Ses teknolojisinde yeni atılım: Denizaltının "gizliliğe" ulaşacağı umuluyor!
Kılavuz
Son zamanlarda, İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Lozan, Avusturya, Viyana Teknik Üniversitesi ve Yunanistan Girit Üniversitesi'nden araştırmacılarla işbirliği içinde, ses dalgalarının bozulma olmadan düzensiz medyadan geçmesine izin veren bir sistem geliştirdi.
arka fon
Çoğu doğal malzeme, sesin ve elektromanyetik dalgaların yayılmasına müdahale eden düzensiz bir atomik yapıya sahiptir. Dalga bu malzemelerle temas ettiğinde dalga etrafta zıplar ve yayılır. Oldukça karmaşık girişim modeline göre, dalganın enerjisi kademeli olarak dağılır ve yoğunluk yavaş yavaş zayıflar. Bu, veri veya enerjiyi dalga saçılma ortamı yoluyla bozulmadan iletmenin ve çeşitli dalga teknolojilerinin potansiyelinden tam olarak yararlanmanın neredeyse imkansız olduğu anlamına gelir.
Örneğin, akıllı telefonunuza da bir göz atabilirsiniz, coğrafi konum işlevi binanın içinde etkilenecektir çünkü radyo dalgaları binanın her yönüne dağılacaktır. Diğer potansiyel uygulamalar şunları içerir: biyomedikal görüntüleme ve jeolojik araştırmalar, yüksek derecede düzensiz ortam yoluyla dalgalar göndermek çok önemlidir.
Yenilikçilik
İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Lozan'ın (EPFL) iki laboratuvarından araştırma ekipleri, Avusturya, Viyana Teknik Üniversitesi ve Yunanistan Girit Üniversitesi'nden araştırmacılar ile birlikte, ses dalgalarının bozulma olmadan bu ortamlardan geçmesine izin veren bir sistem geliştirdi. Sistem, dalga saçılımını önlemek için mikro hoparlörleri akustik tekrarlayıcılar olarak kullanır ve gerçek akustik sistemler üzerinde başarıyla test edilmiştir. Araştırmaları yakın zamanda Nature Physics dergisinde yayınlandı.
(Resim kaynağı: Jamani Caillet / 2018 EPFL)
(Resim kaynağı: Alain Herzog / 2018 EPFL)
teknoloji
Yeni sistemde mikro hoparlörler, ses dalgalarının fazını güçlendirmek, zayıflatmak veya kaydırmak için kontrol edilebiliyor. Bu, engellere çarptıklarında ses dalgalarının saçılmasını telafi etmelerine ve düzensiz ortamın diğer ucunda olan orijinal sesi yeniden üretmelerine olanak tanır.
O nasıl çalışır? EPFL Dalga Mühendisliği Laboratuvarı (LWE) lideri ve makalenin ortak yazarı Romain Fleury şunları söyledi: "Akustik tekrarlayıcılarımızın dalgaların genliğini ve fazını anahtar konumlarda değiştirerek onları güçlendirmesi veya zayıflatması gerektiğini fark ettik."
Araştırmacılar hava dolu bir tüp inşa ettiler ve içine duvarlar, gözenekli malzemeler ve yavaşlayan köşeler gibi çeşitli engeller yerleştirdiler, böylece ses dalgalarının geçmesini önleyen oldukça düzensiz bir ortam yarattılar. Ardından, engellerin arasına mikro hoparlörler yerleştirdiler ve hoparlörlerin akustik özelliklerini ayarlamak için elektronik kontroller oluşturdular.
EPFL Sinyal İşleme Laboratuvarı 2 (LTS2) Akustik Araştırma Grubu lideri ve makalenin ortak yazarlarından biri olan Hervé Lissek, Birkaç yıldır aktif ses emiciler olarak kontrollü hoparlörler kullandık. Bunları yeni uygulamalarda kullanmak mantıklı. "
(Resim kaynağı: Alain Herzog / 2018 EPFL)
Makalenin diğer bir ortak yazarı Etienne Perçin şunları söyledi: "Şimdiye kadar sadece ses dalgalarını hafifletmemiz gerekiyor. Ancak burada, tıpkı zaten lazer kullanabildiğimiz gibi ses dalgalarını da geliştirmemize izin veren yeni bir kontrol mekanizması geliştirmeliyiz. Işık dalgalarını güçlendirmekle aynı şey. "Akustikteki tek yöntem olan yeni yöntemleri, birkaç hoparlörü gerçek zamanlı ve aynı anda kontrol etmek için programlanabilir devreler kullanıyor.
(Resim kaynağı: 2018 EPFL)
değer
Araştırmacılar tarafından geliştirilen aktif akustik kontrol yöntemi, gürültü önleyici kulaklıklarda kullanılan çözüme benzer ve sıradan çevresel frekanslar içeren seslere uygulanması bekleniyor. Denizaltı gibi nesnelerden dönen ses dalgalarını ortadan kaldırmak için de kullanılabilir, böylece sonar bunları tespit edemez. Dahası, araştırmalarının temelini oluşturan teoriler evrenseldir ve ışık dalgalarına veya radyo dalgalarına benzer şekilde uygulanabilir, nesneleri görünmez hale getirebilir veya opak malzemeler aracılığıyla görüntü alabilir.
Anahtar kelime
Akustik, dalgalar, hoparlörler
Referans
[1] https://actu.epfl.ch/news/making-opaque-materials-totally-transparent/
[2] E. Rivet, A. Brandstötter, KG Makris, H. Lissek, S. ve R. Fleury, "Hermit olmayan düzensiz ortamlarda sabit basınçlı ses dalgaları," Nature Physics, basında (2018). DOI : 10.1038 / s41567-018-0188-7
[3] K. G. Makris, A. Brandstötter, P. Ambichl, Z. H. Musslimani, ve S. Entertainer, "Geri saçılma ve yoğunluk değişimleri olmadan düzensiz ortamda dalga yayılımı", Light Sci. Appl. 6, e17035 (2017).
[4] E. Perçin, "Elektroakustik soğurucularla oda modal eşitleme," EPFL Doktora tezi No. 7166, (2016).
