Naarmate elektronische apparaten kleiner worden, hun samenstellende delen, zoals luidsprekers, moet ook krimpen.

In JASA Express-brieven , uitgegeven door de Acoustical Society of America, onderzoekers van de Northwestern Polytechnical University in China en de University of Quebec ontwikkelden drie ontwerpen voor compacte luidsprekersystemen die de richting van het geluid efficiënter regelen dan eerdere modellen.

Enkele luidsprekers stralen geluidsgolven uit in alle richtingen. Echter, voor een effectief luidsprekersysteem, geluid moet in één richting worden gericht, net als de lichtstraal van een zaklamp in een donkere kamer. De richtingsfactor meet hoeveel geluid er in de gewenste richting wordt afgegeven in vergelijking met andere verspilde richtingen.

"We willen dat de straal een zo hoog mogelijke richtingsfactor heeft, " zei auteur Jingdong Chen. "Of met andere woorden, we willen dat de straal zo scherp is dat we de energie alleen in bepaalde richtingen kunnen richten."

Voor elke individuele spreker, de wetenschappers waren in staat om de timing en sterkte van de uitgaande geluidsgolven te manipuleren. Ze combineerden meerdere luidsprekers tot een array en gebruikten de constructieve en destructieve interferentie van geluidsgolven in hun voordeel.

Geluidsgolven heffen elkaar op in de ongewenste richtingen, terwijl de geluidsenergie efficiënt in de gewenste richting wordt gedragen. Dit versterkte de richtingsfactor in de ontwerpen van het luidsprekersysteem.

Het team ontdekte dat hoe meer sprekers ze in de array combineerden, hoe hoger de gerichtheidsfactor steeg.

"Dit is iets dat we willen hebben, maar natuurlijk, we moeten een prijs betalen, "zei Chen. "We moeten de grootte van de array vergroten door meer luidsprekers te gebruiken."

De luidsprekerarrays moeten ook op alle frequenties even goed presteren om geluidsvervorming te voorkomen.

In hun drie systeemontwerpen de auteurs hebben verschillende aspecten van de sprekers geoptimaliseerd. De eerste bereikt de gewenste richting van de geluidsgolven zeer goed, maar met een laag rendement. De tweede maximaliseert de efficiëntie, maar de array presteert niet uniform over alle frequenties, wat tot geluidsvervorming leidt. Het uiteindelijke ontwerp is efficiënt en consistent, maar kan een lagere richtingsfactor hebben dan de andere twee.

Bij gebruik in toekomstige technologieën en onderzoek, met deze ontwerpen kan de gebruiker kiezen welke factoren het belangrijkst zijn in zijn luidsprekersysteem:grootte, efficiëntie, gerichtheid, en gebrek aan vervorming.