Czujniki prędkości cząstek. Budowa i sposób działania

Każde pole akustyczne można opisać za pomocą 2 wartości: ciśnienia akustycznego i prędkości cząsteczek, przy czym sondy starszego typu ograniczały się wyłącznie do pomiaru ciśnienia, wykorzystując z reguły proste mikrofony. Najnowsze sensory akustyczne wykorzystują przede wszystkim pomiary prędkości cząsteczek lub łączą możliwości obu metod, dzięki czemu uzyskuje się znacznie dokładniejsze wyniki.

Metody pomiaru dźwięku proponowane przez pionierów branży wykorzystują 3 podstawowe techniki – mówi ekspert z firmy EC Test Systems. Służą one odpowiednio do pomiarów dźwięku pochodzącego z bardzo bliskiego lub bardzo dalekiego źródła oraz do pomiaru absorpcji dźwięku.

Budowa przykładowego czujnika

Przyjrzyjmy się bliżej czujnikom prędkości cząsteczek na przykładzie urządzeń firmy Microflown. Czujnik taki zbudowany jest z dwóch umieszczonych w niewielkiej odległości, podgrzewanych drucików platynowych o długości około 1 mm i grubości 20 µm.

Działanie czujnika prędkości cząstek

Oporniki platynowe działają w charakterze czujników temperatury, ogrzewanych energią elektryczną. Wzrost temperatury prowadzi do wzrostu oporu, co wynika ze stałej zależności między temperaturą i oporem. Z różnicy temperatur obu czujników wyliczana jest linearna prędkość cząstek. Kiedy nie można zarejestrować minimalnej prędkości cząsteczek, czujnik utrzymuje stałą temperaturę operacyjną na poziomie 300 stopni Celsjusza. Kiedy w zasięgu pojawia się ruch cząsteczek, informuje o nim asymetryczny rozkład temperatur. Dzięki oparciu mechanizmu na asymetrii w rozkładzie temperatur, taki czujnik może odróżniać dodatnie i ujemne kierunki prędkości cząsteczek.

Wykorzystanie pomiaru prędkości cząsteczek

Czujniki pomiaru prędkości cząsteczek pozwalają m.in. na precyzyjną lokalizację źródła dźwięku, co wykorzystuje się np. w profesjonalnej diagnostyce maszyn.