Lydomdirigerende prototype kan narre aflyttere

Tuning af de instrumenter, der producerer nogle af vores mest uudslettelige lydbølger - guitarer, klaverer, stemmebånd - er blevet dagligdag, forventet, let.

Tuning af overfladerne oversvømmet i disse bølger, i realtid? Et meget vanskeligere forslag. Men en bølgeforandrende prototype fra University of Nebraska-Lincolns Mehrdad Negahban og Peking University-kolleger kunne vise vejen-og finde brug i applikationer, der spænder fra forstørrelsessignaler til desorienterende fjender.

"Vi lever i en verden fyldt med lydbølger, der hjælper os med at kommunikere, triangulere og evaluere, "sagde Negahban, professor i mekanik og materialeteknik. "Vores ører lader os triangulere lydkilden. At lytte til refleksioner af lydbølger hjælper os med at karakterisere overfladens egenskaber, som de reflekterer fra.

"Hvad hvis vi kunne ændre dem efter behag? Kan vi bruge denne overflade til at skjule en kilde eller skabe en illusion?"

Selvom dets potentiale er fristende, prototypens design er relativt ligetil:en overflade på 32 lodrette kanaler, hver forbundet til resonatorer, der kan justeres via vandrette T-formede skydere.

Ved at forlænge eller trække skyderne tilbage for at indsnævre eller udvide de tilsvarende rør, teamet viste, at prototypen dynamisk kan omdirigere lydbølgerne, der passerer gennem overfladen.

"Det er en simpel idé, "Sagde Negahban." Det eneste du skal gøre er at justere disse skydere. "

Selvom ideen om konstruktionsmaterialer eller overflader til strategisk at bryde lydbølger er veletableret, de fleste eksisterende designs er statiske, sagde teamet.

"Meget af det, de har gjort, kan ikke indstilles, "Sagde Negahban." Vi kiggede på det og sagde:"Vi kan finde ud af en måde at kontrollere dette på." "

Computersimuleringer kørt af Peking Universitets Zhong Chen, en ph.d. -alumnus i Nebraska, tillod teamet at forudsige, hvordan enhver konfiguration af rørene ville ændre bølgernes brydningsvinkel. Selvom teamet justerede konfigurationerne af sin 3-D-trykte plexiglasprototype i hånden, indarbejdelse af et elektronisk kontrolsystem ville gøre det muligt for brugerne let at foretage justeringer i farten, han sagde.

De samme simuleringer gav et eksempel på, hvad der er muligt, når en solid overflade dynamisk kan bryde lydbølger på måder, der krænker forventningerne. Visse cirkulære konfigurationer kan få lyttere eller akustiske signallæsere til at føle, at en struktur er bosat et andet sted end den faktiske placering-og lade brugerne ændre dummy-placeringen i realtid. Andre konfigurationer kan potentielt narre lytterne til at tro, at en stationær struktur bevæger sig, eller omvendt.

"Grundlæggende, du kunne få det til at ligne, at der ikke er noget, eller det er et eller andet sted det ikke er, "Sagde Negahban." Det kan have militære anvendelser. Naturligvis, hvis nogen vil slå den, du vil have, at de rammer det forkerte sted. "

Alternativt kan designet kunne fokusere lydbølger på nogenlunde samme måde, som hænder med hænder hjælper en stemme med at bære eller en optisk linse fokuserer bølger af synligt lys for at forstørre deres signal på et givet tidspunkt, Sagde Negahban. I modsætning til en radialt ekspanderende bølge, som mister betydelig energi, når den rejser, en fokuseret bølge bevarer sin energi bedre og kan følgelig tilbagelægge større afstande og samtidig beholde et nyttigt signal, han sagde.

"Du kunne gøre mange ting med disse bølger, "Sagde Negahban." Man undrer sig næsten over, hvorfor vi ikke lavede lidt mere af dette før, men jeg formoder, at vi lige var fanget i andre ting. "

Teamet offentliggjorde sine resultater i Journal of Physics D:Anvendt fysik .