Физики предложили новый фильтр для блокировки высокочастотных звуков

Нужно уменьшить высокие шумы? Наука может иметь ответ. В новом исследовании физики-теоретики сообщают, что материалы, сделанные из конусообразных цепочек сферических шариков, могут помочь ослабить звуки, которые находятся на верхнем уровне человеческого слуха или чуть выше.

Воздействие таких шумов на здоровье неопределенно. Но некоторые исследования показывают, что последствия могут включать тошноту, головную боль, головокружение, нарушение слуха или другие симптомы.

“Вокруг нас довольно много ультразвуковых материалов, и многие из них имеют неизвестные эффекты. В более теплых районах у вас есть системы борьбы с вредителями, которые сильно зависят от ультразвукового излучения для уничтожения вредителей. У вас есть ультразвук от машин, от бурения. Некоторые лампы могут излучать эти высокочастотные шумы”, – говорит Сураджит Сен, доктор философии, профессор физики в Университете искусств и наук Буффало. – “Какое это имеет отношение к нашему слуху? И в ответ, что это делает с нашим мозгом?”

“Из-за этих неизвестных вещей мы думали, что было бы потенциально полезно разработать систему, которая убивает высокочастотный звук”.

Новое исследование опубликовано в февральском выпуске “Гранулярной материи” и в журнале в ноябре 2019 года.

В исследовании использовалось компьютерное моделирование для изучения того, насколько хорошо различные материалы могут подавлять поступающие звуки с частотами до 20 килогерц – достаточно высокими, чтобы только некоторые люди могли слышать эти шумы.

Мачадо и Сен исследовали ряд материалов, изготовленных из сферических бусин различных размеров, окруженных пластиковыми стенками.

Лучшая установка, которую они нашли, состояла из конических цепочек бус из металла, называемого карбидом вольфрама, чередующихся с коническими цепочками бус из пластика под названием Delrin. В компьютерном моделировании эта система эффективно помогала фильтровать высокочастотные шумы различной громкости, значительно уменьшая эти звуки.

Ученые еще не проверили материал в лаборатории. Но если это сработает, система шумоподавления может быть использована в наушниках или других барьерах, которые ослабляют высокочастотный звук, говорят исследователи.

“Преимуществом предлагаемого устройства является его простая конфигурация: сферические шарики правильно ограничены и расположены”, – говорит Мачадо. – “Это предложение позволяет создать прототип простой конструкции с низкой стоимостью и минимальным техническим обслуживанием. Кроме того, его конфигурация является масштабируемой, адаптируемой для небольших или больших объемов. Наш следующий шаг – перенаправление выходных сигналов, которое находится в стадии изучения”.