Гибкий массив пьезоэлектрических микрофонов поможет распознать голос

Корейские исследователи создали гибкий массив микрофонов, работающих в нескольких диапазонах частот и регистрирующих звук благодаря колебаниям пьезоэлектрического материала. Сочетания данных о разных частотных компонентах звука можно использовать для распознавания голоса, рассказывают авторы статьи в Nano Energy.

Одна из главных проблем при создании носимых устройств заключается в том, что пока почти все их элементы приходится выполнять из жестких материалов, мешающих движениям пользователя. Из-за этого ученые и инженеры разрабатывают новые материалы и конструкции, которые в будущем могут позволить создать полностью или практически полностью гибкие или даже эластичные устройства, удобные в использовании.

Группа исследователей под руководством Хана Чжэ-Хёна (Han Jae-Hyun) из Корейского института передовых технологий (KAIST) создала гибкий массив из пьезоэлектрических акустических мембран, способных регистрировать звуковые колебания в нескольких диапазонах. Он состоит из полимерной мембраны, на которой расположен пьезоэлектрический слой состава Pb[Zr_0.52Ti_0.48]O₃ толщиной в микрометр, а на нем располагается массив из семи пар электродов.

Датчик устроен таким образом, что слой пьезоэлектрика и пары электродов сужаются по длине датчика. Благодаря этому каждый из каналов (пар электродов) имеет чувствительность в определенном диапазоне звуковых колебаний.

При попадании звука на датчик акустические колебания возбуждают механические колебания слоя пьезоэлектрика, которые приводят к возникновению тока. Поскольку в датчике есть несколько каналов, каждый из которых подключен к измерительному устройству, с его помощью можно одновременно записывать звук на нескольких частотах.

Эксперименты показали, что датчик может работать в диапазоне частот от 100 до 4000 герц, что покрывает диапазон человеческого голоса. Кроме того, испытания показали, что добротность звукового датчика составляет от 18 до 28, в зависимости от канала. В будущем исследователи планируют провести полноценные испытания датчика в качестве устройства для распознавания голоса.

В прошлом году американские ученые разработали новый гибкий композитный материал, который может превращать механическую энергию в электричество и наоборот. Благодаря этому свойству ученые создали флаг, который работает как динамик и микрофон.

Григорий Копиев