अल्ट्रासाउंड से ध्वनि: Difference between revisions

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अल्ट्रासाउंड से ध्वनि सक्रिय रिसीवर का उपयोग किए बिना [[ संग्राहक अल्ट्रासाउंड |संग्राहक अल्ट्रासाउंड]] से श्रव्य ध्वनि की पीढ़ी को यहां दिया गया नाम है। ऐसा तब होता है जब मॉड्यूलेटेड अल्ट्रासाउंड [[ अरेखीय |अरेखीय]] माध्यम से गुजरता है जो जानबूझकर या अनजाने में डिमोडुलेटर के रूप में कार्य करता है।
'''अल्ट्रासाउंड से ध्वनि''' सक्रिय रिसीवर का उपयोग किए बिना [[ संग्राहक अल्ट्रासाउंड |संग्राहक अल्ट्रासाउंड]] से श्रव्य ध्वनि की पीढ़ी को यहां दिया गया नाम है। ऐसा तब होता है जब मॉड्यूलेटेड अल्ट्रासाउंड [[ अरेखीय |अरेखीय]] माध्यम से गुजरता है जो जानबूझकर या अनजाने में डिमोडुलेटर के रूप में कार्य करता है।


==[[पैरामीट्रिक सरणी]]==
==[[पैरामीट्रिक सरणी]]==
1960 के दशक की शुरुआत से, शोधकर्ता [[विषमलैंगिकता]] का उपयोग करके पैरामीट्रिक सरणी द्वारा उत्पादित [[अल्ट्रासाउंड]] तरंगों के लक्षित बीम के नॉनलाइनियर इंटरैक्शन से निर्देशात्मक कम-आवृत्ति ध्वनि बनाने का प्रयोग कर रहे हैं। अल्ट्रासाउंड में श्रव्य ध्वनि की तुलना में बहुत कम तरंग दैर्ध्य होती है, जिससे यह ऑडियो आवृत्तियों का उपयोग करने वाले किसी भी सामान्य लाउडस्पीकर सिस्टम की तुलना में बहुत संकीर्ण बीम में फैलता है। अधिकांश कार्य तरल पदार्थ (पानी के भीतर ध्वनि उपयोग के लिए) में किया गया था।
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वायु ध्वनिक उपयोग के लिए पहला आधुनिक उपकरण 1998 में बनाया गया था,<ref name="ReferenceA">105th AES Conv, Preprint 4853, 1998</ref> और अब इसे [[ट्रेडमार्क]] नाम ऑडियो स्पॉटलाइट के नाम से जाना जाता है, यह शब्द पहली बार 1983 में जापानी शोधकर्ताओं द्वारा गढ़ा गया था।<ref name="conv20">{{cite journal |doi=10.1121/1.389414 |last1=Yoneyama |first1=Masahide |last2=Jun Ichiroh |first2=Fujimoto |year=1983 |title=The audio spotlight: An application of nonlinear interaction of sound waves to a new type of loudspeaker design |journal=Journal of the Acoustical Society of America |volume=73 |issue=5 |pages=1532–1536 |bibcode=1983ASAJ...73.1532Y}}</ref> जिन्होंने 1980 के दशक के मध्य में प्रौद्योगिकी को अव्यवहार्य मानकर छोड़ दिया।
वायु ध्वनिक उपयोग के लिए पहला आधुनिक उपकरण 1998 में बनाया गया था,<ref name="ReferenceA">105th AES Conv, Preprint 4853, 1998</ref> और अब इसे [[ट्रेडमार्क]] नाम ऑडियो स्पॉटलाइट के नाम से जाना जाता है, यह शब्द पहली बार 1983 में जापानी शोधकर्ताओं द्वारा गढ़ा गया था।<ref name="conv20">{{cite journal |doi=10.1121/1.389414 |last1=Yoneyama |first1=Masahide |last2=Jun Ichiroh |first2=Fujimoto |year=1983 |title=The audio spotlight: An application of nonlinear interaction of sound waves to a new type of loudspeaker design |journal=Journal of the Acoustical Society of America |volume=73 |issue=5 |pages=1532–1536 |bibcode=1983ASAJ...73.1532Y}}</ref> जिन्होंने 1980 के दशक के मध्य में प्रौद्योगिकी को अव्यवहार्य मानकर छोड़ दिया।
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==इतिहास==
==इतिहास==
यह तकनीक मूल रूप से 1960 के दशक के मध्य में पानी के नीचे [[सोनार]] के लिए [[अमेरिकी नौसेना]] और [[सोवियत नौसेना]] द्वारा विकसित की गई थी, और 1980 के दशक की शुरुआत में जापानी शोधकर्ताओं द्वारा इसकी संक्षिप्त जांच की गई थी, लेकिन बेहद खराब ध्वनि गुणवत्ता (उच्च विरूपण) और पर्याप्त मात्रा के कारण इन प्रयासों को छोड़ दिया गया था। सिस्टम लागत. 1998 में [[मैसाचुसेट्स की तकनीकी संस्था]] के डॉ. एफ. जोसेफ पोम्पेई द्वारा प्रकाशित पेपर तक ये समस्याएं अनसुलझी रहीं।<ref name="ReferenceA"/>पूरी तरह से कार्यशील उपकरण का वर्णन किया गया है जो पारंपरिक लाउडस्पीकर के समान ही श्रव्य विकृति को कम करता है।
यह तकनीक मूल रूप से 1960 के दशक के मध्य में पानी के नीचे [[सोनार]] के लिए [[अमेरिकी नौसेना]] और [[सोवियत नौसेना]] द्वारा विकसित की गई थी, और 1980 के दशक की प्रारम्भ में जापानी शोधकर्ताओं द्वारा इसकी संक्षिप्त जांच की गई थी, लेकिन बेहद खराब ध्वनि गुणवत्ता (उच्च विरूपण) और पर्याप्त मात्रा के कारण इन प्रयासों को छोड़ दिया गया था। सिस्टम लागत. 1998 में [[मैसाचुसेट्स की तकनीकी संस्था]] के डॉ. एफ. जोसेफ पोम्पेई द्वारा प्रकाशित पेपर तक ये समस्याएं अनसुलझी रहीं।<ref name="ReferenceA"/>पूरी तरह से कार्यशील उपकरण का वर्णन किया गया है जो पारंपरिक लाउडस्पीकर के समान ही श्रव्य विकृति को कम करता है।


==उत्पाद==
==उत्पाद==
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===सैद्धांतिक अल्ट्रासोनिक नॉनलाइनियर ध्वनिकी===
===सैद्धांतिक अल्ट्रासोनिक नॉनलाइनियर ध्वनिकी===
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अरेखीय ध्वनिकी को नियंत्रित करने वाले समीकरण काफी जटिल हैं<ref name="conv17">{{cite journal |doi=10.1121/1.383912 |last1=Jacqueline Naze |first1=Tjøtta |author-link2=Sigve Tjøtta |last2=Tjøtta |first2=Sigve |year=1980 |title=दो संरेखीय, गोलाकार रूप से फैलने वाली ध्वनि किरणों की अरेखीय अंतःक्रिया|journal=Journal of the Acoustical Society of America |volume=67 |issue=2 |pages=484–490 |bibcode=1980ASAJ...67..484T}}</ref><ref name="conv18">{{cite journal |doi=10.1121/1.385942 |last1=Jacqueline Naze |first1=Tjotta |last2=Tjotta |first2=Sigve |year=1981 |title=पैरामीट्रिक ध्वनिक सरणियों के अनुप्रयोग के साथ, ध्वनिकी के अरेखीय समीकरण|journal=Journal of the Acoustical Society of America |volume=69 |issue=6 |pages=1644–1652 |bibcode=1981ASAJ...69.1644T}}</ref> और दुर्भाग्य से उनके पास सामान्य विश्लेषणात्मक समाधान नहीं हैं। उन्हें आमतौर पर कंप्यूटर सिमुलेशन के उपयोग की आवश्यकता होती है।<ref name="conv13">{{cite journal |last1=Kurganov |first1=Alexander |last2=Noelle |first2=Sebastian |last3=Petrova |first3=Guergana |author3-link=Guergana Petrova |year=2001 |title=अतिशयोक्तिपूर्ण संरक्षण कानूनों और हैमिल्टन-जैकोबी समीकरणों के लिए अर्धविच्छेद केंद्रीय-अपविंड योजनाएं|journal=SIAM Journal on Scientific Computing |doi=10.1137/S1064827500373413 |volume=23 |issue=3 |pages=707–740 |bibcode=2001SJSC...23..707K |citeseerx=10.1.1.588.4360}}</ref> हालाँकि, 1965 की प्रारम्भ में, बर्कटे ने विश्लेषण किया<ref name="conv5">{{cite journal |doi=10.1016/0022-460X(65)90122-7 |last1=Berktay |first1=H. O. |year=1965 |title=पानी के भीतर संचारण अनुप्रयोगों में अरैखिक ध्वनिकी का संभावित दोहन|journal=Journal of Sound and Vibration |volume=2 |issue=4 |pages=435–461 |bibcode=1965JSV.....2..435B}}</ref> कुछ सरलीकरण मान्यताओं के तहत, जिसने डिमोड्युलेटेड एसपीएल को आयाम मॉड्यूलेटेड अल्ट्रासोनिक वाहक तरंग दबाव पी के संदर्भ में लिखने की अनुमति दी<sub>c</sub> और विभिन्न भौतिक पैरामीटर। ध्यान दें कि डिमॉड्यूलेशन प्रक्रिया बेहद हानिपूर्ण है, जिसमें अल्ट्रासोनिक एसपीएल से श्रव्य तरंग एसपीएल तक 60 डीबी के क्रम में न्यूनतम हानि होती है। पूर्व-क्षतिपूर्ति योजना बर्कटे की अभिव्यक्ति पर आधारित हो सकती है, जिसे समीकरण 1 में दिखाया गया है, बेस बैंड सिग्नल लिफाफे ई का वर्गमूल लेकर और फिर दोहरे आंशिक-समय व्युत्पन्न के प्रभाव को पलटने के लिए दो बार एकीकृत किया जा सकता है। वर्गमूल फ़ंक्शन के एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक सर्किट समकक्ष केवल फीडबैक के साथ ऑप-एम्प है, और इक्वलाइज़र एकीकरण फ़ंक्शन के अनुरूप है। हालाँकि, ये विषय क्षेत्र इस परियोजना के दायरे से बाहर हैं।


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Revision as of 21:09, 13 December 2023

अल्ट्रासाउंड से ध्वनि सक्रिय रिसीवर का उपयोग किए बिना संग्राहक अल्ट्रासाउंड से श्रव्य ध्वनि की पीढ़ी को यहां दिया गया नाम है। ऐसा तब होता है जब मॉड्यूलेटेड अल्ट्रासाउंड अरेखीय माध्यम से गुजरता है जो जानबूझकर या अनजाने में डिमोडुलेटर के रूप में कार्य करता है।

पैरामीट्रिक सरणी

1960 के दशक की प्रारम्भ से, शोधकर्ता विषमलैंगिकता का उपयोग करके पैरामीट्रिक सरणी द्वारा उत्पादित अल्ट्रासाउंड तरंगों के लक्षित बीम के नॉनलाइनियर इंटरैक्शन से निर्देशात्मक कम-आवृत्ति ध्वनि बनाने का प्रयोग कर रहे हैं। अल्ट्रासाउंड में श्रव्य ध्वनि की तुलना में बहुत कम तरंग दैर्ध्य होती है, जिससे यह ऑडियो आवृत्तियों का उपयोग करने वाले किसी भी सामान्य लाउडस्पीकर सिस्टम की तुलना में बहुत संकीर्ण बीम में फैलता है। अधिकांश कार्य तरल पदार्थ (पानी के भीतर ध्वनि उपयोग के लिए) में किया गया था।

वायु ध्वनिक उपयोग के लिए पहला आधुनिक उपकरण 1998 में बनाया गया था,[1] और अब इसे ट्रेडमार्क नाम ऑडियो स्पॉटलाइट के नाम से जाना जाता है, यह शब्द पहली बार 1983 में जापानी शोधकर्ताओं द्वारा गढ़ा गया था।[2] जिन्होंने 1980 के दशक के मध्य में प्रौद्योगिकी को अव्यवहार्य मानकर छोड़ दिया।

मॉड्यूलेटेड अल्ट्रासाउंड की संकीर्ण किरण को प्रक्षेपित करने के लिए ट्रांसड्यूसर बनाया जा सकता है जो 100 से 110 डीबीएसपीएल पर पर्याप्त शक्तिशाली है, जिससे वह जिस हवा से गुजरती है उसमें ध्वनि की गति को काफी हद तक बदल सकती है। बीम के भीतर की हवा गैर-रेखीय व्यवहार करती है और अल्ट्रासाउंड से मॉड्यूलेशन सिग्नल निकालती है, जिसके परिणामस्वरूप ध्वनि उत्पन्न होती है जिसे केवल बीम के पथ के साथ सुना जा सकता है, या जो किरण से टकराने वाली किसी भी सतह से उत्सर्जित होती प्रतीत होती है। यह तकनीक ध्वनि की किरण को लंबी दूरी तक प्रक्षेपित करने की अनुमति देती है जिसे केवल छोटे से परिभाषित क्षेत्र में ही सुना जा सकता है;[3] बीम के बाहर श्रोता के लिए ध्वनि दबाव काफी कम हो जाता है। यह प्रभाव पारंपरिक लाउडस्पीकरों से प्राप्त नहीं किया जा सकता है, क्योंकि श्रव्य आवृत्तियों पर ध्वनि को इतनी संकीर्ण किरण में केंद्रित नहीं किया जा सकता है।[3]

इस दृष्टिकोण की कुछ सीमाएँ हैं। जो कुछ भी किरण को बाधित करता है वह अल्ट्रासाउंड को फैलने से रोक देगा, जैसे स्पॉटलाइट की किरण को बाधित करना। इस कारण से, अधिकांश प्रणालियाँ प्रकाश व्यवस्था की तरह, ओवरहेड पर स्थापित की जाती हैं।

अनुप्रयोग

व्यावसायिक विज्ञापन

एक ध्वनि संकेत को इस तरह लक्षित किया जा सकता है कि केवल विशेष राहगीर, या कोई बहुत करीबी व्यक्ति ही इसे सुन सके। व्यावसायिक अनुप्रयोगों में, यह लाउडस्पीकर की परिधीय ध्वनि और संबंधित शोर के बिना एकल व्यक्ति को ध्वनि लक्षित कर सकता है।

व्यक्तिगत ऑडियो

इसका उपयोग व्यक्तिगत ऑडियो के लिए किया जा सकता है, या तो केवल व्यक्ति को सुनाई देने वाली ध्वनि के लिए, या जिसे समूह सुनना चाहता है। उदाहरण के लिए, नेविगेशन निर्देश कार में केवल ड्राइवर के लिए दिलचस्प हैं, यात्रियों के लिए नहीं। अन्य संभावना सच्चे स्टीरियो साउंड के लिए भविष्य के अनुप्रयोग हैं, जहां कान वह नहीं सुनता जो दूसरा सुन रहा है।[4]


ट्रेन सिग्नलिंग डिवाइस

दिशात्मक ऑडियो ट्रेन सिग्नलिंग को अल्ट्रासोनिक बीम के उपयोग के माध्यम से पूरा किया जा सकता है जो आसपास के घरों और व्यवसायों पर तेज़ ट्रेन सिग्नल के उपद्रव से बचते हुए ट्रेन के आने की चेतावनी देगा।[5]


इतिहास

यह तकनीक मूल रूप से 1960 के दशक के मध्य में पानी के नीचे सोनार के लिए अमेरिकी नौसेना और सोवियत नौसेना द्वारा विकसित की गई थी, और 1980 के दशक की प्रारम्भ में जापानी शोधकर्ताओं द्वारा इसकी संक्षिप्त जांच की गई थी, लेकिन बेहद खराब ध्वनि गुणवत्ता (उच्च विरूपण) और पर्याप्त मात्रा के कारण इन प्रयासों को छोड़ दिया गया था। सिस्टम लागत. 1998 में मैसाचुसेट्स की तकनीकी संस्था के डॉ. एफ. जोसेफ पोम्पेई द्वारा प्रकाशित पेपर तक ये समस्याएं अनसुलझी रहीं।[1]पूरी तरह से कार्यशील उपकरण का वर्णन किया गया है जो पारंपरिक लाउडस्पीकर के समान ही श्रव्य विकृति को कम करता है।

उत्पाद

As of 2014 ऐसे पांच उपकरण ज्ञात थे जिनका विपणन किया गया है जो ध्वनि की श्रव्य किरण बनाने के लिए अल्ट्रासाउंड का उपयोग करते हैं।

ऑडियो स्पॉटलाइट

एमआईटी के एफ. जोसेफ पोम्पेई ने प्रौद्योगिकी विकसित की जिसे वे ऑडियो स्पॉटलाइट कहते हैं,[6] और इसे 2000 में उनकी कंपनी होलोसोनिक्स द्वारा व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कराया गया, जो अपनी वेबसाइट के अनुसार अपने हजारों ऑडियो स्पॉटलाइट सिस्टम बेचने का दावा करती है। डिज्नी एपकॉट केंद्र में उपयोग के लिए इसे अपनाने वाले पहले प्रमुख निगमों में से था, और कई अन्य एप्लिकेशन उदाहरण होलोसोनिक्स वेबसाइट पर दिखाए गए हैं।[7] ऑडियो स्पॉटलाइट ध्वनि की संकीर्ण किरण है जिसे स्पॉटलाइट से प्रकाश के समान सटीकता से नियंत्रित किया जा सकता है। यह ध्वनि वितरण के नियंत्रण को सक्षम करने के लिए आभासी ध्वनिक स्रोत के रूप में अल्ट्रासाउंड की किरण का उपयोग करता है। अल्ट्रासाउंड की तरंग दैर्ध्य केवल कुछ मिलीमीटर लंबी होती है जो स्रोत से बहुत छोटी होती है, और इसलिए स्वाभाविक रूप से अत्यंत संकीर्ण किरण में यात्रा करती है। अल्ट्रासाउंड, जिसमें मानव श्रवण की सीमा से बहुत बाहर की आवृत्तियाँ होती हैं, पूरी तरह से अश्रव्य है। लेकिन जैसे ही अल्ट्रासोनिक किरण हवा के माध्यम से यात्रा करती है, हवा के अंतर्निहित गुण अल्ट्रासाउंड को पूर्वानुमानित तरीके से आकार बदलने का कारण बनते हैं। यह श्रव्य बैंड में आवृत्ति घटकों को जन्म देता है, जिसकी भविष्यवाणी और नियंत्रण किया जा सकता है।

हाइपरसोनिक ध्वनि

अमेरिकी प्रौद्योगिकी निगम (एटीसी) के संस्थापक और अध्यक्ष एलवुड वुडी नॉरिस ने घोषणा की कि उन्होंने सफलतापूर्वक उपकरण बनाया है जिसने 1996 में ध्वनि का अल्ट्रासाउंड ट्रांसमिशन हासिल किया है।[8] इस उपकरण ने बिंदु की ओर अलग-अलग आवृत्तियों की दो अल्ट्रासोनिक तरंगों को भेजने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया, जिससे यह भ्रम हुआ कि उनके हस्तक्षेप पैटर्न से श्रव्य ध्वनि उस बिंदु पर उत्पन्न हो रही थी।[9] एटीसी ने अपने डिवाइस को हाइपरसोनिक साउंड (एचएसएस) नाम दिया और ट्रेडमार्क किया। दिसंबर 1997 में, एचएसएस लोकप्रिय विज्ञान के बेस्ट ऑफ़ व्हाट्स न्यू अंक में आइटम था।[10] दिसंबर 2002 में, पॉपुलर साइंस ने हाइपरसोनिक साउंड को 2002 का सर्वश्रेष्ठ आविष्कार बताया। नॉरिस को हाइपरसोनिक ध्वनि के आविष्कार के लिए 2005 लेमेलसन-एमआईटी पुरस्कार मिला।[11] एटीसी (जिसे अब एलआरएडी कॉर्पोरेशन नाम दिया गया है) ने अपनी तिमाही रिपोर्टों, प्रेस विज्ञप्तियों और कार्यकारी बयानों के अनुसार, अपने लंबी दूरी के ध्वनिक उपकरण (एलआरएडी) उत्पादों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए सितंबर 2010 में प्रौद्योगिकी को पैरामीट्रिक साउंड कॉर्पोरेशन में स्थानांतरित कर दिया।[12][13]


मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक इंजीनियरिंग कॉर्पोरेशन

मित्सुबिशी स्पष्ट रूप से एमएसपी-50ई नामक अल्ट्रासाउंड उत्पाद से ध्वनि प्रदान करता है[14] और मित्सुबिशी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग कंपनी से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है।[15]


ऑडियोबीम

जर्मन ऑडियो कंपनी सेन्हाइज़र इलेक्ट्रॉनिक ने बार अपने ऑडियोबीम उत्पाद को लगभग $4,500 में सूचीबद्ध किया था।[16] इस बात का कोई संकेत नहीं है कि उत्पाद का उपयोग किसी सार्वजनिक अनुप्रयोग में किया गया है। तब से उत्पाद बंद कर दिया गया है।[17]


साहित्य सर्वेक्षण

पहला प्रायोगिक सिस्टम 30 साल पहले बनाया गया था, हालाँकि ये पहले संस्करण केवल साधारण स्वर बजाते थे। ऐसा बहुत बाद तक नहीं हुआ (ऊपर देखें) कि सिस्टम व्यावहारिक सुनने के उपयोग के लिए बनाए गए थे।

प्रायोगिक अल्ट्रासोनिक नॉनलाइनियर ध्वनिकी

अतीत में ऑडियो स्पॉटलाइट सिस्टम की जांच के लिए अपनाए गए प्रयोगात्मक दृष्टिकोण का कालानुक्रमिक सारांश यहां प्रस्तुत किया जाएगा। सहस्राब्दी के मोड़ पर भाषण और संगीत को पुन: प्रस्तुत करने में सक्षम ऑडियो स्पॉटलाइट के कामकाजी संस्करण एमआईटी मीडिया लैब में डॉ. पोम्पेई के काम पर स्थापित कंपनी होलोसोनिक्स से खरीदे जा सकते थे।[18] पानी के नीचे ध्वनिकी के संदर्भ में संबंधित विषयों पर लगभग 40 साल पहले शोध किया गया था।

  1. पहला लेख[19] इसमें डिमॉड्यूलेटेड सिग्नल के आधे दबाव कोण का सैद्धांतिक सूत्रीकरण शामिल था।
  2. दूसरा लेख[20] सैद्धांतिक भविष्यवाणियों की प्रायोगिक तुलना प्रदान की गई।

दोनों लेखों को अमेरिकी नौसेना अनुसंधान कार्यालय द्वारा समर्थित किया गया था, विशेष रूप से पानी के नीचे सोनार दालों के लिए घटना के उपयोग के लिए। इन प्रणालियों का लक्ष्य स्वयं उच्च प्रत्यक्षता नहीं था, बल्कि आम तौर पर बैंड-सीमित ट्रांसड्यूसर की उच्च उपयोगी बैंडविड्थ था।

1970 के दशक में प्रायोगिक हवाई प्रणालियों में कुछ गतिविधि देखी गई, दोनों हवा में[21] और पानी के नीचे.[22] अमेरिकी नौसेना अनुसंधान कार्यालय द्वारा फिर से समर्थित, पानी के नीचे प्रयोगों का प्राथमिक उद्देश्य गैर-रेखीय विरूपण के कारण सोनार पल्स प्रसार की सीमा सीमाओं को निर्धारित करना था। हवाई प्रयोगों का उद्देश्य ऑडियो सिग्नल को पुन: उत्पन्न करने की क्षमता विकसित करने के बजाय अल्ट्रासोनिक वाहक और डिमोड्युलेटेड तरंगों दोनों की दिशा और प्रसार हानि के बारे में मात्रात्मक डेटा रिकॉर्ड करना था।

1983 में इस विचार पर प्रयोगात्मक रूप से फिर से विचार किया गया[2]लेकिन इस बार अत्यधिक दिशात्मक तरीके से अधिक जटिल बेस बैंड सिग्नल बनाने के लिए हवा में सिस्टम के उपयोग का विश्लेषण करने के दृढ़ इरादे के साथ। इसे प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली सिग्नल प्रोसेसिंग सरल डीएसबी-एएम थी जिसमें कोई पूर्व-क्षतिपूर्ति नहीं थी, और इनपुट सिग्नल पर लागू पूर्व-क्षतिपूर्ति की कमी के कारण, इस प्रणाली का टीएचडी (कुल हार्मोनिक विरूपण) स्तर संभवतः भाषण प्रजनन के लिए संतोषजनक रहा होगा, लेकिन संगीत के पुनरुत्पादन के लिए निषेधात्मक. प्रायोगिक सेट अप की दिलचस्प विशेषता [2]4 मीटर पर 130 डीबी से अधिक का 40 किलोहर्ट्ज़ अल्ट्रासोनिक ध्वनि स्रोत उत्पन्न करने के लिए 547 अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग किया गया था, जिसके लिए महत्वपूर्ण सुरक्षा विचारों की आवश्यकता होगी।[23][24] भले ही इस प्रयोग ने स्पष्ट रूप से अल्ट्रासोनिक प्रणाली का उपयोग करके ऑडियो संकेतों को पुन: पेश करने की क्षमता का प्रदर्शन किया, लेकिन यह भी पता चला कि प्रणाली भारी विकृति से ग्रस्त थी, खासकर जब कोई पूर्व-क्षतिपूर्ति का उपयोग नहीं किया गया था।

सैद्धांतिक अल्ट्रासोनिक नॉनलाइनियर ध्वनिकी

अरेखीय ध्वनिकी को नियंत्रित करने वाले समीकरण काफी जटिल हैं[25][26] और दुर्भाग्य से उनके पास सामान्य विश्लेषणात्मक समाधान नहीं हैं। उन्हें आमतौर पर कंप्यूटर सिमुलेशन के उपयोग की आवश्यकता होती है।[27] हालाँकि, 1965 की प्रारम्भ में, बर्कटे ने विश्लेषण किया[28] कुछ सरलीकरण मान्यताओं के तहत, जिसने डिमोड्युलेटेड एसपीएल को आयाम मॉड्यूलेटेड अल्ट्रासोनिक वाहक तरंग दबाव पी के संदर्भ में लिखने की अनुमति दीc और विभिन्न भौतिक पैरामीटर। ध्यान दें कि डिमॉड्यूलेशन प्रक्रिया बेहद हानिपूर्ण है, जिसमें अल्ट्रासोनिक एसपीएल से श्रव्य तरंग एसपीएल तक 60 डीबी के क्रम में न्यूनतम हानि होती है। पूर्व-क्षतिपूर्ति योजना बर्कटे की अभिव्यक्ति पर आधारित हो सकती है, जिसे समीकरण 1 में दिखाया गया है, बेस बैंड सिग्नल लिफाफे ई का वर्गमूल लेकर और फिर दोहरे आंशिक-समय व्युत्पन्न के प्रभाव को पलटने के लिए दो बार एकीकृत किया जा सकता है। वर्गमूल फ़ंक्शन के एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक सर्किट समकक्ष केवल फीडबैक के साथ ऑप-एम्प है, और इक्वलाइज़र एकीकरण फ़ंक्शन के अनुरूप है। हालाँकि, ये विषय क्षेत्र इस परियोजना के दायरे से बाहर हैं।

कहाँ

  • श्रव्य माध्यमिक दबाव तरंग
  • विविध. भौतिक पैरामीटर
  • अल्ट्रासोनिक वाहक तरंग का एसपीएल
  • लिफ़ाफ़ा फ़ंक्शन (जैसे DSB-AM)

यह समीकरण कहता है कि श्रव्य डिमॉड्यूलेटेड अल्ट्रासोनिक दबाव तरंग (आउटपुट सिग्नल) लिफाफा फ़ंक्शन (इनपुट सिग्नल) के दो बार विभेदित, वर्ग संस्करण के लिए आनुपातिक है। पूर्व-क्षतिपूर्ति इन परिवर्तनों का अनुमान लगाने और इनपुट पर व्युत्क्रम परिवर्तनों को लागू करने की चाल को संदर्भित करती है, यह उम्मीद करते हुए कि आउटपुट तब अपरिवर्तित इनपुट के करीब है।

1990 के दशक तक, यह सर्वविदित था कि ऑडियो स्पॉटलाइट काम कर सकता है लेकिन भारी विकृति से ग्रस्त है। यह भी ज्ञात था कि पूर्व-क्षतिपूर्ति योजनाओं ने अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर की आवृत्ति प्रतिक्रिया पर अतिरिक्त मांग रखी थी। वास्तव में ट्रांसड्यूसर्स को डिजिटल प्रीकंपेंसेशन की मांग को पूरा करने की आवश्यकता थी, अर्थात् व्यापक आवृत्ति प्रतिक्रिया। 1998 में अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर की अपर्याप्त व्यापक आवृत्ति प्रतिक्रिया के टीएचडी पर नकारात्मक प्रभावों को निर्धारित किया गया था[29] बर्कटे की अभिव्यक्ति पर आधारित पूर्व-क्षतिपूर्ति योजना का उपयोग करके कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ। 1999 में पोम्पेई के लेख में[18]चर्चा की गई कि कैसे नया प्रोटोटाइप ट्रांसड्यूसर प्रीकंपेंसेशन योजना द्वारा अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर पर रखी गई बढ़ी हुई आवृत्ति प्रतिक्रिया मांगों को पूरा करता है, जो बार फिर बर्कटे की अभिव्यक्ति पर आधारित था। इसके अलावा जब पूर्व-क्षतिपूर्ति योजना को नियोजित किया गया था तो आउटपुट के टीएचडी में प्रभावशाली कटौती को बिना पूर्व-क्षतिपूर्ति के उपयोग के मामले के विरुद्ध रेखांकन किया गया था।

संक्षेप में, 40 साल पहले पानी के नीचे सोनार से उत्पन्न हुई तकनीक को पोम्पेई के पेपर और डिवाइस द्वारा हवा में श्रव्य ध्वनि के पुनरुत्पादन के लिए व्यावहारिक बनाया गया है, जो उनके एईएस पेपर (1998) के अनुसार, प्रदर्शित करता है कि विरूपण को तुलनीय स्तर तक कम कर दिया गया है। पारंपरिक लाउडस्पीकर प्रणालियों के लिए.

मॉड्यूलेशन योजना

नॉनलाइनियर इंटरैक्शन योग और अंतर आवृत्तियों का उत्पादन करने के लिए हवा में अल्ट्रासोनिक टोन को मिश्रित करता है। उचित रूप से बड़े बेसबैंड डीसी ऑफसेट के साथ डीएसबी (डबल-साइडबैंड) आयाम-मॉड्यूलेशन योजना, मॉड्यूलेटेड ऑडियो स्पेक्ट्रम पर लगाए गए डिमोडुलेटिंग टोन का उत्पादन करने के लिए, सिग्नल उत्पन्न करने का तरीका है जो वांछित बेसबैंड ऑडियो स्पेक्ट्रम को एन्कोड करता है। यह तकनीक अत्यधिक भारी विकृति से ग्रस्त है क्योंकि न केवल डिमोड्यूलेटिंग टोन हस्तक्षेप करती है, बल्कि मौजूद अन्य सभी आवृत्तियाँ भी दूसरे के साथ हस्तक्षेप करती हैं। संग्राहक स्पेक्ट्रम स्वयं के साथ संवलित होता है, जो संवलन की लंबाई संपत्ति द्वारा इसकी बैंडविड्थ को दोगुना कर देता है। मूल ऑडियो स्पेक्ट्रम की बैंडविड्थ में बेसबैंड विरूपण सिग्नल पर लगाए गए डीसी ऑफसेट (डिमॉड्यूलेशन टोन) के परिमाण के विपरीत आनुपातिक है। बड़े स्वर के परिणामस्वरूप कम विकृति होती है।

डिमोड्यूलेशन प्रक्रिया के दूसरे क्रम के विभेदन गुण द्वारा और अधिक विकृति उत्पन्न की जाती है। परिणाम आवृत्ति में फ़ंक्शन -ω² द्वारा वांछित सिग्नल का गुणन है। इस विकृति को प्रीएम्फेसिस फ़िल्टरिंग (उच्च आवृत्ति सिग्नल के आयाम में वृद्धि) के उपयोग से बराबर किया जा सकता है।

फूरियर रूपांतरण की समय-कन्वोल्यूशन संपत्ति के अनुसार, समय डोमेन में गुणन आवृत्ति डोमेन में कनवल्शन है। बेसबैंड सिग्नल और यूनिटी गेन शुद्ध वाहक आवृत्ति के बीच कनवल्शन बेसबैंड स्पेक्ट्रम को आवृत्ति में बदल देता है और इसके परिमाण को आधा कर देता है, हालांकि कोई ऊर्जा नष्ट नहीं होती है। प्रतिकृति की अर्ध-स्केल प्रतिलिपि आवृत्ति अक्ष के प्रत्येक आधे भाग पर रहती है। यह पार्सेवल के प्रमेय के अनुरूप है।

डिमोड्युलेटेड सिग्नल में कुल हार्मोनिक विरूपण का आकलन करते समय मॉड्यूलेशन गहराई एम सुविधाजनक प्रयोगात्मक पैरामीटर है। यह डीसी ऑफसेट के परिमाण के व्युत्क्रमानुपाती होता है। टीएचडी एम के साथ आनुपातिक रूप से बढ़ता है1².

इन विकृत प्रभावों को अन्य मॉड्यूलेशन योजना का उपयोग करके बेहतर ढंग से कम किया जा सकता है जो गैर-रेखीय ध्वनिक प्रभाव की विभेदक स्क्वैरिंग डिवाइस प्रकृति का लाभ उठाता है। वांछित बेसबैंड ऑडियो सिग्नल के वर्गमूल के दूसरे इंटीग्रल का मॉड्यूलेशन, डीसी ऑफसेट को जोड़े बिना, मॉड्यूलेटेड वर्ग-रूट स्पेक्ट्रम की आवृत्ति में कनवल्शन का परिणाम देता है, मूल सिग्नल की आधी बैंडविड्थ, नॉनलाइनियर चैनल के कारण स्वयं के साथ प्रभाव. आवृत्ति में यह कनवल्शन सिग्नल के समय में अपने आप में गुणन है, या वर्ग है। यह फिर से स्पेक्ट्रम की बैंडविड्थ को दोगुना कर देता है, इनपुट ऑडियो स्पेक्ट्रम के दूसरी बार अभिन्न अंग को पुन: प्रस्तुत करता है। दोहरा एकीकरण गैर-रेखीय ध्वनिक प्रभाव से जुड़े -ω² फ़िल्टरिंग विशेषता को सही करता है। यह बेसबैंड पर स्केल किए गए मूल स्पेक्ट्रम को पुनः प्राप्त करता है।

हार्मोनिक विरूपण प्रक्रिया किसी भी मॉड्यूलेशन योजना के लिए, प्रत्येक स्क्वेरिंग डिमोड्यूलेशन से जुड़ी उच्च आवृत्ति प्रतिकृतियों से संबंधित होती है। ये पुनरावृत्त रूप से डिमोड्यूलेट और सेल्फ-मॉड्यूलेट करते हैं, बेसबैंड में मूल सिग्नल की वर्णक्रमीय रूप से स्मियर-आउट और समय-घातांकित प्रति जोड़ते हैं और हर बार मूल केंद्र आवृत्ति को दोगुना करते हैं, जिसमें उत्सर्जक और लक्ष्य के बीच की जगह के ट्रैवर्सल के अनुरूप पुनरावृत्ति होती है। केवल समानांतर संरेख चरण वेग वैक्टर वाली ध्वनि ही इस अरेखीय प्रभाव को उत्पन्न करने में हस्तक्षेप करती है। सम-संख्या वाले पुनरावृत्तियाँ लक्ष्य से प्रतिबिंबित उत्सर्जन के रूप में अपने मॉड्यूलेशन उत्पादों, बेसबैंड और उच्च आवृत्ति का उत्पादन करेंगी। विषम संख्या वाले पुनरावृत्तियाँ उत्सर्जक से परावर्तित उत्सर्जन के रूप में अपने मॉड्यूलेशन उत्पादों का उत्पादन करेंगी।

यह प्रभाव तब भी बना रहता है जब उत्सर्जक और परावर्तक समानांतर नहीं होते हैं, हालांकि विवर्तन प्रभाव के कारण प्रत्येक पुनरावृत्ति के बेसबैंड उत्पाद हर बार अलग स्थान से उत्पन्न होंगे, मूल स्थान परावर्तित उच्च आवृत्ति स्व-मॉड्यूलेशन के पथ के अनुरूप होगा उत्पाद.

हवा के माध्यम से प्रसार करते समय ये हार्मोनिक प्रतियां उन उच्च आवृत्तियों पर प्राकृतिक नुकसान से काफी हद तक क्षीण हो जाती हैं।

हवा में अल्ट्रासाउंड का क्षीणन

में दिया गया चित्र[30] क्षीणन का अनुमान प्रदान करता है कि हवा के माध्यम से प्रसारित होने पर अल्ट्रासाउंड को नुकसान होगा। इस ग्राफ के आंकड़े पूरी तरह से रैखिक प्रसार के अनुरूप हैं, और हवा में अल्ट्रासोनिक वाहक तरंगों के क्षीणन पर नॉनलाइनियर डिमोड्यूलेशन घटना के सटीक प्रभाव पर विचार नहीं किया गया था। आर्द्रता पर दिलचस्प निर्भरता है। फिर भी, 50 किलोहर्ट्ज़ तरंग दबाव के वातावरण में 1 डीबी प्रति मीटर के क्रम में क्षीणन स्तर से ग्रस्त होती है।

उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड का सुरक्षित उपयोग

अरैखिक प्रभाव उत्पन्न होने के लिए, अपेक्षाकृत उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासोनिक्स की आवश्यकता होती है। ध्वनि दबाव स्तर#इसमें शामिल ध्वनि दबाव स्तर आम तौर पर अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर के चेहरे से 1 मीटर की नाममात्र दूरी पर अल्ट्रासाउंड के 100 डीबी से अधिक था। 140 डीबी से अधिक तीव्र अल्ट्रासाउंड के संपर्क में आना श्रव्य सीमा (20-40 किलोहर्ट्ज़) के निकट सिंड्रोम हो सकता है जिसमें मतली, सिरदर्द, tinnitus , दर्द, चक्कर आना और थकान शामिल है।[24]लेकिन यह ऊपर बताए गए 100 डीबी स्तर से लगभग 100 गुना है, और आम तौर पर चिंता का विषय नहीं है। ऑडियो स्पॉटलाइट के डॉ. जोसेफ पोम्पेई ने डेटा प्रकाशित किया है जिसमें दिखाया गया है कि उनका उत्पाद 3 मीटर पर मापा गया लगभग 130 डीबी (60 किलोहर्ट्ज़ पर) अल्ट्रासोनिक ध्वनि दबाव स्तर उत्पन्न करता है।[31] यूके के स्वतंत्र एडवाइजरी ग्रुप ऑन नॉन-आयनाइजिंग रेडिएशन (एजीएनआईआर) ने इस पर 180 पेज की रिपोर्ट तैयार की है। 2010 में अल्ट्रासाउंड और इन्फ्रासाउंड के मानव संपर्क के स्वास्थ्य पर प्रभाव। यूके हेल्थ प्रोटेक्शन एजेंसी (एचपीए) ने अपनी रिपोर्ट प्रकाशित की, जिसमें आम जनता के लिए वायुजनित अल्ट्रासाउंड ध्वनि दबाव स्तर (एसपीएल) 100 डीबी (25 किलोहर्ट्ज़ और पर) की जोखिम सीमा की सिफारिश की गई थी। ऊपर)।[32] ओएसएचए हवा में वाणिज्यिक प्रणालियों द्वारा उपयोग की जाने वाली आवृत्ति रेंज पर 145 डीबी एसपीएल एक्सपोज़र के रूप में अल्ट्रासाउंड का सुरक्षित छत मूल्य निर्दिष्ट करता है, जब तक कि ट्रांसड्यूसर सतह या युग्मन माध्यम (यानी जलमग्न) के साथ संपर्क की कोई संभावना नहीं है।[33] यह वाणिज्यिक ऑडियो स्पॉटलाइट सिस्टम द्वारा उपयोग किए जाने वाले उच्चतम स्तर से कई गुना अधिक है, इसलिए सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण मार्जिन है. अंतर्राष्ट्रीय स्वीकार्य एक्सपोज़र सीमाओं की समीक्षा में हॉवर्ड एट अल। (2005)[34] मानक संगठनों के बीच सामान्य सहमति का उल्लेख किया, लेकिन संयुक्त राज्य अमेरिका के व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रशासन (ओएसएचए) द्वारा कुछ शर्तों के तहत एक्सपोज़र सीमा को अतिरिक्त 30 डीबी तक बढ़ाने के निर्णय पर चिंता व्यक्त की (तीव्रता में 1000 के कारक के बराबर)[35]).

25 से 50 किलोहर्ट्ज़ तक की अल्ट्रासाउंड आवृत्तियों के लिए, कनाडा, जापान, यूएसएसआर और अंतर्राष्ट्रीय विकिरण सुरक्षा एजेंसी द्वारा 110 डीबी और स्वीडन द्वारा 115 डीबी के दिशानिर्देश की सिफारिश की गई थी।[24]1970 के दशक के अंत से 1980 के दशक के प्रारंभ तक, लेकिन ये मुख्य रूप से व्यक्तिपरक प्रभावों पर आधारित थे। उपरोक्त नवीनतम OSHA दिशानिर्देश 1987 के ACGIH (अमेरिकन कॉन्फ्रेंस ऑफ गवर्नमेंट इंडस्ट्रियल हाइजिनिस्ट्स) शोध पर आधारित हैं।

लॉटन(2001)[36] यूनाइटेड किंगडम के स्वास्थ्य और सुरक्षा कार्यकारी द्वारा प्रकाशित रिपोर्ट में हवाई अल्ट्रासाउंड के लिए अंतरराष्ट्रीय दिशानिर्देशों की समीक्षा की गई, इसमें सरकारी औद्योगिक स्वच्छताविदों के अमेरिकी सम्मेलन द्वारा जारी दिशानिर्देशों की चर्चा शामिल थी ( एसीजीआईएच), 1988। लॉटन का कहना है कि इस समीक्षक का मानना ​​है कि एसीजीआईएच ने अपनी स्वीकार्य जोखिम सीमा को संभावित हानिकारक जोखिम के बिल्कुल किनारे तक पहुंचा दिया है। ACGIH दस्तावेज़ में श्रवण सुरक्षा की संभावित आवश्यकता का भी उल्लेख किया गया है।

यह भी देखें

अतिरिक्त संसाधन

  • {{US patent|6778672}17 अगस्त 2004 को दायर }अल्ट्रासाउंड का उपयोग करने के लिए एचएसएस प्रणाली का वर्णन करता है:
    • विभिन्न स्थितियों में यात्रियों के लिए सीधे विशिष्ट 'इन-कार मनोरंजन'।
    • अवांछित शोर को कम करने के लिए वाहन में वायुतरंगों को आकार दें।

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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