声波全息声学

【领动推荐】工程师用类乐高积木超颖材料创建简单、节能的“3D声学全息图”

来自美国杜克大学的工程师团队研发出了一种能够创建出如同视觉全息图那般神奇的声学“全息图”的方法，即用3D打印...

来自美国杜克大学的工程师团队研发出了一种能够创建出如同视觉全息图那般神奇的声学“全息图”的方法，即用3D打印声学积木将声波排列出来。当谈论到三维声波时，我们知道，声波携带的不单单只有声音和音量，还有空间信息。2D图像和3D图像的不同点在于：后者除了拥有前者拥有的长度和宽度之外还有深度，而这能创建更加真实的视觉体验。

就像视觉全息图一样，由声音形成的压力波也能以3D的模式呈现。研究人员已经成功地将发射过来的声波在一英尺远的地方形成一个类似于字母A的物体，见下图：

而研究人员能够实现这一目标则要得益于超颖材料--由大量个体组成的合成材料--的使用。

在这种情况下，超颖材料就像是乐高积木墙。每一个小块都由3D打印塑料制成，里边则含有12种不同螺旋形状的其中一种形状。由于螺旋紧密度会对声音传播的方式产生影响，所以当它紧密度越高的时候其对声波传播速度的减缓程度就越大。

一个单独的小块不会对声波的方向产生影响，它们影响的只有声波的速度。但如果它们是以阵列的形式存在，则就能对传播过来的声波方向进行有效改变。

于是，研究人员能够通过了解12种声学积木对声波产生的不同影响在声波面前安排任何一种他们想要的模式。换句话说，声波能在特定的距离产生特定的“声学全息图”。

虽然现在已经有实现以上目标的技术，但杜克大学电子与计算机工程学教授Steve Cummer表示，这些技术不仅操作复杂而且还会消耗大量的能源，但他们的新办法却能实现成本更低、规模更小的目标。

这种简单、节能的技术意味着家庭音响能够为使用者带来一个相当复杂但又真实的音景。对此，研究人员现正在跟音响行业接洽，希望能进一步研发这一技术的发展前景。另外，他们还表示，该技术还能应用到航空遥感、医学成像以及其他超声技术领域中。