Wissenschaftler entwerfen akustisch basierte Fokuslinsen unter Verwendung von Metamaterialien zur Übertragung eines Schallstrahls

Forscher der University of Sussex und der University of Bristol haben aus Metamaterialien hergestellte akustische Fokuslinsen sowie einen Kollimator entwickelt, der Schall in einem schmalen gerichteten Strahl bündeln kann, der von einem Standardlautsprecher erzeugt wird. Stellen Sie es sich wie einen akustischen Scheinwerfer vor, bei dem der Schall auf bestimmte Punkte gerichtet werden kann. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie hören die Nuancen jedes Instruments bei einem Konzert. Statt jedoch in der ersten Reihe zu sitzen, sitzen Sie ganz hinten in der Arena.

Die Metamaterialien sind zu Blöcken geformt, die neu angeordnet werden können, um ein Zoomobjektiv eines Vario-Fokus für den Ton zu erstellen. Die Forscher entwickelten außerdem einen Kollimator, der Schall mithilfe eines Standardlautsprechers als Richtstrahl überträgt. (: Universität von Sussex)

Die Forscher nannten ihre neue Technologie Vari-Sound und entwickelten die Plattform unter Verwendung von Metamaterialien, die aus gemeinsamen Materialien hergestellt wurden. Laut Dr. Gianluca Memoli von der University of Sussex:

„Akustische Metamaterialien sind normale Materialien wie Kunststoff oder Papier oder Holz oder Gummi, aber so konstruiert, dass ihre innere Geometrie den durchgehenden Schall formt. Die Idee der akustischen Linsen gibt es seit den 1960er Jahren, und akustische Hologramme werden zunehmend für Ultraschallanwendungen verwendet. Dies ist jedoch das erste Mal, dass Soundsysteme mit Linsen praktischer Größe, die denen für Licht ähneln, untersucht wurden. “

Wie bereits erwähnt, wurde die Vari-Sound-Plattform aus Metamaterialien hergestellt - in diesem Fall aus Kunststoff, der mit einer internen Struktur hergestellt wird, die zum Steuern, Lenken und Manipulieren von Schall dient. Jede besteht aus Zellen - einer Ansammlung von Subwellenlängenstrukturen, die in der Lage sind, diese Schallwellen in Bezug auf Phase und Intensität zu verwalten. Diese Zellen werden dann zu größeren 3D-Strukturen kombiniert, um eine akustische Linse zu bilden.

Diese Linsen sind an einem Kollimator angebracht, der sie auf unterschiedliche Brennweiten einstellen kann (unter Verwendung eines Arduino Nano und eines Schrittmotors, die auf einer einstellbaren Schiene montiert sind), um Schall von einem normalen Lautsprecher zum gewünschten Punkt zu leiten. Die Forscher bieten zahlreiche Anwendungen für das Vari-Sound-Gerät an, darunter die Erkennung von Ermüdungserscheinungen an Maschinenteilen, die Erkennung und Lokalisierung verschiedener Geräusche (z. B. Einbrecher, die Ihr Fenster einbrechen, von denen Schüsse stammen usw.) sowie die Aktualisierung von Personal Assistant-Geräten wie Alexa, die Befehle von verschiedenen Orten im Haus hören konnte. Dies ist natürlich nicht nur der offensichtliche Anwendungsfall für Home-Entertainment-Systeme, die Surround-Sound in Kopfhörerqualität liefern könnten, ohne Kopfhörer zu benötigen.