Abbassando essenzialmente il tono delle onde sonore, I ricercatori di ingegneria dell'Università del Michigan hanno escogitato un modo per sbloccare una maggiore quantità di dati dai campi acustici che mai.

Queste informazioni aggiuntive potrebbero aumentare le prestazioni del sonar passivo e dei sistemi di ecolocalizzazione per rilevare e tracciare gli avversari nell'oceano, dispositivi di imaging medico, sistemi di rilevamento sismico per la localizzazione di giacimenti petroliferi e minerari, e possibilmente anche sistemi radar.

"I campi acustici sono inaspettatamente più ricchi di informazioni di quanto normalmente si pensi, " ha detto David Dowling, un professore nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica di U-M.

Egli paragona il suo approccio alla risoluzione del problema del sovraccarico sensoriale umano.

Seduto in una stanza con gli occhi chiusi, avresti pochi problemi a localizzare qualcuno che ti parla a volume normale senza guardare. Le frequenze del parlato sono proprio nella zona di comfort per l'udito umano.

Ora, immagina di trovarti nella stessa stanza quando scatta un rilevatore di fumo. Quel fastidioso stridio è generato da onde sonore a frequenze più alte, e in mezzo a loro, sarebbe difficile per te individuare la fonte dello stridio senza aprire gli occhi per ulteriori informazioni sensoriali. La frequenza più alta del suono dell'allarme fumo crea confusione direzionale per l'orecchio umano.

"Le tecniche che io e i miei studenti abbiamo sviluppato consentiranno a qualsiasi segnale di essere spostato su una gamma di frequenze in cui non sei più confuso, " disse Dowling, la cui ricerca è principalmente finanziata dalla US Navy.

Gli array sonar della Marina su sottomarini e navi di superficie affrontano un tipo simile di confusione mentre cercano navi sulla superficie dell'oceano e sotto le onde. La capacità di rilevare e localizzare le navi nemiche in mare è un compito cruciale per le navi militari.

Gli array sonar sono generalmente progettati per registrare suoni in intervalli di frequenza specifici. I suoni con frequenze superiori alla gamma prevista di un array possono confondere il sistema; potrebbe essere in grado di rilevare la presenza di un contatto importante ma ancora non essere in grado di localizzarlo.

Ogni volta che il suono viene registrato, un microfono assume il ruolo dell'orecchio umano, rilevamento dell'ampiezza del suono in quanto varia nel tempo. Attraverso un calcolo matematico noto come trasformata di Fourier, l'ampiezza del suono in funzione del tempo può essere convertita in ampiezza del suono in funzione della frequenza.

Con il suono registrato tradotto in frequenze, Dowling mette a frutto la sua tecnica. Combina matematicamente due frequenze qualsiasi all'interno della gamma di frequenze registrate del segnale, per rivelare informazioni al di fuori di tale intervallo in un nuovo, terza frequenza che è la somma o la differenza delle due frequenze di ingresso.

"Questa informazione alla terza frequenza è qualcosa che tradizionalmente non abbiamo avuto prima, " Egli ha detto.

Nel caso dell'array sonar di una nave della Marina, che ulteriori informazioni potrebbero consentire di localizzare in modo affidabile la nave o il mezzo sottomarino di un avversario da più lontano o con apparecchiature di registrazione non progettate per ricevere il segnale registrato. In particolare, tracciare la distanza e la profondità di un avversario da centinaia di miglia di distanza, molto oltre l'orizzonte, potrebbe essere possibile.

E ciò che è positivo per la Marina può essere utile anche per i professionisti medici che indagano sulle aree del corpo più difficili da raggiungere, come all'interno del cranio. Allo stesso modo, potrebbero essere migliorati anche i rilievi sismici a distanza che analizzano la terra alla ricerca di giacimenti petroliferi o minerari.

"La scienza che entra negli ultrasuoni biomedici e la scienza che entra nel sonar della Marina sono quasi identiche, " Disse Dowling. "Le onde che studio sono scalari, o longitudinale, onde. Le onde elettromagnetiche sono trasversali, ma quelli seguono equazioni simili. Anche, le onde sismiche possono essere sia trasversali che longitudinali, ma di nuovo seguono equazioni simili.

"C'è un sacco di potenziale terreno comune scientifico, e spazio per espandere queste idee."

Lo studio è pubblicato nell'attuale edizione di Fluidi per la revisione fisica .