वाहनों, उपकरणों और उद्योगों से लगातार कम आवृत्ति वाला शोर मानसिक स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है, जिससे तनाव और चिंता पैदा होती है।पारंपरिक ध्वनिक साइलेंसर को कम आवृत्तियों पर प्रभावी शोर में कमी लाने के लिए भारी डिजाइन की आवश्यकता होती है।

ध्वनिक मेटामटेरियल्स में हाल की प्रगति धीमी-तरंग प्रभाव का उपयोग करती है और अधिक कॉम्पैक्ट डिजाइनों के साथ कम आवृत्ति शोर को कम करने का वादा करती है।उनमें से उल्लेखनीय वे उपकरण हैं जो लगातार धीमी गति से ध्वनिक ब्लैक होल (एबीएच) उत्पन्न करने में सक्षम हैंध्वनि तरंगेंजब तक उनका वेग शून्य न हो जाए।एक अन्य विकल्प ध्वनिक इंद्रधनुष ट्रैपिंग (आरटी) है, जहां ध्वनि तरंगें एक संरचना के भीतर विशिष्ट पथों तक ही सीमित होती हैं, विभिन्न आवृत्तियों को अलग-अलग स्थानों पर अलग करती हैं और फंसाती हैं।

इन प्रभावों का लाभ उठाते हुए, मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर क्यूंगजुन सॉन्ग के नेतृत्व में दक्षिण कोरिया में पुसान नेशनल यूनिवर्सिटी की एक शोध टीम ने एक अभिनव कुंडलित मेटा-साइलेंसर विकसित किया।

प्रोफेसर सॉन्ग बताते हैं, "हमारे मेटा-साइलेंसर में चार समानांतर रेज़ोनेटर के साथ एक कॉम्पैक्ट डिज़ाइन होता है, प्रत्येक में एक कुंडलित मल्टी-स्लिट होता है जो कुशल कम आवृत्ति शोर में कमी के लिए एबीएच और आरटी तंत्र का उपयोग करता है।"उनका अध्ययन हैप्रकाशितमेंमैकेनिकल सिस्टम और सिग्नल प्रोसेसिंगपत्रिका.

मेटा-साइलेंसर डिज़ाइन में एक क्यूबिकल वेवगाइड के चारों ओर समानांतर में रखे गए चार रेज़ोनेटर हैं।प्रत्येक गुंजयमान यंत्र में तीन खंड होते हैं: एक आंतरिक गुहा, एक मल्टी-स्लिट और एक इनलेट।मल्टी-स्लिट में रेज़ोनेटर के ऊपर और नीचे एक द्विघात, सींग जैसी प्रोफ़ाइल में स्लिट रखे गए हैं, जो इनलेट पर चौड़े होते हैं और धीरे-धीरे गुहा की ओर संकीर्ण होते हैं, जिससे ध्वनिक प्रतिबाधा में उत्तरोत्तर परिवर्तन होता है, जिससे एबीएच प्रभाव को सुविधाजनक बनाया जाता है।

इसके अतिरिक्त, जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, मल्टी-स्लिट आवृत्ति के आधार पर स्वतंत्र अनुनादक के रूप में कार्य करते हैं, जो आरटी प्रभाव को जन्म देते हैं।चूंकि आरटी प्रभाव स्लिट की लंबाई और आवृत्ति के बीच एक विपरीत संबंध दिखाता है, इसलिए शोधकर्ताओं ने कुशल आरटी प्राप्त करने के लिए एक कुंडलित स्लिट डिजाइन लागू किया।कम आवृत्तियाँ.

शोधकर्ताओं ने स्लिट लंबाई के आधार पर वर्गीकृत तीन अलग-अलग रेज़ोनेटर डिज़ाइन विकसित किए, और सिमुलेशन और प्रयोगात्मक सत्यापन का उपयोग करके उनके प्रदर्शन का मूल्यांकन किया।मॉडल 1 में सीधे स्लिट थे, जबकि मॉडल 2 में मॉडल 1 की तुलना में शीर्ष स्लिट 1.3 गुना लंबा और निचला स्लिट 0.7 गुना छोटा था। मॉडल 3 में मॉडल 2 की संरचना से एक कुंडलित-अप स्लिट संरचना शामिल थी।

परिणामों से पता चला कि मेटा-साइलेंसर तीन मुख्य ध्वनि-अवरोधक मोड में संचालित होता है: एक फाउंडेशनल प्लेन वेव मोड, एबीएच प्रभाव से प्रेरित मल्टीपल-स्लिट स्थानीयकृत मोड, और आरटी प्रभाव द्वारा उत्पन्न एकल-स्लिट स्थानीयकृत मोड।मॉडल 3 में कॉइल्ड-अप स्लिट्स को शामिल करने से उस आवृत्ति को स्थानांतरित करके इसके प्रदर्शन में वृद्धि हुई जिस पर ध्वनि तरंग वेग शून्य से 728 हर्ट्ज तक पहुंच गया।

इसके अतिरिक्त, इसने व्यापक 200-1800 हर्ट्ज़ (हर्ट्ज) बैंड में 6.73 डेसिबल (डीबी) का औसत प्रायोगिक ध्वनि संचरण हानि (एसटीएल) और 0.49 का अवशोषण गुणांक हासिल किया।शोधकर्ताओं ने एक दोहरी-श्रृंखला सरणी मेटा-साइलेंसर भी डिजाइन किया, जिसमें दो मेटा-साइलेंसर बैक-टू-बैक व्यवस्थित थे, जिसने औसत एसटीएल को लगभग दोगुना कर 13.07 डीबी और अधिकतम अवशोषण गुणांक 0.9 कर दिया।

"पारंपरिक बड़े पैमाने के साइलेंसर के विपरीत, इस कॉम्पैक्ट मेटा-साइलेंसर को सीधे छोटी मशीनों और इंजन डिब्बों और मशीनरी बाड़ों जैसे संकीर्ण स्थानों में एकीकृत किया जा सकता है, जो स्रोत पर लक्षित कम-आवृत्ति शोर में कमी प्रदान करता है। इस तकनीक को ऐसे क्षेत्रों में लागू किया जा सकता हैविमानन शांत केबिनों को साकार करेगा और निर्माण, यातायात आदि से होने वाले शोर को भी कम करेगाऔद्योगिक गतिविधिमेंशहरी क्षेत्र, घरों को शांत बना रहा है और जीवन की गुणवत्ता में सुधार कर रहा है," प्रोफेसर सॉन्ग कहते हैं।"प्रोटोटाइप विकास और परीक्षण की योजनाएं पहले से ही चल रही हैं, हम अगले 2-3 वर्षों के भीतर बाजार में पहला वाणिज्यिक उत्पाद देखने की उम्मीद करते हैं, जो शांत रहने और काम करने के माहौल का मार्ग प्रशस्त करेगा।"

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सू-सियोंग ली एट अल, कुंडलित मेटा-साइलेंसर में उन्नत ध्वनिक क्षीणन: इंद्रधनुष ट्रैपिंग के माध्यम से ब्रॉडबैंड कम आवृत्ति शोर नियंत्रण,मैकेनिकल सिस्टम और सिग्नल प्रोसेसिंग(2024)।डीओआई: 10.1016/जे.वाईएमएसएसपी.2024.111744उद्धरण: