新一代吸声技术可能很快就要来临了!
你知道可以通过让电线电离空气来制造扬声器吗?简单来说,在一组平行线中创建足够强大的电场,就可以电离空气粒子,并产生声音。带电离子随后沿着磁场线加速,以某种方式推动未电离的空气,从而产生声音。
如果扬声器可以产生声音,它也可以吸收声音。


科学家们对使用等离子来降低噪音的想法很感兴趣,因为它摆脱了传统扬声器最重要的一个方面:膜。配备膜的扬声器,比如你车里或家里的扬声器,是一些最受研究的主动降噪解决方案。之所以说它是主动的,是因为膜可以控制抵消不同的声音,而不是被动地像墙一样起作用。
将传统扬声器用作声音吸收器的问题在于,它的膜会限制操作频率范围。在声音吸收方面,膜以机械方式振动以抵消空气中的声波。膜相对较重,即膜的惯性限制了它与快速变化的声音或高频声音的有效相互作用。
大多数人都有体验过降噪耳机。与传统的耳罩不同,它们创建一种精确相反的声音,进入听众的耳朵,导致鼓膜附近几乎寂静。这种主动方法在过去几年取得了巨大的进步,类似的方法也可以用于房间内的声音处理。然而,传统活塞驱动器所需的面积与克服大驱动器的质量引入的惯性以实现高频重现之间总是存在权衡。这就是离子解决方案具有优势的地方。
下面的视频提供了对这项技术的良好概述:
洛桑联邦理工学院的科学家们已经成功演示了一种传感器,通过完全取消驱动振膜来克服质量问题。正如EPFL的Stanislav Seergev所言:
“我们想要尽量减小振膜的影响,因为它很重。但有什么东西可以像空气一样轻?就是空气本身。” “我们首先电离电极之间的薄空气层,我们称之为等离子声金属层。现在电荷的相同空气粒子可以立即对外部电场命令作出响应,并有效地与设备周围的空气中的声音振动相互作用,将其消除。”
”
他还表示:“正如预期的那样,等离子和声学环境之间的通信比使用膜快得多。”
等离子不仅在高频下高效,而且还可以调整以在低频下工作。事实上,科学家们表明,可以通过控制薄层空气等离子的动态来与声音进行远距离相互作用,从而积极响应噪声并抵消它。主动降噪技术可以在可以控制的频率范围内,从而为工程师提供了更多灵活性和带宽控制能力。
下面的视频从一个传感器的演示开始,但在这个并不太引人注目的演示之后,解释了其构造和工作原理。请跳到3:30以找到这个部分。
通过使用一个相对简单和廉价的组件,采用一个高压线网格位于一个格栅背后,可以吸收100%的声音,而不会反射回来。这个基于等离子体的解决方案如此紧凑,一个仅17毫米厚的吸声材料可以在下至20赫兹的频率下发挥作用。而相等的被动吸声材料则需要厚达4米!
EPFL已与瑞士音频技术公司Sonexos SA合作,开发使用等离子声学金属层概念的尖端主动声音吸收器。他们共同的目标是为广泛的应用领域提供新颖和有效的降噪解决方案,包括汽车、消费、商业和工业领域。
“这次战略合作利用了EPFL在材料科学和声学方面的专业知识以及Sonexos在提供高性能音频解决方案方面的良好业绩记录,”Sonexos的首席执行官兼创始人Mark Donaldson解释说。
下期我们将为大家带来一期关于主动声学的原理!还请大家随时关注我们的最新动态!