С о д е р ж а н и е

Ср.

Онлайн радио

  Сделай    сам

АНОНСИКИ

  Познавательно - развлекательный ресурс

   Замечания, предложения

             12.  Как незаметно транслировать звук для (на) человека

    Идея передачи звуковой информации, в частности голосового сообщения, нетрадиционным способом , т.е. без привычного нам возбуждения звуковых волн, занимала меня давно. Теоретически я примерно разработал эту схему, которую сейчас и изложу. Думаю, она работоспособна, нужно лишь подкрепить её практическим воплощением.

   Идею передачи звука на расстояние непосредственно на звуковые нервы барабанной перепонки уха хочу сравнить с аналогичной идеей передачи звука, но при помощи электромагнитных волн, т.е. радиоволн. В радиотрансляции отмечу две главные составляющие - несущая частота, которая вырабатывается синусоидальным электронным генератором и звуковая модуляция, которая накладывается на эту несущую для  её последующего выделения-детектирования, в данном случае прямого детектирования ухом. Сама радиоволна совершенно неслышима по двум причинам - её частота многократно превышает верхний частотный порог слышимости у человека, который составляет 18000-20000 герц (18-20 Кгц). Вторая причина, самая главная, звуковые нервы нашего уха совершенно нечувствительны к электромагнитным волнам. Все радиоволны  местных радиостанций, промодулированные всевозможными звуками, проходят через наши уши, не затронув ни один звуковой нерв. И не удивительно, ведь мы можем услышать звук только при условии воздействия на них звуковых волн с частотой примерно от 20 гц и до 20 Кгц и выше порога нулевой слышимости, т.е интенсивность (мощность) звука должна быть достаточной, чтобы звуковые нервы уха стали на него реагировать.

   Звуковые частоты выше 20 Кгц, неслышимые для уха, называются ультразвуком, а ниже 20 гц, тоже неслышимые ухом, инфразвуком. Инфразвуковые волны, как я упомянул, мы слышать не можем, но при определённых частотах (5-8 гц )мы можем их чувствовать, притом с сильным негативно-эмоциональным воздействием.  Опыт с инфразвуком я опишу в следующей статье.

   Так вот, суть идеи такова: если на поток ультразвуковых волн, совершенно невоспринимаемый ухом, наложить звук, т.е. промодулировать его слышимым звуком, например голосом ( прямым воздействием звука на УЗ-ультразвуковой излучатель или его электронным видом в качестве амплитудной АМ или частотоной модуляции) и направить этот модулированный поток непосредственно в уши человека, то в силу своей физиологии мы услышим этот наложенный звук. Непременно. Попутно сообщу, что ультразвук, в силу своей достаточно высокой частоты, можно фокусировать в определённом направлении, т.е. излучать, как излучает свет карманный фонарик.

  Привожу мои рекомендации и варианты принципиальной схемы по изготовлению такого излучателя звука. Жаль, не имею достаточно времени, чтобы собрать практическую конструкцию, хотя кто его знает…

  Существуют два основных типа излучателей УЗ - магнитострикционные и пьезоэлектрические. Первые используют стрикционный эффект специальных металлических сплавов (увеличение и уменьшение своих размеров) при воздействии на него переменным магнитным полем и позволяют получить довольно большую мощность излучения - до 5 Квт.  Вторые используют свойство некоторых полупроводников и кристаллов, например кварца, изменять свои размеры при подаче на них переменного напряжения от генератора, становясь при этом излучателем УЗ. Пьезокристаллические излучатели УЗ имеют и обратный эффект - при воздействии на кристалл механически, например постучать по нему, на его концах появляется напряжение. Это свойство широко применяется в быту и в технике, например в пьезокристаллических зажигалках - там напряжение достигает 3000 - 8000 вольт при очень маленькой силе тока, что позволяет проскакивать искре между контактами зажигалки.  

Плохой совет: чтобы вывести из строя какую-нибудь электронную вещицу, например мобилу недруга - уберите один пассивный разрядник из пьезозажигалки (проволочка-масса), оставив один активный (откуда срывается разряд), поднесите к включенному телефону зажигалку и убедитесь, что искра разрядилась на корпус.  Восемь  киловольт знают своё дело.  Хотя…

   Для наших целей лучше всего использовать готовые излучатели УЗ, которые можно купить в магазине. Первые два претендента - УЗ эхолот для определения расстояния до объектов и УЗ стиральная машинка. Думаю, лучше использовать для наших целей эхолот - стоит недорого и собран на дискретных (отдельных) элементах, где можно подобраться к элементам конструкции для её модернизации. Мощность УЗ стиралки (примерно с пачку сигарет) значительно больше, чем УЗ определителя расстояний.

 1-й вариант: прямая модуляция звуком.     

Суть: рядом с излучателем в корпусе прибора располагаем звуковой капсюль, например динамик из мобильного телефона, направив  на источник УЗ и подаем на него звуковое напряжение с усилителя. Таким образом, высокочастотный невоспринимаемый ухом источник звука модулируется низкочастотным в пределах 0.3-0.8 Кгц ( примерный диапазон  голоса) и эта, хоть и незначительная,  разница в давлениях воздуха должна вызвать  ощущение звука у человека, кто оказался в этой излучаемой зоне УЗ.

 2-й вариант: амплитудная модуляция.

  При амплитудной модуляции амплитуда излучаемого УЗ сигнала изменяется в соответствии с амплитудой низкочастотного сигнала. Этот тип модуляции применяется на длинных, средних и коротких волнах.  Самый простой способ её реализации - через последовательно включённый в цепь питания УЗ излучателя звуковой  трансформатор.  Остается только подобрать трансформатор нч, возможно с сердечником из феррита или высокочастотного пермаллоя.

   

3-й вариант:  прямая модуляция звуковым напряжением.

  Производителям выгодно использовать резонансные свойства пьезокристаллов - генератор УЗ настраивают на резонансную частоту излучателя, при этом получается максимальный кпд устройства. Но нам это не подходит - надо использовать не резонансные частоты, резонанс для нас только помеха. Прямая модуляция звуковым напряжением делается очень просто - на излучатель через небольшой разделительный конденсатор (для гальванической развязки) подаётся звуковое напряжение с выхода нч усилителя достаточной мощности. На высокочастотную составляющую накладывается низкочастотная составляющая. Опять же - нужно экспериментировать, улучшать уже хоть и небольшой, но уже положительный результат.  

4-й вариант: частотная модуляция. При этом основная частота, подающаяся на излучатель,  изменяется с частотой звука, т.е. ультразвуковой генератор имеет девиацию частоты при подаче на него звукового напряжения (на базу одного из транзисторов или входа микросхемы). Например: 30 Кгц (основная частота генератора) +- 0.8 Кгц (частотный диапазон голоса).

        Возможно, есть и другие варианты модуляции ультразвука. Конечно, лучше выложить рабочий и проверенный вариант такого передатчика. Однако я сомневаюсь, что в скором времени выберу время для его реализации. Дерзайте, мои юные (и не очень) странным образом забредшие сюда путники сетевых просторов…

   Есть такой журнал, называется «Мастер 12 вольт». В одном из журналов не помню точно, возможно 2004 или 2005 года, может раньше, но не позже 2005 года, была публикация на эту тему. Устройство работало - человек слышал голоса в своей голове, в  том числе и музыку. Сетовали на недостаток - низкие частоты не воспроизводились хорошо, воспроизводились нормально средние и высокие частоты. Писали, что будут дорабатывать…  

Литература по ультразвуку

назад    6    вперёд

       В этой небольшой книге описаны приборы для получения ультразвука от 20 Кгц до 50 Мгц, экспериментальные установки, которые легко повторить даже школьнику, и опыты с ними.       Вы узнаете о физических свойствах воздуха в ультразвуковом спектре, научитесь получать волны на бумаге, ультразвуковой капиллярный эффект и кавитацию, стоячие УЗ волны в воздухе и воде, ультразвуковой "фонтан наоборот" и другие интересные явления.

Перевод с английского.   Содержание: Что такое звук; Речь; Музыка; Подводный звук; Ультразвук; Слабый ультразвук; Инфразвук; Шум, Контроль уровня шума

  Грехем Чедд

      ЗВУК

    В.Б.Акопян,  Ю.А.Ершов

      Основы взаимодействия ультразвука с биологическими               объектами

       Розенберг Л.Д.

 Применение     ультразвука     1957г             djvu

  Балдев Радж и др.

Применение  ультразвука      2006г        djvu  

 В. В. Майер

Простые    опыты  с   ультразвуком

               djvu