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北卡罗来纳州立大学和南京大学的研究人员开发了一种“超薄”扩声器，它比录音棚、音乐会场地和电影院广泛使用的扩声器薄10倍，以减少回声，提高声音质量。新设计使用更少的材料，这将降低成本，并占用更少的空间。
在一个典型的墙壁平坦的房间里，声波通常会被墙壁反射，就像光线反射到镜子上一样。这会产生回声和重叠的声波，导致音质不均匀，这取决于你在房间里的位置。
“扩声器是放置在房间墙壁和天花板上的面板，可以将声波向许多不同的方向散射，消除回声和不受欢迎的声音反射，最终提高声音质量，”北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程助理教授、该工作论文的通讯作者云静(音译)说。
但最广泛使用的扩散器，称为施罗德扩散器，可能非常笨重。这是因为扩散器的大小取决于它需要扩散的声音的波长。具体来说，施罗德扩散器的深度大约是它需要扩散的最低声音波长的一半。
例如，一个典型的男人的声音可以低至85赫兹，波长为4米或13.1英尺。如果这是最低的声音施罗德扩散器将不得不处理，扩散器将需要大约2米-或刚刚超过6.5英尺-厚。
但是新的超薄扩散器设计只需要声音波长的5%的厚度。所以，它的厚度不再是2米，而是只有20厘米，也就是不到8英寸。
“扩散器通常由木材制成，因此我们的设计将使用比施罗德扩散器设计少10倍的木材，”Jing说。“这将导致更轻、更便宜的扩散器，让人们更好地利用他们的空间。”
扩散器厚度的减小是通过扩散器中单个单元的设计实现的。
施罗德扩散器看起来像一组均匀间隔的正方形，它们的长度和宽度相同，但深度不同。
超薄扩散器也由均匀间隔的正方形组成，但这些正方形看起来大小不一。这是因为每个正方形实际上是一个孔，通向一个薄薄的底层腔室。这些腔室都有相同的尺寸，但孔径的大小有很大的不同-完成相同的声音扩散与更大的施罗德扩散器。
Jing说:“我们已经用3d打印机制造出了功能齐全的原型机，而且很有效。”“使用木材的设计应该同样有效。”
报纸，”超薄声学超表面施罗德扩散器该研究发表在美国物理学会期刊上物理评论X。该研究的主要作者是南京大学的朱一凡和范旭东。该论文由南京大学的梁斌和程建春共同撰写。
希普曼-
编者须知:研究摘要如下。
超薄声学超表面施罗德扩散器
作者:南京大学朱一凡、范旭东、梁斌、程建春;云静，北卡罗莱纳州立大学
发表6月5日;物理评论X
DOI: 10.1103 / PhysRevX.7.021034
文摘:“施罗德漫反射器”是一种经典的设计，在40多年前提出，用于人为地创造最佳和可预测的声音漫反射。它已被广泛应用于建筑声学，在噪声控制、超声成像、微粒操纵等方面也显示出巨大的潜力。然而，传统的施罗德扩散器在一个波长的量级上有相当大的厚度，严重阻碍了它在低频声音中的应用。本文基于声学超表面的概念，提出了一类新的超薄平面施罗德扩散器。数值和实验结果都表明，尽管超表面施罗德扩散器比传统扩散器薄约1个数量级，但其声漫反射效果令人满意。提出的设计不仅提供了具有巨大潜力的有前途的构建模块，对建筑声学和相关领域产生深远影响，而且还构成了声学超表面在现实世界中的应用的重要一步。
