدة. تحتوي المنطقة الرمادية الخفيفة كافة البيانات من المجموعات البحثية المختلفة، وقد تم تجميعها من قبل جودي 20. تمثل الفرقة رمادية داكنة أطياف الضغط التي تتوافق مع أرقام رينولدز كبيرة جدا. القياسات الحالية هي في انتشار قياسات لوحظ في الدراسات السابقة وتبين أن الاتجاه المتوقع لحجم تناقص مع عدد رينولدز، كما هو مبين من قبل جودي. لاحظ أيضا أن أطياف الضغط المقاس لا تحتوي على أي من القمم التوافقية التي توجد في وظيفة نقل، مما يدل على أن وظيفة المعايرة التي تعتمد على تردد دقيقة تم تطبيق. <img alt="شكل 1" src="/files/ftp_upload/53627/53627fig1.jpg" /> الشكل 1:. تخطيطي للهيكل الشرطة العسكرية الملكية والإعداد ويبين التخطيطي للمنتديات العامة<html> حسن الجوار من الشرطة العسكرية الملكية. تفاصيل RMP يمكن تعديلها لتحسين تصميم لشروط القياس المختلفة. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53627/53627fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/53627/53627fig2.jpg" /> الشكل 2: أبعاد والإعداد للRMP تستخدم لقياس ضغط السطح تحت طبقة الحدود المضطربة الكنسي في هذه الدراسة وتصميم RMP تستخدم لهذا القياس هو مختلف قليلا عن هيكل هو مبين في الشكل 1؛ أدرج قسم التوسع في المهد. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53627/53627fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <html> /53627/53627fig3.jpg &quot;/&gt; الشكل (3): وظائف التناسق من أجل خطط إدارة المبردات مع مختلف أطوال أنبوب الأول (يسار) 5.35 سم الأنبوب الأول و (الحق) أنبوب 10.40 سم الأول. محور س هو التردد في هرتز، والمحور ص هو قيمة التماسك. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53627/53627fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/53627/53627fig4.jpg" /> الشكل 4: حجم وظائف نقل لخطط إدارة المبردات مع مختلف أطوال أنبوب الأول (يسار) 5.35 سم الأنبوب الأول و (الحق) أنبوب 10.40 سم الأول. يمثل المنحنى الأزرق النتائج التجريبية، في حين يمثل منحنى الأخضر التنبؤات النظرية. محور س هو التردد في هرتز، والمحور y هو حجم نقل وظيفة في ديسيبل.الهدف = &quot;_ فارغة&quot;&gt; الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/53627/53627fig5.jpg" /> الرقم 5: مرحلة التحول من وظائف نقل لخطط إدارة المبردات مع مختلف أطوال أنبوب الأول (يسار) 5.35 سم الأنبوب الأول و (الحق) أنبوب 10.40 سم الأول. يمثل المنحنى الأزرق النتائج التجريبية، ويمثل منحنى الأخضر التنبؤات النظرية. محور س هو التردد في هرتز، في حين أن المحور ص هو مرحلة التحول من وظيفة نقل في راد. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53627/53627fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (6)" src="/files/ftp_upload/53627/53627fig6.jpg" /> الشكل 6: كثافة السيارات الأطياف للضغط سطح تقاس خطط إدارة المبردات في إطار مختلف أرقام رينولدز. </stroنانوغرام&gt; والمحور السيني يمثل التردد الزاوي، تطبيع من قبل سمك النزوح وسرعة تدفق موحدة. ويوضح المحور ص أطياف ضغط السطح، تطبيع من قبل سرعة موحدة التدفق، وسمك الإزاحة، وجدار القص. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53627/53627fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe at JoVE.com

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.

وقياس الضغط متقلب السطحية باستخدام ميكروفون التحقيق عن بعد

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

the-measurement-unsteady-surface-pressure-using-remote-microphone

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Engineering

Unit 1

Fluid Properties

SCIENTISTS IN ACTION

6.9K 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.

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

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.

استكشاف تأثيرات الغلاف الجوي التأثيرات على التبخر: تجربة دمج طبقة الغلاف الجوي الحدود وتحت السطحية الضحلة

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

Environment

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.

الانفجار الكمي عن طريق هوبكنسون البارات الضغط

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 ...

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.

التحقيق في فصل التدفق ثلاثي الأبعاد الناجم عن نموذج بوليب أضعاف الصوتية

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

Bioengineering

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.

تصنيع بسيطه وغير مكلفه درجه حرارة سطح التربة وأجهزه استشعار محتوي المياه الوزني

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.

قياسات الموجات في خزان موجه رياح تحت إجبار الرياح مطرد واختلاف الوقت

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.

قياس الاستقرار المكاني في قبضة الدقة

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

Behavior

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.

استشعار ميكانو-نود-مسام: منصة سريعة وخالية من الملصقات لقياسات لزجة مرنة أحادية الخلية متعددة المعلمات

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

نظام محول ضغط مصنوع خصيصا لتسجيل رشقات الامتصاص غير الغذائية

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.

تسليط الضوء على المؤلف: الآثار المترتبة على المص غير الغذائي على ظهور الكلام ونمو الرضع

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.

قياسات معلمات المص غير الغذائية باستخدام نظام محول ضغط مخصص

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

وقياس الضغط متقلب السطحية باستخدام ميكروفون التحقيق عن بعد

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

استكشاف تأثيرات الغلاف الجوي التأثيرات على التبخر: تجربة دمج طبقة الغلاف الجوي الحدود وتحت السطحية الضحلة

الانفجار الكمي عن طريق هوبكنسون البارات الضغط

التحقيق في فصل التدفق ثلاثي الأبعاد الناجم عن نموذج بوليب أضعاف الصوتية

تصنيع بسيطه وغير مكلفه درجه حرارة سطح التربة وأجهزه استشعار محتوي المياه الوزني

قياسات الموجات في خزان موجه رياح تحت إجبار الرياح مطرد واختلاف الوقت

قياس الاستقرار المكاني في قبضة الدقة

استشعار ميكانو-نود-مسام: منصة سريعة وخالية من الملصقات لقياسات لزجة مرنة أحادية الخلية متعددة المعلمات

قياسات معلمات المص غير الغذائية باستخدام نظام محول ضغط مخصص

قياسات معلمات المص غير الغذائية باستخدام نظام محول ضغط مخصص

قياسات معلمات المص غير الغذائية باستخدام نظام محول ضغط مخصص