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声学拖拉机梁可以抓住障碍物后面的物体

29 Oct 2018
声音
Fly Ball:Gianluca Memoli和Mohd Adili Norasikin使用SoundBender浮现一片白色珠子。 (礼貌:苏塞克斯大学)

研究人员在英国的研究人员创造了一种声学拖拉机横梁,可以围绕障碍物围绕障碍物浮出物体的障碍物。配音 声音,该器件将超声换能器阵列与声学超材料相结合。

近年来,研究人员使用了换能器阵列来构建 声波拖拉机梁 这可以创建复杂的声学全息图来操纵中空中的物体。 声学超材料 是工程材料,结构性质通常不会自然发生。它们已被用于生产声学全息图,声音弯曲梁并产生静态声悬浮装置。但是,位于苏塞克斯大学的Soundbender背后的团队表示,这些技术有关键的限制。

基于换能器阵列的设备无法绕过铺设在它们之间的障碍物和悬浮对象。此外,它们产生的声场的复杂性或分辨率受到换能器的物理尺寸的限制。使用声学超材料的重要缺点是它们创建的声场的形状是静态的,无法调整。

动态,实时控制

研究人员表示,通过将传感器阵列与声学超材料组合,您可以通过这些限制。使用传感器阵列,超材料产生比可能的更复杂的声音领域,而传感器阵列为超材料增加了动态,实时控制’s static hologram.

“超材料是被动的(就像光的镜头),所以我们理论上我们可以在声音中放置更多能量,” Gianluca Memoli.物理世界。 “Metasurface中的每个单元电池都变得像一个额外的源,它们在声音上编码相位工程 - 就像全息板一样。唯一的问题是基于超材料的全息图是静态的。“

Soundbender本月早些时候亮相 31ST ACM用户界面软件和技术研讨会 在柏林。它包括由16个不同的3D印刷砖中创建的超级材料,在16的可编程阵列的顶部×16个现成的扬声器,以40 kHz运行。超材料提供低调制器间距,以产生高分辨率 - 但静态声场。换能器阵列增加了该字段的动态幅度和相位控制。

 

该团队使用SoundBender来创建自我弯曲的声束,可以绕过障碍物来创建声学全息图。一个实验涉及产生压力点,以提供高于固体物体的触觉反馈。该团队还悬浮在乐高棒球形象上方的聚苯乙烯珠子,并在蜡烛的火焰周围传递声音(见视频)。

如果我们开始思考声音,想象力成为极限

Gianluca Memoli.

声场也可以拉伸和转向,这允许团队移动触觉反馈点。它们还可以将悬浮的珠子的位置在水平轴上将悬浮珠的位置与8厘米上下移动,它们甚至能够调整蜡烛火焰的角度。

“控制声音的位置是[目前]昂贵和能力的有限,因此我们需要数十名扬声器才能在肋骨后面有超声波爆破肿瘤的障碍物的声音,”梅诺利说。“ “在一个健全管理正在成为我们日常生活的关键方面的世界中,我们表明可以在源中实现控制,以超材料增强现有的声音技术。如果我们开始思考声音,想象力变成了极限。“

玛佐阿斯是布里斯托大学的研究员,他不参与Soundbender,但与过去的一些萨斯塞克斯团队合作说,“超级材料可以实现更好的聚焦,因为元件小于分阶段的超声发射器-大批。组合超材料和数组似乎是一个很好的主意,我想看看这种组合是否改善了所有点或仅在某些位置的关注。围绕物体悬浮在医学和人机互动中具有有趣的应用。可以应用超材料来删除令人讨厌的侧瓣 - 不希望的次要焦点 - 由大多数相位阵列产生。”

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者