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在窗户上安装“巨型降噪耳机”,既可通风,又可将噪音减半

作者: 学术头条

时间: 2020-07-20 15:39

对于这款装在窗户上的“巨型降噪耳机”,你怎么看?

在人口密集、喧闹的城市里,通常存在着许多两难的问题,比如,我们既想关窗减少外界噪声,又想开窗进行自然通风。而一直以来,解决城市噪音的主要方案,也都是集中在让窗户更密闭,这无疑忽视了对开窗通风的需求。

近日,新加坡南洋理工大学声学工程师 Bhan Lam 及同事发明了一种新型降噪设备,它可以安装在打开的窗户上,让微风吹进来,同时让外界的噪音大幅降低。

具体而言,该装置就如同一个巨型 “降噪耳机”,安装在两面板的滑动窗中,通过主动产生与外界噪音相等的反向声波,将噪音中和,从而实现降噪的效果。而且这一降噪过程,窗户全程打开,保障自然通风。

这套装置的原理验证研究发表在《科学报告》杂志上。

巨型 “降噪耳机” 将噪声减半

根据论文介绍,该设备包括使用一个麦克风来检测传入的声音,然后使用一组扬声器来发射相同频率但相反压力模式的声波,以基本上抵消入侵的噪音。

在实际验证实验过程中,研究人员使用了 24 个扬声器,并将其固定在窗户内侧的格栅上,形成 8*3 的网格,每个扬声器的直径达到了 4.5 厘米,其中一个麦克风用来收集房间外的声音。

然后,他们在离窗户外两米远的地方放置了另一个扬声器,播放在新加坡一幢公寓楼外录制的声音,包括喷气式飞机经过时的噪声和道路交通的声音,并在房间内放置了 18 个麦克风,来检测通过窗户的噪音水平。

该团队的研究人员 Elliott 说道,“结果显示该设备系统是有效的,它的表现与关闭窗户带来的降噪效果相当。使用该设备,我们在房间里测量到噪音降低了大约 10 分贝,相当于将可感知的响度减半。”

研究人员指出,这种设备将 500 赫兹以上的频率噪声降低了约一半,包括了交通和火车的噪声,但同时他们也表示,目前该设备无法很好地抵抗低频声音,例如飞机或电力变压器发出的噪音。这些声音具有更大的波长,要与之对抗,就需要更大的扬声器,然而大的扬声器会阻碍窗户的视线和气流。而且该设备对于高于 1000 赫兹的频谱也无效,该频率包括了鸟鸣和人声。

现实中应用的挑战

此前的医学研究表明,减少一半的噪音污染可能会导致相关健康风险降低 7% 至 17%。

研究人员表示,这种消除噪音的装置可以安装在许多地方常见的窗户安全栏栅上。“我们希望这种主动噪音控制系统能鼓励人们更多地采用自然通风,同时又不会带来城市噪音增加的弊端。”

而且,目前研究人员已经对该设备进行了优化。Lam 说,它可以用于更难以预测的噪音,比如建筑机械,他们也正计划在现实环境中对他们的设备进行实地测试。

研究人员表示,在未来,该系统设备需要进一步开发,可能在 5 到 10 年内投入生产,而最先投入的可能是在炎热潮湿的环境中,例如位于赤道附近的新加坡。

该研究一经发表,也在 Reddit 论坛上引发热议,其中高赞的一条评论表示,现实生活中的实验可能更具挑战性,降噪对麦克风的选择也十分敏感,该网友表示他不确定测试实验是否可以在真正的窗户中正常工作。

而另一位作为声学工程师的网友对噪声 “减半” 这一说法质疑,如果将声音降低 10 分贝,这个一个很大的减少。但如果交通的噪声足够大,那么可能并不能达到预期要求,将噪声减半。

对于这款装在窗户上的“巨型降噪耳机”,你怎么看?

资料来源:

https://www.nature.com/articles/s41598-020-66563-z

https://www.theguardian.com/science/2020/jul/09/noise-control-sound-wave-system-cancels-out-drum-of-traffic

https://www.newscientist.com/article/2248486-noise-cancelling-windows-halve-traffic-sounds-even-when-theyre-open/

https://abcnews.go.com/Technology/noise-canceling-headphones-noise-canceling-windows/story?id=71694030

https://www.reddit.com/r/science/comments/hqhczd/noisecancelling_windows_halve_traffic_sounds_even/

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