Активное шумоподавление — это широко используемая техника для снижения нежелательного шума. Она основана на использовании специальных громкоговорителей, способных генерировать звуковые волны в фазе, противоположной фазе окружающего шума, тем самым «отменяя» его. Однако эти традиционные громкоговорители имеют ограничения, связанные с их мембраной.
Мембрана, присутствующая в обычных громкоговорителях, необходима для производства звука и создания необходимых волн давления. Однако у нее есть один существенный недостаток: ее относительно большой вес. Из-за своей массы она ограничена в своей способности эффективно реагировать на высокие частоты. Чтобы преодолеть этот недостаток, присущий мембране, исследователи из EPFL обратились к революционной альтернативе: плазменному шумоподавлению. Результаты исследования были опубликованы в журнале .
Генерация плазмы
Чтобы использовать плазму для активного шумоподавления, исследователи применили ионизацию. Для этого используются два электрода, между которыми создается электрическое поле, ионизирующее частицы в тонком слое воздуха. Затем этот тонкий слой воздуха превращается в заряженную плазму, которую команда называет «плазмакустический метаслой».
Затем плазма, состоящая из ионов, подвергается воздействию магнитного поля. Под действием магнитного поля заряженные частицы перемещаются вдоль силовых линий. Это выталкивает остатки неионизированного воздуха и генерирует волны давления, которые позволяют плазме издавать звук, тем самым снижая уровень окружающего шума.
Универсальное решение для снижения уровня шума
Плазменная антишумовая система обеспечивает исключительную универсальность в подавлении шума как на низких, так и на высоких частотах. Она обладает уникальной способностью адаптироваться к акустическим отражениям в широком диапазоне частот, от герцового до килогерцового диапазона, при этом толщина плазменного слоя составляет лишь одну тысячную часть соответствующей длины волны.
Чтобы проиллюстрировать эту способность к адаптации, рассмотрим пример низкочастотного звука с частотой 20 Гц и длиной волны 17 метров. В отличие от традиционных решений, где для ослабления такого звука потребовалась бы стена толщиной 4 метра, здесь достаточно слоя плазмы толщиной всего 17 миллиметров. Такая существенная разница в размерах демонстрирует компактность и эффективность системы.
«Эфирная» природа этой технологии, которая характеризуется легкостью и тонкостью, означает, что она может быть использована во множестве областей применения. Поэтому система может быть незаметно интегрирована в различные среды. Осознавая потенциал своей технологии, исследовательская группа EPFL недавно заключила партнерство с компанией, специализирующейся на аудиотехнологиях. Целью этого сотрудничества является создание шумоглушителей на основе концепции плазменного преобразователя. Вместе они стремятся разработать инновационные и эффективные решения для снижения шума в различных секторах и областях применения, таких как автомобилестроение, промышленность, рабочие места и дома.