Cửa sổ thông minh chống ồn cho nhà mặt phố

Tiếng ồn ngày nay được các chuyên gia y tế cho rằng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người. Tại những thành phố lớn, tiếng ồn được xem là tác nhân không chỉ gây ra tình trạng giảm hay thậm chí mất thính lực, mà còn gây ra những vấn đề khác về sức khỏe như căng thẳng tinh thần, rối loạn giấc ngủ, làm biến đổi hành vi con người. Ô nhiễm tiếng ồn cũng được xem là nguyên nhân gây ảnh hưởng đến tim mạch, cơ quan tiêu hóa, suy giảm chất lượng học tập và lao động.

Hiện tại, sự phát triển công nghệ đã cho ra đời những sản phẩm có khả năng triệt tiêu tiếng ồn, giúp mang lại phần nào sự trong sạch cho môi trường sống hiện đại. Người dùng có thể thấy những sản phẩm đặc trưng như tai nghe chống ồn chủ động, có khả năng loại bỏ khá tốt tạp âm từ môi trường bên ngoài. Xe hơi và máy bay cũng là những phương tiện được ứng dụng công nghệ chống ồn, giúp hành khách và người điều khiển xe không phải nhức đầu vì tiếng động cơ hay những âm thanh khó chịu khác. Tuy vậy, với hầu hết nhà mặt phố đông đúc, phương tiện di chuyển trên đường nhiều hiện tại, bạn chỉ có duy nhất lựa chọn là đóng kín cửa để chặn bớt tiếng ồn từ bên ngoài.

Ô nhiễm tiếng ồn tác động xấu đến sức khỏe con người

Tiếng ồn trên đường phố đến từ đâu?

Có thể nhận thấy phần lớn tiếng ồn trên đường được hình thành từ hệ thống ống xả của xe cộ, tiếng động cơ hoạt động và cả âm thanh tạo ra khi vỏ xe ma sát với mặt đường trong khi di chuyển. Ngoài ra, tiếng ồn cũng được hình thành từ những chiếc xe tải hạng nặng di chuyển trên đường, xe cộ di chuyển tốc độ cao và tiếng còi xe cường độ lớn.

Không chỉ vậy, những yếu tố khác như xe bị lỗi, động cơ bị quá tải cũng tạo ra không ít tiếng ồn, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Hãy thử nghĩ, vào những ngày nóng bức, bạn muốn mở tung cửa sổ để đón chút gió trời, nhưng lại bị “dập” vào tai đủ thứ tạp âm. Lúc đó, chắc hẳn bạn sẽ muốn ngay lập tức bỏ hết mọi thứ để trở về với miền quê yên tĩnh.

Chúng ta đã có tai nghe chống ồn, vậy có chăng cửa sổ cũng có tính năng này?

Câu trả lời là có. Trong một tương lai gần, những căn nhà mặt phố sẽ trở nên yên tĩnh hơn cả trong giờ cao điểm với đầy rẫy phương tiện giao thông di chuyển trên đường. Đó là nhờ các nhà khoa học tại Đại học Cổng nghệ Nanyang (Nanyang Technological University) ở Singapore đã mang ý tưởng thiết kế những mẫu tai nghe chống ồn chủ động (ANC) lên cửa sổ để giúp biến chúng thành những “hàng rào” thông minh giúp loại bỏ tạp âm từ môi trường bên ngoài.

Hệ thống cửa sổ thông minh chống ồn thử nghiệm của các nhà khoa học tại Đại học Nanyang

Ý tưởng của các nhà nghiên cứu khoa học Singapore trên thực sự đơn giản. Mẫu cửa sổ chống ồn sẽ được trang bị cảm biến có khả năng ghi lại những sóng âm lặp đi lặp lại thường thấy như âm thanh tạo ra từ bánh xe tiếp xúc với mặt đường, hay tiếng cánh quạt quay. Những thiết bị điện tử đặc biệt khác sẽ lập biểu đồ sóng âm của những tạp âm trên và tạo ra một “hình ảnh phản chiếu” gọi là sóng triệt tiêu (sóng âm ngược pha) và phát ra loa. Khi hai luồng sóng âm đối lập này gặp nhau, chúng sẽ bị triệt tiêu và nói đơn giản hơn là tiếng ồn bị loại bỏ.

Các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Nanyang đã hiện thực hóa ý tưởng của mình bằng cách xây dựng một hệ thống thử nghiệm với cửa sổ hai cánh dạng trượt kích thước 1x1m được lắp đặt trong một buồng ván ép dùng 6 tấm gỗ 2,1x2,1m và nguồn tạo tiếng ồn (loa) được đặt cách cửa sổ một khoảng 2m. Cụm cửa sổ đặc biệt nói trên được các nhà khoa học trang bị 24 loa nhỏ cùng cảm biến và kết quả là có thể tạo ra được sóng âm ngược pha đủ mạnh để giảm độ ồn trong phòng xuống 10 decibel.

Kính cửa sổ bên trái trang bị cảm biến trong khi bên phải là dãy các loa dùng để tạo sóng âm ngược pha, khử tiếng ồn

Theo các nhà khoa học, việc kiểm soát hiệu quả nguồn tạp âm sẽ là mang đến khả năng chống ồn mọi vị trí trong phòng và bất kể là phòng rộng như thế nào. Bhan Lam - người lãnh đạo nhóm nghiên cứu cũng cho biết thêm rằng, cửa sổ cần phải được thiết kế lớn hơn để tận dụng công nghệ loa hiện nay. Vì theo ông, nếu như di chuyển các loa ra xa nhau, hiệu quả loại bỏ tạp âm có tần số cao nhất sẽ giảm. Các loa kích thước nhỏ cũng bị giới hạn về công suất và mức phản hồi dải tần thấp, ảnh hưởng ít nhiều đến khả năng tạo sóng âm ngược pha.

Hiện tại, nghiên cứu của nhóm ông Lam vẫn đang tiếp tục giải quyết vấn đề chống ồn cho các không gian mở, với nguồn tiếng ồn đến từ xa như máy bay chẳng hạn. Theo ông, loại hình lọc ồn này cần cơ chế kiểm soát tiếng ồn chủ động không gian và vẫn đang từng bước tiếp tục nghiên cứu.

QL