بررسي تحليلي و تجربي پاسخ فركانسي سيستم ميكروفن از راه دور جهت تخمين نوسانات فشار سطحي

Analytical and experimental investigation of remote microphone system response for prediction of surface pressure fluctuations

اندازه گيري دقيق نوسانات فشار ناپايا روي سطح نيازمند روش هاي تجربي است كه از نظر مكاني داراي تراكم زيادي بوده و محدوده فركانسي بالايي را در برگيرد. بدين منظور در دهه هاي اخير مطالعات گسترده اي روي روش ميكروفن از راه دور انجام گرفته است. در اين روش به جاي نصب مستقيم سنسور فشار روي سطح، سنسور در دوردست نصب و از طريق چند لوله متوالي با سطح ارتباط مي يابد. نوسانات فشار روي سطح در داخل لوله ها به صورت امواج صوتي حركت كرده و در هنگام عبور از روي سنسور فشار كه به صورت عمود بر لوله نصب شده، اندازه گيري مي شوند. در مطالعه حاضر به منظور مدلسازي تحليلي سيستم ميكروفن از راه دور و بررسي اثر پارامترهاي مختلف هندسي سيستم روي پاسخ ديناميكي آن، از حل تحليلي انتشار امواج صدا داخل لوله هاي صلب استفاده شده است. همچنين به منظور بررسي صحت نتايج مدلسازي، پاسخ ديناميكي يك سيستم ميكروفن از راه دور نمونه از طريق كاليبراسيون تجربي بدست آمده است. مقايسه نتايج حل تحليلي با نتايج حاصل از كاليبراسيون تجربي نشان دهنده كارايي مناسب مدل تحليلي است. نتايج نشان مي دهد كه تغيير قطر لوله هاي سيستم ميكروفن از راه دور مي تواند منجر به رخ دادن پديده تشديد و ايجاد هارمونيك هايي در دو ناحيه فركانسي شود. دامنه هارمونيك هاي فركانس پايين وابسته به طول لوله استهلاك بوده و با افزايش آن كاهش مي يابد. همچنين دامنه و فركانس هارمونيك هاي فركانس بالا وابسته به طول لوله اول بوده و با افزايش آن كاهش مي يابند. بعلاوه افزايش طول لوله اول و دوم باعث افزايش تاخير فاز پاسخ ديناميكي سيستم خواهد شد.

Accurate measurement of unsteady pressure fluctuations along a surface requires experimental set up with high spacing resolution and high frequency domain. Therefore, in recent decades extensive studies have been conducted on remote microphone approach. In this method, instead of using flash mounted sensors, they were installed remotely and connected to the model surface through one or several continuously connected tubes. Surface pressure fluctuations travel within the tubing in the form of sound waves and they are measured when passing over the remote pressure sensor, mounted perpendicular to the tubing. In the present study, an analytical solution of sound waves propagation inside the rigid tubes is used for modelling of the remote microphone system and to investigate the effects of its parameters on dynamic response. In order to verify the accuracy of proposed modeling, the dynamic response of a typical remote microphone has been obtained through experimental calibration. Comparing the analytical and experimental results indicates high accuracy of the analytical modeling. Results show that changes in tubing diameter lead to occurrence of resonance and creating harmonics in two frequency regions. The amplitude of low-frequency harmonics depends on the length of the damping duct and decreases with increasing of its length. Instead, the amplitude and frequency of highfrequency harmonics depend on the length of the first tube and they decrease with the increase of first tube length. Also, increase of the first and second tube lengths leads to an increase in phase of dynamic response of the remote microphone system.