Čtvrtek, 28. března 2024

Unikátní metoda tlumení hluku a vibrací na TUL

Na  unikátní metodě tlumení hluku a vibrací pracuje tým vědců Technické univerzity v Liberci.
Unikátní metoda tlumení hluku a vibrací na TUL

Potvrdil to proděkan Fakulty mechatroniky, informatiky a mezioborových studií TUL profesor Aleš Richter. „Aktivní tlumení hluku spočívá v tom, že se proti nežádoucímu hluku pošle z reproduktoru jakýsi „protihluk“. Zvukové vlny se vzájemně  vyruší a v daném místě není původní hluk slyšet. Tato  metoda je známá. Náš přístup je ale unikátní v tom, že šikovně využívá vlastností piezoelektrických materiálů,“ řekl Richter. Dodal, že o výsledky výzkumu projevil zájem Úřad pro námořní výzkum (Office of Naval Research, ONR) Ministerstva obrany USA.

V klasických  metodách aktivního potlačování se hluk nebo vibrace musejí detekovat pomocí senzoru. Signál ze senzoru je zpracován elektronikou a předán do aktuátoru. Aktuátor vytvoří akustickou vlnu, která hluk nebo vibrace zruší.  K potlačení hluku jsou tedy potřeba dva elektroakustické převodníky a nákladná a často komplikovaná elektronika. I z toho důvodu, byť se jedná o hodně a dlouhodobě propracované téma, je konkrétních aplikací poměrně málo.

Metoda, na které pracuje tým vědců na Ústavu mechatroniky a technické informatiky Fakulty mechatroniky, informatiky a mezioborových studií TUL v rámci projektu Grantové agentury České republiky, je založena na jiném principu. Vtip spočívá podle vedoucího týmu  docenta Pavla Mokrého v tom, že při použití piezoelektrického materiálu stačí na pohlcování hluku a vibrací jen jeden  prvek. Piezoelektrický element totiž funguje zároveň jako senzor i aktuátor. „Cílem metody tedy není vytvoření akustické vlny, která zruší přicházející hluk nebo vibrace, ale vytvoření takových mechanických podmínek v piezoelektrickém materiálu, že prostup akustických vln skrz něj není možný,“ vysvětluje Mokrý.  Takový přístup má podle něj  značné výhody. Umožňuje jednoduše tlumit přenos zvuku a vibrací v mnohem širší frekvenční oblasti, než v jaké jsou schopny pracovat konvenční aktivní metody. Nebo je například možné část energie procházejícího hluku nebo vibrací přeměnit v elektrickou, a tím značně snížit nároky na napájení celého systému. V extrémním případě je dokonce možné vyrobit z hluku nebo vibrací více elektrické energie, než celý systém spotřebuje. Ta se pak dá využít k jiným účelům.

Na princip této metody přišli japonští vědci z Kobayasi Institute of Physical Research a loni v prosinci přijal Americký patentový úřad patent ochraňující využití základního principu metody. „Měl jsem tu čest, že jsem byl členem tohoto řešitelského týmu v rámci dvouleté stáže v Japonsku a dodnes s japonským institutem spolupracuji. Patent pokrývá základní princip tlumení hluku a vibrací. Ten má samozřejmě ještě určité nevýhody a my nyní v rámci projektu GAČR pracujeme dalším vývoji, který umožní použití metody v praktických aplikacích.  Pracujeme mimo jiné na tom, aby aplikace byly adaptivní a fungovaly i v měnících se provozních podmínkách,“ vysvětlil Mokrý. To by podle něj  umožnilo jednoduše vytvořit účinné zvukové bariéry v místech, kde je použití objemných izolačních materiálů, jako je skelná vata, problematické, nebo dokonce nemožné. Typickým příkladem je automobilový nebo letecký průmysl. „Umím si představit i aplikaci, kdy je v průmyslovém provozu potřeba odstranit přenášení vibrací stroje na podložku. Jsem přesvědčen, že v brzké době bude možné pomocí této metody zvýšit zvukovou neprůzvučnost oken. Tím by se snížila hlučnost bytů u frekventovaných silnic, kde obyvatele zatěžují vibrace a následný hluk u oken, pod kterými projíždějí těžká vozidla,“dodal docent Pavel Mokrý.

Zprávy o vývoji na Technické univerzitě v Liberci, který probíhá v dlouhodobé spolupráci s japonskými partnery z Kobayasi Institute of Physical Research, již pronikly i do zahraničí. Členové týmu byli loni a opakovaně i letos pozváni k prezentaci výsledků vývoje na uzavřeném workshopu amerického námořnictva, který poskytuje fórum pro zprávy a diskusi o state-of-the-art v oblasti materiálů a zařízení pro generování, detekci a potlačování zvuku. „K účasti na tomto workshopu jsou vyzýváni neameričtí vědci pouze z vybraných nejprestižnějších laboratoří po celém světě. Loni jsme byli jediní z ČR, letošní workshop bude v květnu. Pozvání na takovou akci druhý rok po sobě je skutečně velmi cenné,“ řekl proděkan FM TUL Aleš Richter. Připomněl také, že Úřad pro námořní výzkum spadající pod Ministerstvo obrany USA poskytl v roce 2004 Technické univerzitě v Liberci grant ve výši pět tisíc dolarů na uspořádání sedmého ročníku Evropské konference o aplikacích polárních dielektrik. Nezajímavé také není, že o spolupráci na vývoji akustických zařízení tohoto typu požádala liberecké vědce prestižní Laboratoř elektromagnetizmu a akustiky Švýcarského národního polytechnického institutu v Lausanne (EPFL).

Důležité podle Richtera také je, že se na  výzkumu aktivního tlumení hluku a vibrací pomocí piezoelektrických elementů v rámci projektu podílejí i studenti, kteří řeší dílčí problémy ve svých  diplomových a doktorských pracích.

Jaroslava  Kočárková

http://tuni.tul.cz

Sdílet článek na sociálních sítích

Partneři

Asekol - zpětný odběr vysloužilého elektrozařízení
Ekolamp - zpětný odběr světelných zdrojů
ELEKTROWIN - kolektivní systém svetelné zdroje, elektronická zařízení
EKO-KOM - systém sběru a recyklace obalových odpadů
INISOFT - software pro odpady a životní prostředí
ELKOPLAST CZ, s.r.o. - česká rodinná výrobní společnost která působí především v oblasti odpadového hospodářství a hospodaření s vodou
NEVAJGLUJ a.s. - kolektivní systém pro plnění povinností pro tabákové výrobky s filtry a filtry uváděné na trh pro použití v kombinaci s tabákovými výrobky
E.ON Energy Globe oceňuje projekty a nápady, které pomáhají šetřit přírodu a energii
Ukliďme Česko - dobrovolnické úklidy
Kam s ním? - snadné a rychlé vyhledání míst ve vašem okolí, kde se můžete legálně zbavit nechtěných věcí a odpadů