Laat de stilte binnen, zet het raam open

Natuurkunde Net als koptelefoons zouden ook slaapkamerramen noise-cancelling kunnen hebben, om storend geluid te doven.

Geluid van vliegtuigen zou met het systeem van de Singaporese onderzoekers geweerd kunnen worden.
Geluid van vliegtuigen zou met het systeem van de Singaporese onderzoekers geweerd kunnen worden. Foto Olivier Middendorp

Als het ’s avonds afkoelt na een warme zomerse dag is het fijn om je ramen open te zetten zodat frisse lucht naar binnen waait. Maar met de verkoeling komt vaak ook een hoop herrie mee, vooral als je in een stad woont. Het geraas van verkeer, een langsrijdende trein of een laag overkomend vliegtuig. De keus is tussen verkoeling en herrie.

Onderzoekers van de Nanyang Technological University in Singapore werken nu aan een oplossing. In Scientific Reports presenteren ze een ontwerp dat de frisse lucht naar binnen laat maar het geluid van buiten met de helft vermindert.

Frame met 24 luidsprekers

Het apparaat is nog niet erg praktisch. Het bestaat uit een frame met 24 luidsprekers van elk 4,5 centimeter groot die in acht rijen onder elkaar zijn gemonteerd. Dit frame plaats je in je raamkozijn. Aan de buitenkant steekt een stok van ongeveer een meter lang naar buiten. Daarop zit een microfoontje dat het omgevingsgeluid opvangt en het doorgeeft aan het systeem.

De luidsprekertjes produceren vervolgens een ‘antigeluid’ dat dezelfde frequentie heeft als het omgevingsgeluid, maar waarvan de geluidsgolven omgekeerd zijn. Waar de geluidsgolf een piek heeft, heeft het antigeluid een dal en omgekeerd. Zo dooft het antigeluid het binnenkomende omgevingsgeluid gedeeltelijk uit. Omdat dit geluid uit een waaier van verschillende frequenties en volumes bestaat is het lastig om alles perfect uit te doven.

Dit wordt ook gebruikt in vliegtuigen en auto’s

Bhan Lam onderzoeker

„Deze vorm van geluidswering wordt ook gebruikt in vliegtuigen en auto’s”, mailt eerste auteur Bhan Lam. „Daar is het meestal gericht op een specifiek geluid, zoals van de motoren.” De meest populaire toepassing van deze techniek zijn de populaire ruisonderdrukkende (noise-cancelling) koptelefoons, voor sommigen een uitkomst tijdens het thuiswerken de afgelopen maanden. Het verschil is dat koptelefoons op korte afstand uitdoven; van koptelefoon tot oor. Het systeem van Lam en zijn collega’s probeert geluid op enkele meters afstand uit te doven, zodat het in de hele kamer stiller is.

Nagebouwde kamer

De onderzoekers hebben hun antigeluidapparaat getest in het lab in een nagebouwde kamer van 4,4 vierkante meter met een schuifraam. In het open raam plaatsten ze het frame met de luidsprekers. Buiten, op twee meter afstand van het raam, bracht een luidspreker eerder opgenomen stadsgeluiden ten gehore. In de kamer maten microfoons het binnenkomende geluid met en zonder antigeluid uit het luidsprekerframe. Het systeem bleek vooral het geluid van verkeer, treinen en vliegtuigen flink te verminderen. Dit nam af van gemiddeld 60 decibel naar 50 decibel. Omdat decibel een logaritmische schaal is komt dat neer op een tien keer lagere geluidsintensiteit

Geluid met lage frequenties (lage tonen) wordt het minst uitgedoofd. „Dit komt door het formaat van de luidsprekers”, legt Lam uit. „De kleine luidsprekers kunnen geen geluid met lage frequenties produceren. Maar met betere materialen zouden we dit nog wat kunnen verbeteren.”

Zelf zou Lam de luidsprekers graag thuis installeren, maar niet in de huidige vorm. „Dit is een logge proefopstelling. Binnenkort hopen we het te optimaliseren en in een echt huis te testen.”