پنجره‌ای که باز است، اما صدای خیابان را کاهش می‌دهد

باز کردن پنجره به منظور ورود هوای تازه، معمولاً به معنای پذیرش صداهای ناخواسته‌ای نظیر خودروها، قطارها و دیگر سر و صداهای شهری نیز می‌باشد. محققان به دنبال راه‌حلی هستند که بتواند به‌طور هم‌زمان این دو نیاز را برآورده سازد: پنجره‌ای که امکان تهویه طبیعی را فراهم کرده و از طرفی با کمک فناوری کنترل فعال نویز (ANC)، بخش قابل توجهی از صداهای مزاحم را کاهش دهد.

در مطالعه‌ای که در نشریه ScienceDirect منتشر شده، یوهان کی ای تان و سیو-کیت لاو عملکرد چنین سیستمی را در برابر منابع مختلف صوتی متحرک بررسی کردند. این تحقیق به‌صورت شبیه‌سازی در حوزه زمانی اجرا شد تا بتواند شرایط پیچیده محیط‌های شهری شامل حرکت خودروها و وجود چندین منبع صوتی به‌طور همزمان را تجزیه و تحلیل نماید.

راهبرد مورد بررسی از نوع Plenum Window یا پنجره تهویه‌ای است. این پنجره با طراحی خاصی که شامل دو لایه شیشه و مسیرهای ورودی و خروجی هوا می‌باشد، اجازه می‌دهد هوای داخل پنجره عبور کند و همزمان بخشی از صدا قبل از ورود به اتاق کاهش یابد.

بخش فعال این سیستم از فناوری ANC بهره‌برداری می‌کند؛ مفهومی مشابه آنچه که در هدفون‌های حذف نویز مشاهده می‌شود. سنسورها صداهای مزاحم را شناسایی کرده و اسپیکرهای موجود در سیستم امواج صوتی مخالف تولید می‌کنند تا بخشی از نویز ورودی را خنثی سازند. این رویکرد به ویژه در کنترل صداهای فرکانس پایین که در ترافیک مؤثرند، مورد توجه قرار گرفته است.

تحقیق جدید نشان داد که سیستم در برابر چندین منبع صوتی تک‌فرکانسی به خوبی عمل می‌کند و تقریباً بدون افت عملکرد باقی می‌ماند؛ اما زمانی که صداها پیچیده‌تر می‌شوند، مثلاً وقتی که چند منبع چندفرکانسی به‌طور همزمان فعال باشند، میزان کاهش نویز کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش تعداد منابع صوتی، زمان لازم برای سازگار شدن سیستم با محیط بیشتر می‌شود.

یکی از جنبه‌های کلیدی این پژوهش، بررسی منابع صوتی متحرک بود. صداهایی همچون خودرو یا قطار به اندازه یک منبع ساکن ثابت نیستند و با حرکت منبع، موقعیت و ویژگی‌های امواج صوتی نسبت به پنجره تغییر می‌کند. یافته‌ها نشان داد که عملکرد کنترل فعال صدا در برابر این منابع به موقعیت آن‌ها هنگام رسیدن صدا به پنجره بستگی دارد.

بااین‌حال، این نتایج هنوز به این معنا نیست که پنجره‌ی فوق آماده استفاده گسترده در خانه‌ها است. این تحقیق بیشتر بر روی شبیه‌سازی‌های زمانی متمرکز بود و خود پژوهشگران نیز به محدودیت‌هایی در مورد نمایش دقیق منابع متحرک واقعی اشاره کرده‌اند. از سوی دیگر، تحقیقات آزمایشگاهی قبلی روی نمونه‌های مقیاس واقعی نشان داده‌اند که ترکیب پنجره‌های تهویه‌ای با ANC می‌تواند به‌طور قابل‌اندازه‌گیری نویز را کاهش دهد.

در نهایت، ایده اصلی بسیار ساده است: به‌جای انتخاب بین «پنجره بسته و سکوت»، یا «پنجره باز و هوای تازه»، می‌توان پنجره‌ای طراحی کرد که به‌طور هم‌زمان هر دو کار را تا حد امکان انجام دهد؛ اما برای استفاده واقعی در ساختمان‌ها واقع در کنار بزرگراه‌ها یا خیابان‌های شلوغ، عملکرد آن در برابر صداهای پیچیده و متحرک هنوز نیازمند آزمایش‌های بیشتری است.