新系統(tǒng)讓聲吶失效 潛艇“隱身”

據(jù)瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)官網(wǎng)近日消息，該校研究人員領導的國際團隊開發(fā)出一種使聲波無失真地穿過無序媒介的系統(tǒng)，可用于消除從潛艇等物體上彈回的聲波，使聲吶無法檢測到它們，從而讓潛艇等“隱身”。

大多數(shù)天然材料都擁有無序的原子結構，這種結構會干擾聲波和電磁波的傳播。當波與這些材料接觸時，會向四周反彈并擴散開來，而且波的能量會逐漸消散，強度也漸次減弱。這也意味著，要利用波技術讓數(shù)據(jù)或能量無損地通過這些波散射媒介，幾乎是不可能的。比如，智能手機的地理定位功能在建筑內(nèi)部會受到影響，因為在其間，無線電波會向所有方向散射。在生物醫(yī)學成像和地質(zhì)調(diào)查等領域，讓波穿過高度無序的媒介也至關重要。

此次，EPFL工程學院的兩個實驗室與奧地利維也納技術大學、希臘克里特大學的研究人員合作開發(fā)出一種系統(tǒng)，可使聲波無失真地穿過這些媒介。該系統(tǒng)采用微型揚聲器作為聲學中繼器抵消波散射，并已成功在真實的聲學系統(tǒng)上進行了測試。

研究人員解釋，微型揚聲器可被控制用于聲波的增強、減弱或者相位移動，這使其可以抵消聲波碰到障礙物時發(fā)生的散射，并在無序媒介的另一端重現(xiàn)原始聲音。

研究人員發(fā)表在最新一期《自然·物理》雜志上的論文稱，他們在實驗中構造了一個長約3.5米、充滿空氣的管子，并在其中放置各種障礙物，例如墻、多孔材料等，制造出聲波無法通過的、高度無序的媒介。然后，他們將微型揚聲器放置在障礙物之間，并安裝電子控制設備來調(diào)整揚聲器的聲學特性。

這種有源聲學控制方法有望應用于包含普通環(huán)境頻率的聲音，也可以用于消除從潛艇等物體上彈回的聲波，使聲吶無法檢測到它們。而且，新研究背后的理論同樣適用于光波或無線電波，因此能使物體“隱身”，或讓人能透過不透明材料拍攝圖像。