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Sonda de velocidad de partículas

Una sonda de velocidad de partículas , también conocida como sensor de velocidad de partículas, es un dispositivo que se utiliza para medir la velocidad de las partículas acústi...

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Una sonda de velocidad de partículas , también conocida como sensor de velocidad de partículas, es un dispositivo que se utiliza para medir la velocidad de las partículas acústicas en un campo sonoro. A diferencia de los micrófonos estándar, que miden la presión sonora , las sondas de velocidad de partículas detectan la magnitud vectorial del movimiento de las partículas. Esta medición se puede utilizar para el análisis espacial de entornos acústicos. Existen dos modelos de este dispositivo disponibles comercialmente. Uno es fabricado por Microflown Technologies [ 1 ] , que produce un transductor conocido como Microflown . El otro es producido por Weles Acoustics. Ambos dispositivos utilizan principios de transducción similares para medir la velocidad de las partículas acústicas.

El sensor Microflown es un transductor de sistemas microelectromecánicos (MEMS) diseñado para medir directamente la velocidad de partículas acústicas. [ 2 ] [ 3 ] Se fabrica mediante procesos de sala limpia sobre obleas de silicio. El elemento sensor consta de dos hilos de platino, que funcionan como resistencias dependientes de la temperatura. Una corriente eléctrica calienta estos hilos, y las variaciones en la temperatura local provocan cambios en su resistencia eléctrica. [ 4 ] Al exponerse a un campo acústico, la velocidad de las partículas induce una distribución de temperatura asimétrica entre los hilos, lo que resulta en una diferencia de resistencia medible. [ 5 ] Esto produce una señal de salida que está linealmente relacionada con la velocidad de las partículas acústicas en un rango de frecuencia típicamente entre 20  Hz y 10  kHz. El sensor tiene un patrón de directividad en forma de ocho.

El sensor acústico multimisión (AMMS), un dispositivo para detectar la ubicación de disparos y explosiones , utiliza dos sondas de velocidad de partículas colocadas ortogonalmente entre sí, proporcionando una medición de rumbo en 2D. Para la medición de rumbo en 3D, se pueden utilizar tres sondas ortogonales, como las empleadas en el sensor acústico vectorial (AVS). [ 6 ]

Literatura

Múltiples casos de aplicación, teoría y fundamentos de la detección de la velocidad de las partículas:

  • El libro electrónico Microflown.

Lista de publicaciones académicas relacionadas con sensores de velocidad de partículas:

  • Listado general de publicaciones relacionadas con la velocidad de las partículas acústicas.

Para modelar la medición de una sonda de velocidad de partículas triaxial de una fuente incidente desde el campo cercano, consulte:

  • YI Wu, KT Wong y S.-K. Lau, “La variedad de matriz de campo cercano del sensor vectorial acústico”, IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 58, n.º 7, págs. 3946-3951, julio de 2010.

Patrón del haz en azimut y elevación de la sonda de velocidad de partículas triaxial:

  • KT Wong y H. Chi, “Patrones de haz de un hidrófono vectorial acústico subacuático situado lejos de cualquier límite reflectante”, IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 27, n.º 3, págs. 628-637, julio de 2002.

Se puede utilizar una sonda triaxial de velocidad de partículas para mejorar la recepción de voz en un escenario de videoconferencia:

  • Y. Wu, KT Wong, S.-K. Lau, X. Yuan y SK Tang, “Un conformador de haces sintonizable direccionalmente pero invariante en frecuencia en una tríada de sensores de velocidad acústica para mejorar la percepción del habla”, Journal of the Acoustical Society of America, vol. 131, n.º 5, págs. 3891-3902, mayo de 2012.

Referencias

  1. ↑ "Análisis de un sensor de velocidad de partículas acústicas basado en MEMS para localización transitoria" (PDF) .
  2. ↑ van der Eerden, FJM; de Bree, HE.; Tijdeman, H. (1998-08-15). "Experimentos con un nuevo sensor acústico de velocidad de partículas en un tubo de impedancia" . Sensors and Actuators A: Physical . 69 (2): 126– 133. doi : 10.1016/S0924-4247(98)00070-3 . ISSN 0924-4247 . 
  3. ↑ Jacobsen, Finn; de Bree, Hans-Elias (2008), "The Microflown Particle Velocity Sensor" , en Havelock, David; Kuwano, Sonoko; Vorländer, Michael (eds.), Handbook of Signal Processing in Acoustics , Nueva York, NY: Springer, pp. 1283–1291 , doi : 10.1007/978-0-387-30441-0_68 , ISBN  978-0-387-30441-0, consultado el 30 de agosto de 2025
  4. ↑ Havelock, David (2008). Manual de procesamiento de señales en acústica . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-77698-9.
  5. ↑ Bies, David A.; Hansen, Colin; Howard, Carl (1 de diciembre de 2017). Control de ruido en ingeniería . CRC Press. ISBN 978-1-4987-2409-8.
  6. ↑ Solomon, Latasha; Wang, Wesley; Häge, Miriam (2015). "Detección acústica en el campo de batalla, detección multimodal y detección en red para aplicaciones de inteligencia, vigilancia y reconocimiento (ISR)" (PDF) . Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos . Consultado el 25 de febrero de 2024 .
  • Sensores de velocidad de partículas, principio de medición y beneficios
  • Sensor de velocidad de partículas Weles Acoustics: principio de funcionamiento