— повышенные возможности для HMI

Пол Кнупке — Epec Engineered Technologies

По мере того, как устройства во всех отраслях становятся более портативными и требуют функциональности в различных суровых условиях, интеграция технологии акустических переключателей в любую конструкцию человеко-машинного интерфейса (HMI) повышает удобство использования и увеличивает надежность продукта.

Акустические переключатели преодолевают ограничения традиционных переключателей, поскольку они основаны на поглощении акустической ультразвуковой энергии пальцем оператора-человека в качестве средства определения намерения задействовать переключатель. Одна важная особенность заключается в том, что палец не перемещает никакую часть переключателя, чтобы заставить переключатель работать. Следовательно, у переключателя нет движущихся частей, а это означает, что переключатель является твердотельным переключателем с ручным управлением.

Технология очень похожа на современные технологии сенсорных экранов по принципу действия, однако при интеграции с ЖК-дисплеями, графикой или даже традиционными сенсорными экранами она делает весь HMI гораздо более надежным.

Особые преимущества технологии акустической коммутации

• Чрезвычайно прочная конструкция:
  Акустические переключатели изготавливаются из твердой металлической пластины толщиной 1/8 дюйма или более.
• Антивандальная защита: Пользователь не видит уязвимых частей.Цельнометаллическую пластину нельзя проткнуть отверткой или помять молотком.
• Невосприимчивость к внешним воздействиям на открытом воздухе:
  Коммутатор надежно работает в условиях ледяного дождя, тропической жары, пыльных бурь и в диапазоне температур от -40 ° C до + 80 ° C.
• Подводный режим:
  Управляется за счет поглощения энергии пальцем. Не работает под давлением и нечувствителен к воде, то есть к давлению воды, и не активирует акустические переключатели.
• Водонепроницаемость:
  Естественная водонепроницаемость до края твердой металлической пластины, где можно использовать обычные уплотнения для герметизации корпуса. Это идеально подходит для корпусов Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA) и корпусов IP65.
• Взрывобезопасность:
  Отсутствие замыкающих или размыкающих поверхностей электрических контактов, которые могут вызвать дугу.
• Самодиагностика и обнаружение сбоев:
  Постоянное обнаружение нетронутых колебаний при низком уровне сигнала обеспечивает обнаружение сбоев и уведомление до нажатия акустического переключателя.
• Устойчивость к агрессивным чистящим средствам и растворителям:
  Поверхность оператора из цельного металла безопасна для очистки под давлением и растворителей, которые обычно разъедают пластмассовые поверхности переключателей.
• Самозащищающийся:
  Конструкция из цельной металлической пластины служит защитой от естественных электромагнитных помех (EMI), радиочастотных помех (RFI) и электростатических разрядов (ESD).

Интегрированные технологии

могут быть интегрированы с другими технологиями для создания рентабельного и явно эффективного взаимодействия с пользователем. Ниже приведены некоторые типичные примеры различных технологий, которые можно комбинировать с акустической коммутацией для создания эффективных человеко-машинных интерфейсов.

• Резиновые клавиатуры / мембранные переключатели:
  Для многих приложений требуется долговечность акустического переключателя, но пользователю по-прежнему требуется тактильное ощущение, чтобы управлять устройством. Интегрировав резиновую клавиатуру мембранного переключателя, пользователь чувствует, что переключатель приводится в действие, даже если нет необходимости запускать переключатель.Этот метод часто используется в аэрокосмической сфере.


• ЖК-дисплеи:
  Используя дисплеи в HMI, мы можем создать пользовательский интерфейс с исключительной функциональностью, поскольку внешний край дисплея окружен прочной акустической коммутационной матрицей. Затем мы можем запрограммировать программное обеспечение и прошивку для создания пользовательского опыта при нажатии кнопок до тех пор, пока на дисплее не появится запрос на ввод данных пользователем.


• Подсветка:
  С помощью светодиодов или лампы накаливания можно подсвечивать кнопки переключателя по-разному.Все устройство может иметь подсветку, или мы можем запрограммировать программное обеспечение, чтобы направлять пользователя через выборочное освещение с использованием световодных панелей.


• Сенсорные экраны:
  Хотя эта технология очень похожа на сенсорные экраны, она имеет значительные преимущества, включая водонепроницаемость.

Сколько стоит этот эффект?

Самый большой вопрос, который мы получаем об этой технологии, — это ее стоимость из-за всех преимуществ, которые она предоставляет.Имея опыт разработки этой технологии, мы в состоянии снизить общую разницу в стоимости по сравнению с традиционной технологией коммутаторов в большинстве случаев на уровне всего 10-15%. Однако существует значительная разница в стоимости срока службы продукта, и клиенты часто сталкиваются с увеличением срока службы HMI на 100% даже в часто используемых приложениях.

Технический обзор акустических переключателей

Всегда полезно попытаться немного понять, как работает эта технология.Акустический переключатель имеет резонирующий элемент, также называемый резонаторной полостью. Это резонирует на определенной частоте, когда энергия применяется на короткий момент. Физика показала, что приложенная энергия может быть направлена ​​и изолирована в определенной области, даже если резонаторная полость является частью большего куска материала. Это позволяет разместить несколько резонирующих элементов в более крупном едином куске материала, чтобы сформировать физический массив переключателей. Практичные акустические переключатели изготавливаются из прочных листов алюминия или нержавеющей стали.Между внешней поверхностью (точкой касания оператора) и задней поверхностью создается резонаторная полость. Энергия передается в резонаторную полость с помощью ультразвукового преобразователя, установленного на задней поверхности металлического листа. Ультразвуковой преобразователь имеет две цели. Сначала он должен генерировать всплеск акустической энергии, который передается в резонатор. Затем он должен определять величину колебаний во время спада энергии с течением времени.

Одним из ключевых элементов акустического переключателя является направление и изоляция энергии в определенной области.На рис. 1 показана задняя поверхность отрезка металлического листа с прикрепленным ультразвуковым преобразователем. Преобразователь окружает неглубокая круглая выемка. Внутренний диаметр этого углубления — это особенность, которая перенаправляет энергию с поверхности металлической пластины на противоположную сторону металлической пластины. Акустические переключатели могут быть установлены очень близко друг к другу на одной металлической пластине с высоким уровнем изоляции сигналов, чтобы переключатели не мешали друг другу.

Рисунок 1: Датчик и депрессия захвата энергии

Преобразователь имеет две металлизированные поверхности. Одна поверхность прикреплена к металлической пластине, а другая поверхность представляет собой противоположную открытую параллельную плоскость. Электрическое соединение выполняется с открытой плоскостью с помощью соединения с малой массой, такого как пружина. Интерфейсная электроника устанавливается сразу за ультразвуковыми преобразователями для обеспечения целостности сигнала преобразователя. Это соединение должно поглощать небольшую часть акустической энергии для лучшей работы акустического переключателя.

Ультразвуковой преобразователь обеспечивает выброс энергии для запуска ультразвуковых колебаний в резонансной полости.Затем он работает как подслушивающее устройство для определения продолжительности сигнала прерывания. Акустический переключатель не знает, когда человек-оператор коснется переключателя. Акустический выключатель должен быть запитан, когда колебательный сигнал опускается на непрерывной и частой основе (всего 200 микросекунд. На рисунке 2 показан один из этих циклов включения и отключения сигнала). На ультразвуковой преобразователь подается импульс ультразвуковой волны. энергия около 1,5 МГц, чтобы начать колебание.На графике есть небольшая задержка, показанная в виде промежутка в сигнале, когда преобразователь электронным образом переключается между приводным устройством и чувствительным устройством.После перехода преобразователь определяет пиковую амплитуду кольцевых колебаний в виде спадающей логарифмической кривой. Устанавливается произвольный пороговый уровень, отмеченный красной линией. Электронная схема считает, сколько раз амплитуда колебаний пересекает пороговый уровень, пока колебания не затухают и не перестанут пересекать пороговый уровень. Количество раз, когда колебания пересекают пороговый уровень, является показателем «нормального» времени затухания нетронутого переключателя.

Рисунок 2: Нетронутые сигналы датчика акустического переключателя

На рис. 3 показан тот же акустический выключатель при прикосновении пальцем человека к противоположной поверхности металлической пластины. Палец поглощает некоторую часть акустической энергии, так что количество понижающих колебаний, пересекающих пороговый уровень, меньше, чем у нетронутого акустического переключателя. Как только палец будет удален, кривая без кольца вернется обратно к рисунку 2.Сравнение количества колебаний выше порогового уровня обеспечивает индикацию касания передней поверхности акустического переключателя.

Рисунок 3: Сигналы сенсорного акустического переключателя преобразователя

Электроника акустического переключателя может имитировать любой стандартный интерфейсный протокол. Электроника может обнаруживать любое ухудшение характеристик по сравнению с нормальным, что может указывать на будущий потенциальный отказ, прежде чем сбой будет обнаружен оператором как нефункционирующий переключатель.Эта диагностическая функция явно уникальна для акустических переключателей и используется в критических приложениях.

На твердую металлическую пластину передней поверхности (сторона пользователя) можно нанести гравировку за пределами отпечатка круглого углубления вокруг ультразвукового преобразователя на задней стороне. Лазерная маркировка будет производиться поверх или вокруг отпечатка круглой выемки вокруг преобразователя или пластикового или металлического покрытия рядом с круглой выемкой или вокруг нее. Поглощение энергии пальцем пользователя может быть затруднено другими материалами в области резонансной полости, такими как типичные пластиковые или металлические графические накладки.Компромиссом для некоторых декоративных ограничений являются значительно улучшенные экологические характеристики, прочность и надежность. Это также включает в себя возможности самодиагностики и сообщения об ошибках, которых нет в других технологиях коммутаторов.

Сводка

Если вам нужна технология акустических переключателей, мы будем работать с вами независимо от отрасли, чтобы создать индивидуальные переключатели, клавиатуры и / или интегрированные сборки HMI. Каждая конструкция разрабатывается специально для приложения, в котором другие доступные технологии переключателей не работают должным образом, или для приложений в суровых или опасных условиях.

Ebook Скачать

Вопросы проектирования человеко-машинного интерфейса (HMI)

Производственные советы для вашего проекта HMI

Гранулированные акустические переключатели и логические элементы

Акустические переключатели

Экспериментальная частотная характеристика цепи с точки зрения спектральной плотности мощности (PSD) передаваемой силы показана на рис. 2а. Пики на кривых отклика соответствуют резонансам цепи. Измеренная частота среза составляет ~ 7,4 кГц, что согласуется с теоретическим предсказанием. Это обрезание обозначено вертикальной штриховой линией. Когда мы возбуждаем цепь одиночным гармоническим возбуждением с амплитудой a _o = 0,03 мкм и частотой f _o = 7660 Гц, мы наблюдаем, что эта выходная частота не распространяется, как показано красными кривыми на Рис. 2б. Это соответствует выключенному состоянию.

( a ) Кривая показывает нормированную частотную характеристику передачи цепи. Пунктирная серая линия соответствует теоретической частоте отсечки. ( b ) Конфигурация Off: акустическая волна на f _o (7660 Гц) не может распространяться. ( c ) По конфигурации: когда добавляется акустическая волна большой амплитуды с a _c = 0,45 мкм и f _c = 720 Гц, передаваемый сигнал значительно модулируется и волна на f _o разрешено размножаться.

Затем мы возбуждаем цепочку дополнительным сигналом с частотой f _c = 720 Гц и амплитудой a _c = 0,45 мкм, того же порядка величины, что и начальная деформация (1,0 мкм; рис. 2в). Когда включен управляющий сигнал f _c , передаваемый сигнал содержит гармоники f _c , например, 2˙ f _c и 3˙ f _c при 1440 и 2160 Гц. Кроме того, передаваемый сигнал содержит частоты f _o — f _c (6940 Гц), f _o (7660 Гц) и f _o + f _c (8380 Гц).По сравнению с выключенным состоянием на рис. 2b, интенсивность f _o , обнаруженная на конце кристалла, увеличивается на 40 дБ. Таким образом, используя сильную управляющую акустическую волну, мы включаем акустическую передачу при f _o , ранее запрещенную шириной запрещенной зоны. Экспериментальные результаты согласуются с численным моделированием (см. Дополнительный рисунок 1 и дополнительное примечание 1).

PSD флуктуации скорости сфер n в цепочке нормирована на PSD первого шарика на частоте f _o (показано на рис.3а). В выключенном состоянии PSD экспоненциально затухает от первого шарика до последнего, что характерно для затухающей волны. Однако из-за вибрации механических опор в экспериментальной установке акустические волны не изолированы полностью. Этот эффект представляет собой утечку в нашем устройстве и становится очевидным, если посмотреть на экспериментально определенную PSD (красные кружки на рис. 3a), которые отклоняются от смоделированных значений (красная линия) начиная с 12-го шарика и далее. Напротив, во включенном состоянии компонент f _o прекращает распад приблизительно после того, как пятый шарик достигает устойчивого уровня, что согласуется с соответствующими численными расчетами системы.

Рисунок 3: PSD борта и передачи энергии.

( a ) PSD скоростей сфер, нормированных на скорость первого шарика на частоте f _o в выключенном и включенном случаях. Черная пунктирная линия представляет минимальный уровень шума измерения. Сплошные кривые соответствуют численным, а точки / квадраты — экспериментальным результатам. ( b ) PSD составляющей 7660 Гц переданного сигнала, достигающей границы цепочек.Передаваемая амплитуда увеличивается с относительной динамической деформацией. Черная пунктирная линия обозначает минимальный уровень шума измерения. На вставке: соотношение между PSD управления и выходом на частоте f _c = 720 Гц. ( c ) Выходная PSD как функция входной PSD на частоте f _o = 7660 Гц при трех различных амплитудах возбуждения a _c . ( d ) Изменение передачи акустической волны на частоте f _o в зависимости от частоты управления f _c .

Мы количественно оцениваем эффективность передачи в терминах PSD компонента f _o на конечной границе. Мы определяем передаваемый сигнал как максимальную динамическую деформацию на границе (то есть между последним валиком и датчиком силы) относительно статической деформации ( δ _м / δ ₀ ) (рис. 3б). ). Эксперименты показывают, что отношение включения / выключения превышает 40 дБ, когда относительная динамическая деформация превышает 0,3. Если δ _м / δ ₀ меньше 0.1, амплитуда передаваемой составляющей f _o из-за эффекта переключения становится меньше, чем акустическая утечка, и этот эффект переключения больше недостижим. Другими словами, эффект переключения увеличивается с относительной динамической деформацией, тем самым устанавливая нелинейный характер переключения. Зависимость между выходной PSD на частоте f _o и управляющей PSD на частоте f _c показана на вставке к рис.3b. Выходная PSD постепенно увеличивается с управляющей PSD, и экспериментальные результаты следуют этой тенденции численного моделирования, когда управляющая PSD больше -60 дБ. Наклон выходной мощности по отношению к управляющей PSD больше 1 (близок к 2, что означает, что выходная мощность пропорциональна квадрату управляющей мощности). Это доказывает чувствительную управляемость акустических волн с вариациями управляющих сигналов в нашем устройстве.

Чтобы продемонстрировать управляемость системы, мы построим график зависимости между входной и выходной PSD на частоте f _o при трех различных амплитудах возбуждения a _c (рис.3в). Сплошные линии соответствуют числовому соотношению ввода-вывода, и мы находим, что наклон этих параллельных линий равен 1, что означает, что вывод находится в линейной зависимости от ввода. Результаты экспериментов также представлены на этом же рисунке и хорошо согласуются с результатами моделирования. Важно отметить, что линии можно смещать вверх, вводя более сильную контрольную волну, что означает, что соотношение вход-выход может быть активно настроено. Это феноменологически похоже на электрический транзистор, в котором напряжение база-коллектор может управлять соотношением между током коллектора и напряжением коллектор-эмиттер.

Когда a _c увеличивается с 0,30 до 0,45 мкм, смещение строки не такое большое, как наблюдаемое, когда a _c увеличивается с 0,15 до 0,30 мкм. Даже в случае большой контрольной амплитуды a _c , устройство все равно испытывает значительные потери (~ 40 дБ) в мощности сигнала. Потери не могут быть значительно уменьшены путем дальнейшего увеличения амплитуды возбуждения a _c , поскольку могут появиться зазоры (то есть δ _{n , n +1} + u _n — u _{n +1} <0) между бусинами из-за сильного возбуждения.Когда образуются промежутки, гармонические акустические волны искажаются, и линейная структура полос нарушается, что приводит к поломке нашего устройства.

Исходя из основных принципов работы акустического переключателя, представленных на рис.1, должна существовать пороговая частота ( f _T = f _o — f _{отсечка} ) для данного f _или . Когда f _c выше f _T , ожидается эффект переключения.Чтобы показать этот порог, мы исследуем зависимость пропускания при f _o , рассматривая три разные частоты: f _o (7800, 8000 и 8200 Гц) при одинаковой амплитуде a _{. o} (0,06 мкм). Поскольку f _c находится в пределах полосы пропускания, передача на частоте f _o значительно изменяется с f _c из-за резонансных мод 21 бусины.Мы нормализуем этот эффект, используя различную амплитуду возбуждения a _c , соответствующую разной частоте f _c , сохраняя при этом динамическую деформацию между последним валиком и границей на постоянном значении ( δ _м = 0,31 мкм ). Численные результаты (сплошные кривые) и экспериментальные результаты (дискретные точки) передачи переключателя относительно f _c показаны на рис. 3d. Серые вертикальные линии (400, 600 и 800 Гц) обозначают пороговые частоты f _T для трех исследуемых выходных частот f _o .Качественные тенденции экспериментов фиксируются численным моделированием.

На рис. 3d характеристика передачи смещается в сторону более высоких частот, когда f _o увеличивается с 7 800 до 8 200 Гц в соответствии с нашими прогнозами. Вместо вертикального « обрыва » при f _T (серые линии на рис. 3d) кривые передачи имеют относительно широкие наклоны около f _T и значительно колеблются выше f _T из-за резонансы цепи.Кроме того, из-за вклада высших гармоник передача может быть значительной, даже если f _c ниже f _T (например, взаимодействие f _o — 2˙f _c и 2˙f _c могут генерировать акустическую волну f _o , как показано на рис. 1b). Это можно улучшить, увеличив количество частиц в цепочке или подавив влияние дополнительных гармоник за счет уменьшения динамической силы, приложенной к цепочке (см. Дополнительный рис.2 и дополнительное примечание 2 для численного моделирования).

Знак f _T для переключателя качественно аналогичен электрическому транзистору, в котором существует пороговое напряжение V _th : когда напряжение затвора истока V _g выше, чем V _th , проводящий канал начинает соединять исток и сток транзистора, позволяя протекать большому току. Однако, в отличие от электрического транзистора, который остается открытым, когда В _g намного выше, чем В _th , если управляющая частота f _c увеличивается до f _{отсечки} , оба управляющие и выходные акустические волны на f _c и f _o отключаются, и эффект переключения исчезает, и в этот момент функция переключения недоступна. Таким образом, теоретически акустический гранулированный переключатель работает только в том случае, если f _c находится в диапазоне частот от f _T до f _{отсечка} (то есть с точки зрения f _o , он должен находиться в диапазоне частот f _{отсечки} до f _c + f _{отсечки} ), и этот верхний предел частоты управляющей волны f _c действует как пробой ‘ частота.Важно отметить, что, хотя этот тип механического механизма управления волнами напоминает функциональность акустического транзистора, передаваемая выходная волна в нашей установке намного слабее, чем управляющая волна, а не наоборот, около ¹⁸ . Это означает, что гранулированный переключатель, представленный в этом исследовании, не способен усиливать сигналы, как электрический транзистор.

Акустические логические элементы

Далее на основе нашего акустического переключателя мы продемонстрируем реализацию логических элементов ИЛИ (∪) и И () с использованием сигналов двойного управления. Мы используем три функциональных генератора и одновременно генерируем синусоидальные возбуждения с тремя частотами. Выбраны два сильных управляющих возбуждения при f _c1 = 720 Гц и f _c2 = 880 Гц и одно слабое возбуждение при f _o = 7660 Гц. Для пьезоактуатора амплитуды компонентов на этих трех частотах равны a _c1 = a _c2 = 0,40 мкм и a _o = 0.03 мкм соответственно. Результаты экспериментов с логическими элементами И и ИЛИ представлены на рис. 4. Состояния сильного возбуждения (включено и выключено) соответствуют логическим входам (логические состояния 1 и 0). Из-за нелинейного взаимодействия между 720 и 880 Гц эти две частоты будут объединяться, чтобы произвести дополнительный сигнал на 1600 Гц (720 + 880 Гц), который создает логический выход И. Поскольку акустическая волна 7660 Гц находится вне полосы пропускания, когда A = 0 и B = 0 , акустическая волна 7660 Гц не может распространяться. Однако, если предусмотрен вход 720 или 880 Гц, включается сигнал 7660 Гц, создавая логическое ИЛИ . Помимо фундаментальных двухбитовых логических вычислений, можно реализовать многобитовые логические операции с единственной структурой, используя несколько частот управления или вводя фазовую информацию ^13,28 . Например, добавляя противофазные сигналы на f _c1 и f _c2 , операция НЕ может быть включена из-за деструктивных помех, и, таким образом, также могут быть реализованы функции NOR и NAND.Если ввести третью управляющую частоту на f _c3 ниже f _T , операции A∩B∩C и (A∪B) ∩C могут быть реализованы на частотах f _c1 + f _c2 + f _c3 и f _o + f _c3 соответственно. Тем не менее, в качестве ограничения настоящего подхода мы признаем, что он не обладает характеристикой каскадности, присущей классическим логическим устройствам ³ .

Акустические логические элементы OR и AND реализуются с использованием двух различных частот управления. Кривые PSD сдвинуты по вертикали на 100 дБ для облегчения визуализации.

Прочный акустический выключатель света во многих модульных конструкциях

 Управляйте разнообразными электронными приборами с высоким качеством.  акустический выключатель света  от Alibaba.com. Эти.  акустический выключатель света  может управлять освещением, вентиляторами, кондиционерами, обогревателями и т. Д.Они бывают как небольших размеров, подходящих для дома, так и больших размеров, подходящих для более коммерческого использования.  Акустический выключатель света  не только функциональный, но и становится неотъемлемой и заметной частью декора любого помещения. Таким образом, хорошо продуманные предметы становятся необходимостью.  
. Акустический выключатель   на Alibaba.com от надежных производителей, и их долговечность гарантирована. Эти.  Акустический выключатель света  может поддерживать приборы различной мощности и мощности, а некоторые из них имеют встроенные стабилизаторы колебаний..  Акустический выключатель света  бывает разных цветов и форм. Они могут добавить забавный и причудливый штрих элегантности любому помещению, в котором они установлены. Они также поставляются в виде наборов или плат, которые могут подключать несколько устройств. 
 Предлагаемые акустические выключатели 
 имеют все соответствующие сертификаты, включая сертификацию OEM, и поэтому являются безопасным и надежным выбором. Многие.  акустический выключатель света  содержит контроллеры в дополнение к функции включения и выключения, которая может управлять яркостью или скоростью, в зависимости от подключенных элементов.. Акустический выключатель света   изготовлен из многих материалов, таких как пластик, металл и хромирование.  Эти продукты устойчивы к царапинам, ударам и пыли, чтобы обеспечить пользователям максимально удобную работу. 
 
 Зайдите на Alibaba.com и просмотрите информацию о заманчивых товарах.  акустический выключатель света . Они идеально подходят для.  акустический выключатель света  поставщиков, которым требуется широкий ассортимент продукции по привлекательным ценам. Приобретайте эти качественные продукты и удовлетворяйте свои потребности по ценам, вполне укладывающимся в ваш бюджет.
 

Эластичные пружины включают и выключают звук | Research

Американские исследователи разработали настраиваемый пружинный материал, который можно растягивать и сжимать для включения и выключения передачи звука. Акустический метаматериал — структуры, которые могут контролировать распространение звука — может быть полезен для зданий и транспорта, где желательно временное блокирование звука, или для настраиваемого звукового изображения.

Акустические метаматериалы создавались и раньше, но они в основном работают в фиксированных частотных диапазонах и часто не могут быть настроены после изготовления. Те, которые можно настроить, основаны на структурной нестабильности, которая связана с большой и иногда необратимой деформацией.

Теперь команда из Гарвардского университета и Массачусетского технологического института (MIT) показала, как упругие спирали могут предложить новый класс переключаемых акустических метаматериалов. «Скорее всего, это первый акустический метаматериал, который может включать и выключать звук в слышимом диапазоне частот с помощью чистого механического сжатия», — говорит Николас Фанг, соавтор исследования в Массачусетском технологическом институте.

Идея материала довольно проста. Было известно, что массив трубок со сплошными стенками может блокировать звук, рассеивая и создавая помехи для звуковых волн. Имея это в виду, команда пришла к выводу, что твердые трубки, свернутые в спирали — очень похожие на серию сжатых пружин — позволят трубкам растягиваться, а затем сжиматься, чтобы включать и выключать звук.

Чтобы проверить свою идею, команда сделала ряд из 36 эластичных спиралей, зажатых между двумя листами покрытого пеной акрила, как пресс. Открывая и закрывая этот пресс, пружины могут быть ослаблены или сжаты. Затем звуки воспроизводились через громкоговорители, чтобы проверить его шумопоглощающие свойства.

В полностью открытом состоянии слышимый людям звук в диапазоне частот 2,75–7,40 кГц проходит через материал без каких-либо изменений. Но при полном сжатии команда измерила падение на 30 дБ в том же частотном диапазоне. «Это весьма примечательно, учитывая, что мы протестировали лишь небольшой набор спиралей», — говорит Фанг.

«Другие исследования продемонстрировали динамический контроль, в том числе некоторые из моей группы, но большая часть из них работает только для узкого частотного диапазона, например, для одного тона», — объясняет Стивен Каммер, который разрабатывает акустические метаматериалы в Duke Univeristy, США.«В принципе, этот подход является широкополосным, и он гораздо более полезен для множества приложений».

Однако Каммер считает, что текущий материал может быть слишком медленным и трудным для управления в реальных условиях в настоящее время.