利用声波创造更安全的公共空间

听力损失的风险不仅仅来自大声的机械或其他明显的噪音。它还会影响剧院和音乐厅等公共环境中的人们。AIP Publishing本周在《流体物理学》上发表的一篇论文的目的是吸收多余的声音，使公共环境的听力更安全，并利用不需要的声波发电。

“根据疾病控制和预防中心的数据，估计 12.5% 的 6-19 岁儿童和青少年以及 17% 的 20-69 岁成年人因过度接触噪音而遭受永久性听力损伤，”作者 Rajendra普拉萨德·P 说。“长时间超过 70 分贝的噪音可能会开始损害我们的听力。我们需要能够减轻巨大声音的系统。”

在他们的研究中，作者专注于剧院和音乐厅等封闭空间，并构建了一个压电传感器系统，该系统可以安装在墙壁、地板和天花板上，以吸收声波并收集其能量。普拉萨德说，这些封闭空间中扬声器发出的声波通常在 60 至 100 分贝之间，有时达到 120 分贝。

“我们根据可能导致听力损失的强度(分贝)对封闭环境中存在的声音进行了分类，”普拉萨德说。“我们的系统处理使用压电传感器吸收的声能，将其转换为电能。根据能量生成模式，系统的输出在电池和直接利用输出之间切换。”

为了设计在封闭空间中捕获声波的最佳系统，作者使用计算机模拟来微调变量，包括为主要设备组件供电所需的电压、输入声音的频率和强度，以及并行测试和测试的压电传感器。串行配置。

“令人惊讶的事实是，该设计的输出在某些频率附近达到最大，这些频率与剧院或礼堂使用的声音频率和强度一致，”普拉萨德说。“我们的设计减少了每次声音从压电材料反射时的振动，并降低了封闭空间的整体声音强度。”

除了降低听力损失的风险之外，作者还希望设计一种对环境有益的能源系统，使用智能电源管理功能，根据传入的声音量进行调整。它还使用环保材料。

“我们使用的压电材料是石英的一种形式，它只不过是一种由二氧化硅组成的矿物，”普拉萨德说。“它很容易生物降解，而且可以回收利用。”

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