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非连续边界层对圆柱声学共鸣频率的影响研究 被引量：6
1
作者 尹钊玮 冯晓娟 +1 位作者 林鸿 张金涛 《计量学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期1-4,共4页
基于声学一阶微扰理论，建立了低压下由于气．固界面的温度阶跃和速度滑移带来的边界层不连续性对圆柱声学共鸣频率的扰动规律，进一步发展了圆柱声学共振频率的非连续边界层修正模型，计算了非连续边界层对4种惰性气体、不同声学模式... 基于声学一阶微扰理论，建立了低压下由于气．固界面的温度阶跃和速度滑移带来的边界层不连续性对圆柱声学共鸣频率的扰动规律，进一步发展了圆柱声学共振频率的非连续边界层修正模型，计算了非连续边界层对4种惰性气体、不同声学模式和不同压力及温度的影响。分析研究显示，气体处于低压状态时，温度阶跃和速度滑移会使声学共振频率发生偏移，不引入声能损耗。在50kPa时，非连续边界层对声学共鸣频率的影响可达10×10-6，表明非连续边界层修正项对于10-6不确定度水平的尖端声学共鸣测量，是一个重要的不确定性来源。 展开更多
关键词 计量学 圆柱声学共鸣 边界层 温度阶跃 速度滑移
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圆柱声学共鸣腔边界层扰动的二阶修正模型 被引量：2
2
作者 冯晓娟 林鸿 +1 位作者 张金涛 段远源 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期10-12,共3页
圆柱声学共鸣法是测量Boltzmann常数和研究声学温度计的重要方法.热边界层和黏性边界层是影响圆柱声学共振频率的最主要因素。目前已有的声学一阶微扰理论已不能满足圆柱声学共鸣法精确测量Boltzmann常数的需求(不确定度小于1×10^(... 圆柱声学共鸣法是测量Boltzmann常数和研究声学温度计的重要方法.热边界层和黏性边界层是影响圆柱声学共振频率的最主要因素。目前已有的声学一阶微扰理论已不能满足圆柱声学共鸣法精确测量Boltzmann常数的需求(不确定度小于1×10^(-6)).本文建立了基于声学二阶微扰理论的边界层扰动修正模型,计算结果表明,与一阶修正相比,二阶修正不影响圆柱声学腔的共振频率,但对频率半宽产生不可忽略的影响,且随着圆柱腔内的声学共振模式而变化,压力越低影响越大.对于长度80 mm、半径40 mm的圆柱腔,在273.16 K、50 kPa,二阶修正对Ar的(2,0,0)频率半宽的影响接近7×10^(-6).采用二阶修正模型,更符合真实物理规律,满足精确测量的需求. 展开更多
关键词 圆柱声学共鸣腔 边界层 二阶修正
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定程圆柱基准声学温度计初步研究 被引量：8
3
作者 谷学敏 林鸿 +2 位作者 冯晓娟 李晓苇 张金涛 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期502-508,共7页
热力学温度的准确测量是制定和修订国际温标的基础。在中低温区范围,声学温度计具有最小测量不确定度,对热力学温标定值和国际温标修订具有重要影响。本文介绍了国际上首次以定程圆柱声学共鸣腔为基础,建立的定程圆柱声学温度计实验系统... 热力学温度的准确测量是制定和修订国际温标的基础。在中低温区范围,声学温度计具有最小测量不确定度,对热力学温标定值和国际温标修订具有重要影响。本文介绍了国际上首次以定程圆柱声学共鸣腔为基础,建立的定程圆柱声学温度计实验系统,包括共鸣腔和压力舱组成的实验本体、声学和微波频率测量系统、压力测量系统、温度测量系统以及数据采集分析系统。在这个实验系统上,测量了323.150 K温度零压力下的纯氩气声速,实验结果显示纯径向模式外推值的相对标准偏差为4.68×10-6,在国际温度计量界球形和准球形共鸣腔基准声学温度计(1～5)×10-6的不确定度范围内,初步研究验证了采用边界层扰动修正对于定程圆柱声学温度计准确测量热力学温度的有效性,并由此了解了更精细修正的方向,验证了微波谐振法测定圆柱共鸣腔体直径的可用性和准确性。该研究为进一步扩展温度范围和改善测量不确定度奠定了基础。 展开更多
关键词 定程圆柱声学共鸣腔 基准声学温度计 热力学温度
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小型化气体声学温度计的研究 被引量：1
4
作者 李明达 邢力 +3 位作者 司明浩 冯晓娟 张金涛 王小杰 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期150-156,共7页
为促进气体声学原级测温技术的实用化发展,基于圆柱气体声学共鸣法测量热力学温度的原理,研制了内径10 mm、外径12 mm、内长40 mm的小型化气体声学温度计,采用优化的声学传感器提高了待测声压强度,开展了常压下常温至782 K的实验测试。... 为促进气体声学原级测温技术的实用化发展,基于圆柱气体声学共鸣法测量热力学温度的原理,研制了内径10 mm、外径12 mm、内长40 mm的小型化气体声学温度计,采用优化的声学传感器提高了待测声压强度,开展了常压下常温至782 K的实验测试。对采用声波导管的小型化圆柱腔内常压空气进行测量,结果显示,在782 K时的声学共鸣频率相对标准偏差小于0.2%;修正了边界层及导管扰动后,基于空气声速的热力学关系,以常温为相对法的参考,获得了407~782 K的热力学温度,测量不确定度为0.76~2.93 K(k=1)。该研究为原级气体声学温度计在恶劣或特殊环境下的应用提供了可能。 展开更多
关键词 温度计量 气体声学温度计 圆柱气体声学共鸣法 热力学温度 小型化
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气体声学温度计中声波导管的优化设计研究 被引量：6
5
作者 陈厚桦 冯晓娟 +3 位作者 林鸿 张金涛 任成 王克俭 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期1-7,共7页
声波导管的设计是影响声学信号信噪比的关键因素,导管内径越大、长度越短,越利于声波传输,但同时对声学共鸣腔产生更大的扰动。提出了采用变径声波导管降低声波的能量损耗和扰动方法,建立了变径声波导管的衰减和扰动模型,对比分析声学... 声波导管的设计是影响声学信号信噪比的关键因素,导管内径越大、长度越短,越利于声波传输,但同时对声学共鸣腔产生更大的扰动。提出了采用变径声波导管降低声波的能量损耗和扰动方法,建立了变径声波导管的衰减和扰动模型,对比分析声学信号在不同尺寸声波导管内的能量衰减和导管对圆柱轴向非缔合声学共振频率和半宽的扰动,获得了优化的导管尺寸,在声波传输能量损失较小的情况下对内长为80 mm圆柱腔体首个轴向非缔合声学共振频率产生的相对扰动在3×10-5以内,该声波导管的优化设计可为高温气体声学温度计的深入研究提供理论支持。 展开更多
关键词 计量学 气体声学温度计 声波导管 热力学温度 圆柱声学共鸣法
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近临界区二氧化碳声速的精密测量研究 被引量：8
6
作者 郑荣伟 冯晓娟 +3 位作者 伍肆 赵欣月 张金涛 宦克为 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期1-6,共6页
基于圆柱声学共鸣法原理,开展了303.10~303.18 K,压力从3.855 MPa至7.534 MPa的近临界区CO_2测量研究。二氧化碳声速测量的相对标准不确定度结果为:当压力低于7.1 MPa时为0.035%,当压力高于7.3MPa时为0.15%。与CO_2国际标准状态方程计... 基于圆柱声学共鸣法原理,开展了303.10~303.18 K,压力从3.855 MPa至7.534 MPa的近临界区CO_2测量研究。二氧化碳声速测量的相对标准不确定度结果为:当压力低于7.1 MPa时为0.035%,当压力高于7.3MPa时为0.15%。与CO_2国际标准状态方程计算得到的声速相对偏差分布在0.005%^-0.4%范围。所获得的测量结果可为CO_2国际标准状态方程的改进提供重要数据来源,建立的实验系统和方法可用于更宽广温区CO_2及其他工质的声速精密测量研究。 展开更多
关键词 计量学 二氧化碳 温室气体 声速 圆柱声学共鸣法 近临界区
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