Básicamente, al reducir el tono de las ondas sonoras, los investigadores de ingeniería de la Universidad de Michigan han ideado una forma de desbloquear mayores cantidades de datos de los campos acústicos que nunca.
Esa información adicional podría mejorar el rendimiento de los sistemas pasivos de sonar y ecolocalización para detectar y rastrear adversarios en el océano, dispositivos de imágenes médicas, sistemas de levantamiento sísmico para localizar depósitos de petróleo y minerales, y posiblemente también sistemas de radar.
"Los campos acústicos son inesperadamente más ricos en información de lo que normalmente se piensa", dijo David Dowling, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UM.
Compara su enfoque para resolver el problema de la sobrecarga sensorial humana.
Sentado en una habitación con los ojos cerrados, no tendría problemas para localizar a alguien que le habla a un volumen normal sin mirar. Las frecuencias del habla están en la zona de confort para el oído humano.
Ahora, imagínese en la misma habitación cuando se dispara una alarma de humo. Ese chillido molesto es generado por ondas sonoras a frecuencias más altas, y en medio de ellas, sería difícil para usted localizar la fuente del chillido sinabrir los ojos para obtener información sensorial adicional. La frecuencia más alta del sonido de la alarma de humo crea confusión direccional para el oído humano.
"Las técnicas que mis estudiantes y yo hemos desarrollado permitirán que casi cualquier señal se cambie a un rango de frecuencia en el que ya no esté confundido", dijo Dowling, cuya investigación está financiada principalmente por la Marina de los EE. UU.
Los sistemas de sonar de la Marina en submarinos y barcos de superficie se enfrentan a un tipo de confusión similar cuando buscan barcos en la superficie del océano y debajo de las olas. La capacidad de detectar y localizar barcos enemigos en el mar es una tarea crucial para los barcos de guerra.
Las matrices de sonar generalmente están diseñadas para grabar sonidos en rangos de frecuencia específicos. Los sonidos con frecuencias más altas que el rango previsto de una matriz pueden confundir al sistema; es posible que pueda detectar la presencia de un contacto importante pero aún así no pueda localizarlo.
Cada vez que se graba sonido, un micrófono toma el papel del oído humano, detectando la amplitud del sonido a medida que varía en el tiempo. Mediante un cálculo matemático conocido como transformada de Fourier, la amplitud del sonido en función del tiempo se puede convertir en amplitud de sonido en función de la frecuencia.
Con el sonido grabado traducido a frecuencias, Dowling pone en práctica su técnica. Combina matemáticamente dos frecuencias cualesquiera dentro del rango de frecuencias registradas de la señal, para revelar información fuera de ese rango en una nueva tercera frecuencia que es la suma o diferencia de lados frecuencias de entrada.
"Esta información en la tercera frecuencia es algo que no hemos tenido tradicionalmente antes", dijo.
En el caso de la matriz de sonar de un buque de la Armada, esa información adicional podría permitir que el barco o activo submarino de un adversario se ubique de manera confiable desde más lejos o con un equipo de grabación que no fue diseñado para recibir la señal grabada. En particular, rastreando la distanciay la profundidad de un adversario a cientos de millas de distancia, mucho más allá del horizonte, podría ser posible.
Y lo que es bueno para la Marina también puede ser bueno para los profesionales médicos que investigan las áreas del cuerpo que son más difíciles de alcanzar, como el interior del cráneo. De manera similar, los levantamientos sísmicos remotos que analizan la tierra en busca de depósitos de petróleo o minerales también podrían sermejorado.
"La ciencia que se aplica al ultrasonido biomédico y la ciencia que se aplica al sonar de la Marina son casi idénticas", dijo Dowling. "Las ondas que estudio son ondas escalares o longitudinales. Las ondas electromagnéticas son transversales, pero siguen ecuaciones similaresAdemás, las ondas sísmicas pueden ser tanto transversales como longitudinales, pero nuevamente siguen ecuaciones similares.
"Hay muchos puntos en común científicos potenciales y espacio para expandir estas ideas".
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Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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