Loading…
Thumbnail Image

Acoustic absorption measurement for the determination of the volume viscosity of pure fluids

Claes, Leander; Hülskämper, Lars Moritz; Baumhögger, Elmar; Feldmann, Nadine; Spencer Chatwell, René; Vrabec, Jadran; Henning, Bernd

A realistic description of fluid mechanical and acoustic processes requires the volume viscosity of the medium to be known. This work describes how the volume viscosity of pure fluids can be determined by measuring acoustic absorption with the pulse-echo method. The challenge in realizing such a measurement method lies in the separation of the different dissipative effects that superimpose on absorption. Diffraction effects ultimately cause a dissipation of acoustic energy and acoustic reflector surfaces have a small, but finite transmission coefficient. Further, influences of the transducer (in particular its frequency response), as well as the system’s electrical components have to be taken into account. In contrast to the classical approach relying on the amplitude ratio, the absorption is determined by the moments of the amplitude spectrum. The measurement system applied is originally designed for precision measurements of the sound velocity by means of the propagation time difference of two acoustic signals.
Eine realitätsnahe Beschreibung strömungsmechanischer wie akustischer Vorgänge setzt voraus, dass die Volumenviskosität des Mediums bekannt ist. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie sich die Volumenviskosität reiner Fluide über eine Messung der akustischen Absorption durch Puls-Echo-Messungen ermitteln lässt. Die Herausforderung bei der Realisierung eines derartigen Messverfahrens liegt in der Trennung der unterschiedlichen dissipativen Effekte, welche der Absorption im Fluid überlagert werden. Beugungseffekte endlich großer Schallwandler bedingen zum Beispiel eine Dissipation der akustischen Energie im Raum. Im Gegensatz zur klassischen Methode über das Amplitudenverhältnis, wird die Absorption über die Momente des Amplitudenspektrums bestimmt. Als Messsystem dient dabei ein Aufbau, welcher zur präzisen Messung der Schallgeschwindigkeit über die Laufzeitdifferenz zweier akustischer Signale ausgelegt ist.
Published in: Technisches Messen : tm, 10.1515/teme-2019-0038, De Gruyter