Stilhed Født Af Silke: En Ny Horisont Åbner Sig I Bekæmpelsen Af Støjen

Stilhed er kostbar. Ifølge American Institute of Stress viser op til 77 procent af mennesker i USA viser fysiske tegn på stress, når de lever deres daglige liv, og en periode med stilhed hver dag kan hjælpe dem med at slappe af og reducere stressniveauerne.

Stilhed hjælper med at sænke blodtrykket, forbedre koncentration og fokus, forbedre søvnløshed, opmuntre mindfulness og mere.

Men er det let at opnå stilhed i den urbane livsstil, vi fører i dag? Tag Mumbai, Indiens erhvervshovedstad, som eksempel. Den har oplevet, at støjeniveauerne er nået op til 124 decibel. Så høje lydniveauer kan sammenlignes med at køre en kæde.sav (120 dB) og starte militærfly.

I NYC modtog New York City Department of Buildings hele 3.700 støjklagener på ét år, herunder lyden af byggeaktiviteter, trafikprop (75dB til 80dB), skrigende undergrundsbaner (80dB til 100dB) og hammerbore (110dB).

Spørgsmålet er, hvordan vi finder en stille plads, når vores uundgåelige daglige levnedsforhold er så støjfulde?

Forskere har længe overvejet løsninger. En tværfaglig samarbejdsgruppe af forskere fra MIT og andre steder har udviklet en løsning: en lyddæmpende silkefabrik.

Lyddæmpende Silkefabrik Til At Skabe Stille Rum

Fabrikken bruger silke, der knapt er tykkere end et menneskehår. Ved at tilføre en spænding får fiberen, der er brugt til at skabe denne fabrik, til at vibrere. Og det er disse vibrationer, der hjælper med at dæmpe lyden.

På et grundlæggende og mere forudsigeligt niveau interfererer lydbølgerne, der genereres af den vibrerende fabrik, med uønsket støj og annullerer dem. Denne teknik er effektiv kun, når den anvendes inden for et lille rum. Støjdæmpende hovedtelefoner, da de kun fungerer på det begrænsede rum af vores ører, trives på denne princip for støjdæmpning.

Men denne fabrik går et skridt videre end konventionel støjdæmpning ved at undertrykke vibrationer, der er fundamentale for lydoverføring. Den kan undertrykke lyd i et større rum, som f.eks. en stue.

Forskerne testede effekten af både støjdæmpningsmetoder. I den direkte undertrykkelsesmode kunne silkefabrikken reducere lydstyrken med op til 65 decibel. I den anden mode, hvor vibrationsundertrykkelse er nøglen, kunne fabrikken reducere lydoverføringen med op til 75 procent.

En anden afgørende aspekt af opfindelsen var, at den brugte let tilgængelige materialer som silke, lærred og bomuld. Den har høj anvendelighed i virkeligheden, såsom at lave skillevægge i åbne arbejdspladser og tilbyde tynde tekstilvægge til at forhindre lyd i at komme igennem.

Da han talte om den succes, som denne lyddæmpende silke kunne opnå, sagde Yoel Fink, en professor i afdelingerne for Materials Science and Engineering og Electrical Engineering and Computer Science:

“Støj er meget lettere at skabe end stilhed. For at holde støj ude, dedikerer vi meget plads til tykke vægge. [Første forfatter] Graces arbejde tilbyder en ny mekanisme for at skabe stille rum med en tynd fabrik. “

Men det er ikke første gang, at gruppen af forskere, der er involveret i dette forsøg, har valgt en ny tilgang til at undertrykke lyd. Gruppen forsøgte at skabe tekstilmikrofoner ved at sy en enkelt tråd af piezoelektrisk fiber ind i fabrikken. Disse piezoelektriske materialer producerede en elektrisk signal, når de blev presset eller bøjet. De omdannede lydvibrationer til signaler. Selv om metoden kunne bevise sin værdi, kunne den ikke fungere ud over et begrænset rum.

Med den aktuelle forskning i lyddæmpende silkefiber vil forskerne se på, hvordan deres løsning kan blokere lyden af multiple frekvenser i fremtiden.

Ifølge Grace Yang:

“Der er mange muligheder, vi kan udnytte for at gøre denne lyddæmpende fabrik effektiv. Vi vil have folk til at tænke over at kontrollere strukturelle vibrationer for at undertrykke lyd. Dette er kun begyndelsen. “

Behovet for at eliminere uønsket støj er et symptom på vores tid. Forskere er blevet inspireret til at udvikle løsninger på dette område. For et par år siden forsøgte forskere at udnytte akustiske metamaterialer til at blokere lyd.

At Opnå Stilhed Gennem Akustiske Metamaterialer

I kernevidenskabelige termer er en metamateriale “kunstigt strukturerede materialer, der kontrollerer og former flyden af elektromagnetiske bølger eller muligvis enhver anden type fysisk bølger.”

Xin Zhang, en professor i mekanisk ingeniørvidenskab på Boston University, udviklede denne støjdæmpende løsning, bygget med akustiske metamaterialer, til at blokere støj samtidig med at bevare luftgennemstrømning.

Zhang dannede en gruppe med PhD-student Reza Ghaffarivarda og brugte metamaterialer, matematiske beregninger og en åben, ringlignende strukturdesign til at skabe en åben støjdæmper, der kunne vedligeholde effektiv ventilation samtidig med at reducere uønskede akustiske bølger med op til 94 procent.

Støjdæmperen, som duoen designede, kan betegnes som en “ultra-åben akustisk metamaterial-støjdæmper”, der har en stor central åbning med 60% luftgennemstrømning. Dens centrale port er omgivet af seks helikale kanaler. Derved kan porten generere en ud af fase-bølge på transmitter-siden. De akustiske bølger, der genereres ved at ramme den centrale og helikale kanaler, annullerer hinanden, og transmissionen annulleres i virkningen, og der skabes stilhed.

Til funktionel, på-jorden implementering sealede forskerne en højttaler inde i den ene ende af en PVC-rør og fastgjorde den akustiske metamaterial-støjdæmper i den anden ende. Lyd blev afspillet gennem højttaleren i højt volumen ved den lukkede ende af røret og kunne ikke høres ved den åbne ende, før støjdæmperen var der.

Da han forklarede sine planer med løsningen, der allerede havde fået interesse fra store virksomheder i mange brancher, sagde Zhang:

“Den ultra-åbne metamaterial-støjdæmper tilbyder muligheden for at mindske miljøstøj fra diverse kilder. Vi er begejstrede for at udforske mange nye muligheder, hvor vores design kunne gavne mennesker, vores miljø og arbejdsvilkår ved at reducere støj. “

Det er nu klart, at disse løsninger, uanset hvor simple de ser ud gennem deres effektive design, er effektive til at opfylde deres formål. Det er meget åbenbart, at virksomheder inden for lyd og akustik vil overveje sådanne løsninger. Nedenfor vil vi diskutere et par virksomheder, der har investeret forskning og ressourcer i at finde nye måder at undertrykke støj på.

#1. Silentium

Silentium er kendt for sin unikke Active Noise Control (ANC)-teknologi. Den tilbyder en fuld-spektrum disruptiv lydstyringsløsning, der involverer proprietære algoritmer. Disse algoritmer kan tilpasse sig ændringer i støj-spektret og opnå resultater på næsten 10 dB (A) støjreduktion.

Ligesom den lyddæmpende silke fungerer Silentiums løsninger også i større rum, som f.eks. inde i en bil. Dens ‘Stille Boble’-teknologi reducerer støj ved at syntetisere de fysiske egenskaber af det uønskede støjfelt i en ønsket zone af stilhed. Metoden er bygget på en multikanal-algoritme, der kan kontrollere lydfeltet, der produceres af en række højttalere.

Silentiums Stille Boble-løsning kan anvendes på støjende husholdningsapparater, i bilprodukter til at reducere lyden fra vind, dæk, motor og klimaanlæg, i industrielle opsætninger til at skabe en stille arbejdsmiljø, og endda inden for transportmidler som tog, lufthavne og stationer.

Silentiums Stille Boble-løsning kommer som en komplet turn-key-tilbud med både software- og hardware-elementer.

Ifølge de seneste nyheder havde Silentium en udvidet Series D. Virksomheden lukkede runden med en total på 63 millioner USD. Menora Mivtachim og Meitav Dash, begge israelske institutionelle investorer, ledte runden.

Virksomheden har også den globale elektronikleder Molex som en af sine investorer. Da han gav en idé om, hvad fremtiden måske kan se ud for Silentium, sagde Yoel Naor, virksomhedens administrerende direktør:

“Vi byder velkommen til nye partnere, der deler den samme passion for akustik og ser værdien i at forbedre privatliv og trivsel gennem personlige lydrum. Med denne nye investering vil vi skale op udviklingen og implementeringen af vores Active Acoustics-softwareløsninger for bilproducenter og biltilbehørsleverandører – især da NVH-kravene udvikler sig i den nye æra med elektrisk og autonom mobilitet. “

#2. Zero Sound

Virksomheden lover højkvalitets aktive støjdæmpning til en række anvendelser, fra inde i en støjende kabine til store udendørs stadioner. Skalering op er mulig, fordi kernen i løsningen består af en panel. Antallet af paneler kan øges for at dæmpe støj i overensstemmelse med anvendelsesområdet. Zero Sound påstår, at deres løsninger kan aktivt dæmpe støj, reducere den med op til 92%.

Ved at udrulle mere end ti ZS aktive digitale støjdæmpningspaneler sammen kan man imødekomme støjdæmpningsbehovene for industrielle komplekser, byggepladser, stadioner, jernbane- og vejoverskæringer.

Mellem en og ni paneler er nok til at skabe et dæmpningsnetværk for kraftgenerering, industriudstyr, boring og byggepladser.

Mere end fem paneler er nok til et lukket rum, såsom dem, der findes i kontorinteriører, hospitaler, serverrum og hoteller. Og mellem en og fire paneler er nok til kabine af redningskøretøjer, tungt udstyr og landbrugsudstyr.

Ifølge tilgængelige data havde Zero Sound en kapitalrunde på CA$880.000 i maj 2018.

At Bekæmpe Støj: Den Ubetydelige Fare Af Overskredne Grænser

Den Europæiske Union anerkender uden tvivl støjforurening som et stort problem, både for menneskers sundhed og miljøet. Mens langvarig eksponering for støj kan resultere i irritation, søvnløshed og negative effekter på hjertet og det metaboliske system, kan miljøstøj føre til kognitivt nedsat udvikling hos børn.

Ifølge EEA-estimater er miljøstøj den primære årsag til 48.000 nye tilfælde af iskæmisk hjertesygdom om året og 12.000 for tidlige dødsfald. Miljøstøj bidrager også til kronisk høj irritation blandt 22 millioner mennesker og kronisk høj søvnløshed blandt 6,5 millioner mennesker. Mere end 12.000 skolebørn lider af læsevanskeligheder som følge af flystøj alene.

At bekæmpe støjens farer er derfor en opgave, der kræver en samlet indsats. En af de mest sårbare områder, hvor et stort antal mennesker påvirkes inden for et meget lille rum, er det industrielle rum.

Tal viser muligheden for, at op til 22 millioner amerikanske arbejdere udsættes for farlige støjniveauer på arbejdspladsen. Mange nye strategier er blevet udviklet for at holde denne industrielle støj under kontrol.

Begrænset lagdæmpning – opnået ved at placere dæmpningsmaterialet mellem to metalplader – har været en nyttig metode til at reducere vibrationer genereret af maskiner.

Til hjemmebrug har en gruppe forskere i Singapore kommet med den innovative idé om støjdæmpende vinduer. Ved at montere disse systemløsninger til vinduesgitter kan indgående lyde reduceres med 50%.

Sensorer spiller en nøglerolle i at gøre denne metode til en succes. Disse sensorer registrerer indgående støj og afspiller en lyd med en lignende, men inverteret bølgeform, så disse ud af fase-lydbølger kan modvirke indgående bølger og opløse dem, før de går videre.

En af de mest avancerede og spændende løsninger, der er dukket op de seneste år, har været nanoteknologi-støjdæmpende skum. Det bruger nanoteknologi til at omdanne lydbølger til varme. Løsningen er tilgængelig og klar til opskalering, da den bruger almindeligt tilgængeligt støjdæmpende skum som grundlag. Sådant skum injiceres derefter med en nanopulver for at skabe mikroskopiske kanaler inden i det. Disse kanaler eller rør omdanner akustiske vibrationer til varme og opløser lyden.

At bekæmpe støjens fare kræver mere innovative løsninger og viljen til, at store producenter og branchespillere investerer klogt i støjdæmpningsløsninger. Da støj ikke er synlig, undgår dens trussel ofte radaren. Dens skadelighed kommer kun til syne, når vi erkender den skade, den har forvoldt vores kroppe og vores indre selv. Det kræver mere opmærksomhed, det er sikkert!

Klik her for at lære alt om at redde liv med AI-forbedret støjdæmpning.