Представиха система за активно погасяване на шума, съставена от йонизиран въздух

Системите за активно потискане на шума, които създават звукови вълни в противофаза, за да потиснат шума, отдавна се използват в слушалките и различните други устройства. Но въпросът за това как най-добре да се премахне шума в пространството остава открит. Изследователи от Швейцария представиха нова система за активно потискане на шума, която не използва високоговорители. Те демонстрираха, че тънък плазмен слой, създаден чрез йонизиране на въздуха, може ефективно да поглъща звука. При експеримента въздушният слой с дебелина 17 мм напълно потиска входящия звук с честота 20 Hz.

Въпреки че концепцията за плазмени високоговорители не е нова, учените са отишли по-далеч и са създали демонстрационен плазмен преобразувател, за да изследват намаляването на шума. Те излязоха с нова концепция, която нарекоха активен „плазмено-акустичен метаслой“. Този слой от йонизиран въздух може да се контролира, за да потиска шума.

Учените са заинтригувани от идеята за използването на плазма за намаляване на шума, тъй като тя премахва един от най-важните аспекти на конвенционалните високоговорители – мембраните. Високоговорителите, оборудвани с мембрани, са едно от най-проучваните решения за активно намаляване на шума. Мембраната може да бъде контролирана, за да заглушава звуците, за разлика от пасивните решения. Проблемът при използването на конвенционален високоговорител в качеството му на шумозаглушител е, че неговата мембрана ограничава работния честотен диапазон. За поглъщане на звука мембраната вибрира механично в противофаза, за да заглуши звуковите вълни.

„Искахме да намалим максимално въздействието на мембраната, тъй като тя е тежка. Но какво може да бъде толкова леко, колкото въздуха? Самият въздух!“, обяснява един от създателите на новата технология. „Първо, йонизираме тънък слой въздух между електродите, който наричаме „плазмено-акустичен метаслой“. Същите въздушни частици, сега електрически заредени, могат незабавно да реагират на командите на външно електрическо поле и ефективно да взаимодействат със звуковите вибрации във въздуха около устройството, за да ги неутрализират“.

Микрофонът на така нареченият от специалистите „въздушен“ шумозаглушител улавя звука, след което в система от паралелни проводници – в метаслой – се създава електромагнитно поле с такава сила и посока, че ускорява йоните в посока към източника на звука. На свой ред йонизираните атоми на въздушната среда изтласкват атомите на обикновения въздух по посока на тяхното движение и по този начин генерират звукови вълни, противоположни на шума. Комуникацията между електрическата система за управление на плазмата и акустичната среда е много по-бърза, отколкото с използването на мембрана. Динамиката на тънките плазмени слоеве на въздуха може да се контролира по такъв начин, че да взаимодейства със звука на разстояния под дължината на вълната, като активно реагира на шума и го потиска в широка честотна лента.

Освен това плазменият абсорбер е многократно по-компактен от повечето конвенционални решения. За потискането на шума с помощта на въздуха не са необходими „дифузори“ и структури, сравними с шума с дължина на вълната. Достатъчен е въздушен (демпфиращ) слой с дебелина до хилядна част от дължината на вълната. Така например за заглушаване на звук с честота 20 Hz и дължина на вълната 17 m е достатъчен йонизиран въздушен слой с дебелина само 17 mm