En diminuant essentiellement la hauteur des ondes sonores, Des chercheurs en ingénierie de l'Université du Michigan ont mis au point un moyen de débloquer une plus grande quantité de données provenant des champs acoustiques que jamais auparavant.

Ces informations supplémentaires pourraient améliorer les performances des systèmes de sonar et d'écholocalisation passifs pour détecter et suivre les adversaires dans l'océan, appareils d'imagerie médicale, systèmes de prospection sismique pour la localisation de gisements pétroliers et minéraux, et peut-être aussi des systèmes radar.

"Les champs acoustiques sont étonnamment plus riches en informations qu'on ne le pense généralement, " a déclaré David Dowling, professeur au département de génie mécanique de l'U-M.

Il compare son approche à la résolution du problème de la surcharge sensorielle humaine.

Assis dans une pièce les yeux fermés, vous auriez peu de mal à localiser quelqu'un qui vous parle à un volume normal sans regarder. Les fréquences vocales se situent dans la zone de confort de l'audition humaine.

Maintenant, imaginez-vous dans la même pièce lorsqu'un détecteur de fumée se déclenche. Ce cri agaçant est généré par des ondes sonores à des fréquences plus élevées, et au milieu d'eux, il vous serait difficile de localiser la source du cri sans ouvrir les yeux pour obtenir des informations sensorielles supplémentaires. La fréquence plus élevée du son du détecteur de fumée crée une confusion directionnelle pour l'oreille humaine.

"Les techniques que mes étudiants et moi avons développées permettront à peu près n'importe quel signal d'être déplacé vers une gamme de fréquences où vous n'êtes plus confus, " dit Dowling, dont la recherche est principalement financée par la marine américaine.

Les réseaux de sonars de la marine sur les sous-marins et les navires de surface font face à un type de confusion similaire lorsqu'ils recherchent des navires à la surface de l'océan et sous les vagues. La capacité de détecter et de localiser les navires ennemis en mer est une tâche cruciale pour les navires de guerre.

Les réseaux de sonars sont généralement conçus pour enregistrer des sons dans des plages de fréquences spécifiques. Les sons avec des fréquences supérieures à la plage prévue d'un réseau peuvent perturber le système ; il peut être capable de détecter la présence d'un contact important mais toujours incapable de le localiser.

Chaque fois que le son est enregistré, un microphone prend le rôle de l'oreille humaine, détecter l'amplitude du son car elle varie dans le temps. Par un calcul mathématique connu sous le nom de transformée de Fourier, l'amplitude du son en fonction du temps peut être convertie en amplitude du son en fonction de la fréquence.

Avec le son enregistré traduit en fréquences, Dowling met sa technique à profit. Il combine mathématiquement deux fréquences quelconques dans la gamme de fréquences enregistrées du signal, pour révéler des informations en dehors de cette plage à un nouveau, troisième fréquence qui est la somme ou la différence des deux fréquences d'entrée.

"Cette information à la troisième fréquence est quelque chose que nous n'avions pas traditionnellement auparavant, " il a dit.

Dans le cas du réseau de sonars d'un navire de la Marine, que des informations supplémentaires pourraient permettre de localiser de manière fiable le navire ou l'équipement sous-marin d'un adversaire à une plus grande distance ou avec un équipement d'enregistrement qui n'a pas été conçu pour recevoir le signal enregistré. En particulier, suivre la distance et la profondeur d'un adversaire à des centaines de kilomètres, bien au-delà de l'horizon, pourrait être possible.

Et ce qui est bon pour la Marine peut aussi être bon pour les professionnels de la santé qui étudient les zones du corps les plus difficiles à atteindre, comme à l'intérieur du crâne. De la même manière, les relevés sismiques à distance qui parcourent la terre à la recherche de gisements de pétrole ou de minéraux pourraient également être améliorés.

"La science qui va dans les ultrasons biomédicaux et la science qui va dans le sonar de la Marine sont presque identiques, " dit Dowling. " Les ondes que j'étudie sont scalaires, ou longitudinale, vagues. Les ondes électromagnétiques sont transversales, mais ceux-ci suivent des équations similaires. Aussi, les ondes sismiques peuvent être à la fois transversales et longitudinales, mais encore une fois, ils suivent des équations similaires.

"Il y a beaucoup de terrain d'entente scientifique potentiel, et de l'espace pour développer ces idées."

L'étude est publiée dans l'édition actuelle de Liquides d'examen physique .