Использование звуковых волн для создания более безопасных общественных мест

Риск потери слуха возникает не только из-за громкого оборудования или другого очевидного шума. Это также может повлиять на людей в общественных местах, таких как театры и концертные залы. Поглощение этого избыточного звука, чтобы сделать общественные места более безопасными для слуха, и использование нежелательных звуковых волн для выработки электроэнергии – цель исследовательской работы, опубликованной на этой неделе в Физика жидкости, Издательство АИП.

«По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, примерно 12,5% детей и подростков в возрасте от 6 до 19 лет и 17% взрослых в возрасте от 20 до 69 лет получили необратимые повреждения слуха из-за чрезмерного воздействия шума», — автор. Раджендра. Прасад V говорит: «Шум выше 70 децибел в течение длительного периода времени может начать повреждать наш слух. Нам нужны системы, которые могут ослаблять действительно сильные звуки.

Дополнительная информация: Как использовать исследования и телефонные приложения, чтобы избежать небезопасного уровня шума.

В своем исследовании авторы сосредоточились на внутренних помещениях, таких как театры и концертные залы, и создали систему пьезоэлектрических датчиков, которые можно устанавливать в стены, полы и потолки для поглощения звуковых волн и сбора их энергии. Прасад говорит, что звуковые волны, исходящие из динамиков в этих закрытых помещениях, обычно варьируются от 60 до 100 децибел, а иногда достигают 120 децибел.

«Мы классифицировали звук в закрытых помещениях на основе его интенсивности (децибел), которая может привести к потере слуха», — говорит Прасад. «Акустическая энергия, поглощаемая с помощью пьезоэлектрических датчиков, обрабатывается нашей системой для преобразования ее в электрическую энергию. В зависимости от схемы выработки электроэнергии выходы системы переключаются между аккумуляторными и прямыми выходами.

Чтобы спроектировать идеальную систему улавливания звуковых волн в помещении, авторы использовали компьютерное моделирование для регулировки переменных, включая напряжение, необходимое для работы основного компонента устройства, частоту и интенсивность входного звука, а также протестировали пьезоэлектрические датчики в параллельной и последовательной конфигурациях.

«Удивительный факт заключается в том, что проектная мощность достигает максимума в районе определенных частот, которые соответствуют частоте и интенсивности звука, используемого в театрах или зрительных залах», — говорит Прасад. «Наша конструкция уменьшает звуковую вибрацию каждый раз, когда она отражается от пьезоэлектрического материала, и снижает общую интенсивность звука в замкнутом пространстве».

Помимо снижения риска потери слуха, авторы хотели разработать систему электропитания, которая была бы полезна для окружающей среды, используя функцию интеллектуального управления питанием, которая регулируется в зависимости от уровня входящего звука. Также используются экологически чистые материалы.

«Пьезоэлектрический материал, который мы использовали, представляет собой разновидность кварца, который представляет собой не что иное, как минерал, состоящий из кремнезема», — говорит Прасад. «Он легко биоразлагаем и пригоден для вторичной переработки».

Популярное изображение: Этот набор пьезоэлектрических датчиков предназначен для установки в театрах и концертных залах и позволяет использовать энергию звуковых волн для выработки электроэнергии. Это мини-доказательство концепции включало в себя 1042 датчика и могло питать 48 светодиодов с помощью электричества, генерируемого путем использования звуковых волн. Фото: Рошан Замир Ахмед, Праджвал Хегде, П. Ганеш