НОВЫЙ ПРИНЦИП ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ

utaustinengi.jpgВ США, в Инженерной школе имени Кокрелла Техасского университета в Остине (Cockrell School of Engineering – University of Texas at Austin), разработали устройство, передающее звук только в одном направлении и блокирующее распространение звуковых волн в противоположном. Принцип его работы аналогичен принципу действия электронного циркулятора – прибора, применяемого в средствах связи и радарах. Электронный циркулятор – это многоплечее (многополюсное) устройство для направленной передачи энергии электромагнитных колебаний (радио- или микроволн), в котором энергия, подведённая к одному из плеч, передаётся в другое (строго определённое) плечо в соответствии с порядком их чередования. Когда одно из плеч не используется, циркулятор начинает функционировать как изолятор, позволяя сигналу распространяться от одного плеча к другому, но не в обратном направлении.

Техасские инженеры применили тот же принцип для передачи звуковых волн в воздухе и получили трёхплечий акустический циркулятор. Акустический циркулятор построен на основе кольцевой резонирующей полости, в которой установлены три небольших компьютерных кулера. Они обеспечивают циркуляцию воздуха на определённой скорости внутри полости. Кольцо соединено с тремя ведущими вовне каналами (плечами циркулятора), на концах которых имеются микрофоны, записывающие звук. В ходе эксперимента исследователи подавали звук на один из каналов (скажем, на плечо 1). Если кулеры были выключены, то звук распространялся симметрично в два других канала – плечи 2 и 3. Когда же экспериментаторы включали кулеры и запускали таким образом циркуляцию воздуха (скорость которой были предварительно рассчитана) симметричное распределение звука по плечам и 2 и 3 нарушалась: звук из плеча 1 распространялся только в плечо 2, а плечо 3 оказывалось полностью изолированным. При этом при подаче сигнала на плечо 2 звук шёл на плечо 3, а при использовании в качестве входного плеча 3 сигнал принимался на плече 1 – но не в обратном направлении во всех случаях. «Главную роль здесь играют правильное направление вращения потока воздуха и сильные резонансные свойства кольцевой полости. Эти два инструмента вместе создают сильную невзаимность внутри компактного устройства. Звуковые волны оказываются направлены всегда в одном направлении – всегда строго противоположно направлению движения воздушного потока, – поясняет руководитель проекта профессор Андреа Алу (Andrea Alù). – Представьте себе, что вы можете слышать что-либо и не опасаться, что вас услышат».

Научные знания, полученные разработчиками акустического циркулятора, могут способствовать новым достижениям в области шумоподавления и созданию нового акустического оборудования для сонаров и систем звуковой коммуникации и т. д. Инженеры Техасского университета в Остине полагают, что их циркулятор может работать при подачи звуковых волн разной частоты и ведут работу над вариантом такого устройства без движущихся частей.

«В более широком смысле наша работа демонстрирует новый физический механизм нарушения симметрии относительно обращения времени и одновременно обеспечивает невзаимное распространение волн и таким образом открывает новые возможности далеко не только в области акустики, – продолжает профессор Алу. – Используя ту же идею, мы можем сконструировать более простые, компактные и дешёвые электронные циркуляторы и другие электронные компоненты для беспроводных устройств, а также разработать однонаправленные каналы распространения света».

«Этот эксперимент может в конечном итоге привести к созданию акустического аналогу одностороннего зеркала [с одной стороны оно представляет собой зеркало, а с другой – затемнённое прозрачное стекло – прим. ред.], – отмечает эксперт по акустике профессор Факультета общего машиностроения Техасского университета в Остине Престон Уилсон (Preston Wilson). – Также он открывает путь для создания высокоэффективной, в том числе активной, звукоизоляции».

Работы по созданию акустического циркулятора были поддержаны Агентством по сокращению военной угрозы (Defense Threat Reduction Agency) Министерства обороны США и Управлением научных исследований ВВС США (Air Force Office of Scientific Research). Статья с описанием акустического циркулятора и проведённых  с ним экспериментов была опубликована в журнале Science.

На фото: обложка журнала Science с рисунком акустического циркулятора.

Подробнее: www.engr.utexas.edu

 
< Пред.   След. >

inavate-twitter_50.jpg twitter_50.jpg facebook_50_2.jpg

   
 

Advertisement
Advertisement
64132-001_pls_banner_versand_120x240_ru.gif
Яндекс.Метрика