بررسی تحلیلی و تجربی پاسخ فرکانسی سیستم میکروفن از راه دور جهت تخمین نوسانات فشار سطحی

Abstract

اندازه‌گیری دقیق نوسانات فشار ناپایا روی سطح نیازمند روش‌های تجربی است که از نظر مکانی دارای تراکم زیادی بوده و محدوده فرکانسی بالایی را در برگیرد. بدین منظور در دهه‌های اخیر مطالعات گسترده‌ای روی روش میکروفن از راه دور انجام گرفته است. در این روش به جای نصب مستقیم سنسور فشار روی سطح، سنسور در دوردست نصب و از طریق چند لوله متوالی با سطح ارتباط می‌یابد. نوسانات فشار روی سطح در داخل لوله‌ها به صورت امواج صوتی حرکت کرده و در هنگام عبور از روی سنسور فشار که به صورت عمود بر لوله نصب شده، اندازه‌گیری می‌شوند. در مطالعه حاضر به منظور مدلسازی تحلیلی سیستم میکروفن از راه دور و بررسی اثر پارامترهای مختلف هندسی سیستم روی پاسخ دینامیکی آن، از حل تحلیلی انتشار امواج صدا داخل لوله‌های صلب استفاده شده است. همچنین به منظور بررسی صحت نتایج مدلسازی، پاسخ دینامیکی یک سیستم میکروفن از راه دور نمونه از طریق کالیبراسیون تجربی بدست آمده است. مقایسه نتایج حل تحلیلی با نتایج حاصل از کالیبراسیون تجربی نشان‌دهنده کارایی مناسب مدل‌ تحلیلی است. نتایج نشان‌ می‌دهد که تغییر قطر لوله‌های سیستم میکروفن از راه دور می‌تواند منجر به رخ دادن پدیده تشدید و ایجاد هارمونیک‌هایی در دو ناحیه فرکانسی شود. دامنه هارمونیک‌های فرکانس پایین وابسته به طول لوله استهلاک بوده و با افزایش آن کاهش می‌یابد. همچنین دامنه و فرکانس هارمونیک‌های فرکانس بالا وابسته به طول لوله اول بوده و با افزایش آن کاهش می‌یابند. بعلاوه افزایش طول لوله اول و دوم باعث افزایش تاخیر فاز پاسخ دینامیکی سیستم خواهد شد.