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美国大学打破声波前进后退方向一致原则 可改善自动驾驶车辆通信

来源:未知 作者:admin 2020-03-24 10:54

(图片来源:纽约州立大年夜学布法罗分校)

据外媒报道,纽约州立大年夜学布法罗分校(University at Buffalo)的工程师们就朝着这个偏向迈出了一步,在一个称为“时空变更超材料”(spacetime-varying metamaterials)的新兴范畴从事研究,工程师们已经演示了破坏声波的互易定理。

布法罗分校工程与应用科学学院机械与航空航天工程助理传授兼该项目标首席研究员Mostafa Nouh博士表示:“我们已经经由过程实验证实,在声波中打破材料特点跟着时光和空间同时改变的互易定理是有可能的。”

为进行实验,Nouh与学生们打造了一个由通俗热塑性塑料(丙烯腈丁二烯苯乙烯,ABS)条制成的横梁,而塑料条配有20个矩形铝制谐振器。

工程师们应用马达对每个谐振器进行编程,每四个谐振器成对分列,以45度角的距离进行扭转。例如,第一个谐振器是0度,第二个是45度,第三个是135度。下一组的四个谐振看重复同样的模式,以此类推。

此种扭转既推敲到空间身分(45度角距离),也推敲到时光身分(不合角度定向的毫秒数),是以得名为时空变更超材料。

在另一项测试中,谐振器的转速仅为100 rpm,该横梁的刚度几乎没有变更。Nouh和学生们发明,声波返回到发生发火声波地点的模式与之前发出的方法一样,解释互易定理没有被打破。

当扭转的谐振器被激活后,会看起来其像汽车活塞一样扭转,而不是高低跳动。不过,扭转是为了改变横梁的“刚度”,即抵抗外力变形的才能。

在对该横梁进行测试之前,研究小组进行了计算机模仿,猜测了在刚度快速变更的情况下,此种互相感化会被打破。换句话说,谐振器扭转得越快,破坏互易定理的可能性就越大年夜。

是以,工程师们将马达的转速进步到了2000 rpm。为了验证该速度是否足够快,工程师们经由过程一个压电致动器将振动(声波)传送到该横梁中。Nouh和学生们应用了一台扫描激光多普勒测振仪以及一台热成像摄像头(确保温度的稍微波动不会影响到实验),发明声波返回到发生发火声波地点的模式与最初发生发火声波的过程大年夜相径庭。

盖世汽车讯 在物理学中,声波的进步偏向与撤退撤退偏向老是一致的,这很好,除非声波碰到障碍物(如摩天大年夜楼、风、人),导致它们掉去了能量。不过,假如可以或许打破该规矩,在障碍物四周引导声波,或者让一个物体完全接收特定偏向的声波,将可以或许改变电子、光子和声学设备的设计和应用方法。

以此种方法把持声波,是首例概念证实,可能会有很多用处。例如,可以打造一堵墙,让声音可以随便马虎从某一个偏向穿过,然则不克不及从相反的偏向穿过;还可以改良主动驾驶汽车之间的通信方法;可以进步经由过程超声波进行医学成像的分辨率,因为此种医学成像平日会受到一种称为“反射伪影”现象的限制,可能导致大夫误会图像。

不过,Nouh提示表示,实验室成果还没有做好贸易化的预备。例如,该团队制造的横梁很大年夜,可能须要应用3D打印或其他纳米制造对象将其缩小。此外,该团队应用的材料升温过快,假如要解决该问题,可能须要采取更先辈、更昂贵的材料。

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