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Scientists have pioneered a new technique to produce arrays of sound produced entirely by heat

来自埃克塞特大学超材料研究与创新中心的研究人员团队使用称为热电听器的设备,仅通过附着在一些金属线上的金属薄膜创建了一个完全受控的阵列。

研究结果已被发表在《科学进展》上,可能为包括家庭影院系统在内的新一代音响技术铺平道路。

以往,器材阵列(array)已用于许多日常应用,包括超声波和音响系统。阵列允许将来自多个来源的声音“引导”到某个方向,以获得更好的控制和所产生声音的清晰度。

传统的扬声器阵列依赖于某些物体(例如扬声器锥体)的驱动运动来产生声音。然而,这项新研究开创了完全通过热量产生声音的扬声器阵列:温控器。


尽管热听器已经存在了 100 多年,但直到现在,它们在现实世界中的应用仍然有限。然而,与机械同类产品相比,它们具有许多优势——包括没有移动部件以及能够使用廉价、可持续的材料进行大规模生产。

至关重要的是,它们甚至可以变得透明和灵活,这对于正在产生的新一波灵活技术来说是可取的。

在这项研究中,研究人员发现,当组合成一个阵列时,热电传音器能够再现与传统阵列相同的声场控制。


然而,它们的作用远不止于此:由于它们由电流驱动,它们产生的声音反映了载流子流过设备时的细微运动,因此,它们创造了比传统声音更丰富的声场阵列。

研究人员表示,这项研究开辟了一条从根本上简化阵列设计的途径,表明利用热电听器技术,只需将薄金属膜连接到一些金属线上,就可以创建一个完全受控的阵列。

该研究的主要作者、EPSRC 超材料博士培训中心的博士研究员大卫·塔特内尔 (David Tatnell) 说:“利用热量产生声音是一个游戏规则的改变者,因为它使我们能够制造比以往任何时候都小的扬声器阵列。这,以及由于能够使扬声器灵活透明,因此具有许多令人兴奋的潜在应用,例如智能手机和其他可穿戴设备中的触觉反馈系统。

Credit: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200702113652.htm

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Desain Akustik Berdasarkan Bentuk Ruang

空间的形状决定了声波在空间中的位移。声学材料的放置应根据声音在空间中的移动方式来确定,以确保最佳的材料效率。

1. 狭窄的房间

在天花板上放置吸音材料不会获得理想的声学效果。吸收器应尽可能靠近声源放置。因此吸波材料的芯子必须放在墙上。

2. 圆形房间

穿过构造中心的声音会产生回声。扩散器材料必须放置在曲面上,以便声音均匀传播

3.大房间,低天花板

大房间中的声音传播是最大的挑战,因为可以远距离听到语音。

必须使用吸声器和扩散器,并且必须在天花板上安装屏障。地板的声音安排是从家具和音障的使用中获得的。

4. 天花板很高的大房间

有时在火车站也能找到大房间的声学环境。这与由于噪音水平相对较高而难以集中注意力有关。另一个原因是近距离的扬声器会被周围的声音压抑或淹没的声音阻挡。

这就是为什么每个表面都有效地安装吸音器和扩散器很重要的原因。除此之外,带屏障的家具在使吸收器和扩散器更有效方面也起着重要作用。

5. 有平行墙壁的小房间

在一个小房间里,低频通常会变得非常重要。因此,说话的声音看起来像喃喃自语。低频吸声器应安装在天花板上。

6. 圆顶天花板

声音扩散器必须放置在曲面上,以便向各个方向传播声音。

7. 倾斜的天花板

倾斜的天花板具有声音分散和声音集中的效果。一般来说,声音集中是因为没有考虑到倾斜天花板周围区域的声音管理。

与倾斜天花板相对的墙壁区域也必须安装吸音器。正常天花板高度(2.6 m)以上的所有表面(包括外墙)都必须配备吸音器。

8. 斜墙

就像倾斜的天花板一样,倾斜的墙壁也具有声音分散和声音集中的效果。声音传播效果是通过倾斜墙壁与其他墙壁和天花板成比例来实现的。一般来说,倾斜度超过 6⁰ 的墙体扩散效果非常好。通过以多个角度应用它可以获得最有效的扩散。

9. 玻璃材质吊顶

在有玻璃天花板的房间里,声音会集中在建设性的中心,这会导致声音显得强度很高。沿着弧线的声音传递也会很强。

10. 连接型房间

相互连通的房间,两者之间有开放通道,会影响彼此的声环境。一个没有声学调节的房间在连接到一个声学调节良好的房间时可以充当声音放大回声室。

两个房间都应该安装隔音设备。如果开放通道墙之间的距离很短(5-6 米),则必须使用吸音器和扩散器大量覆盖墙壁。

11. 带夹层的房间

带夹层的房间,可以让同一房间的声音环境有所不同。在大而开阔的空间中,会形成较长的混响时间。夹层上方和下方的距离具有较短的混响时间。此类房间面临的挑战是声音反射和不同混响时间的协调。

夹层对面的墙面应安装吸声器和扩散器。此外。夹层楼梯的底面和扶手必须放置吸音器。为了防止大空间和夹层周围的距离之间存在较大的时间差异,可以使用屏障。

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