Basicamente, diminuindo o tom das ondas sonoras, Pesquisadores de engenharia da Universidade de Michigan desenvolveram uma maneira de desbloquear maiores quantidades de dados de campos acústicos do que nunca.

Essas informações adicionais podem aumentar o desempenho do sonar passivo e dos sistemas de ecolocalização para detectar e rastrear adversários no oceano, dispositivos de imagens médicas, sistemas de levantamento sísmico para localização de depósitos de petróleo e minerais, e possivelmente sistemas de radar também.

"Os campos acústicos são inesperadamente mais ricos em informações do que normalmente se pensa, "disse David Dowling, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da U-M.

Ele compara sua abordagem para resolver o problema da sobrecarga sensorial humana.

Sentado em uma sala com os olhos fechados, você teria poucos problemas em localizar alguém falando com você no volume normal sem olhar. As frequências da fala estão na zona de conforto para a audição humana.

Agora, imagine-se na mesma sala quando um alarme de fumaça disparar. Esse grito irritante é gerado por ondas sonoras em frequências mais altas, e no meio deles, seria difícil localizar a origem do grito sem abrir os olhos para obter informações sensoriais adicionais. A frequência mais alta do som do alarme de fumaça cria confusão direcional para o ouvido humano.

"As técnicas que meus alunos e eu desenvolvemos permitirão que praticamente qualquer sinal seja deslocado para uma faixa de frequência onde você não fique mais confuso, "disse Dowling, cuja pesquisa é financiada principalmente pela Marinha dos EUA.

Os sonares da Marinha em submarinos e navios de superfície lidam com um tipo semelhante de confusão enquanto procuram por navios na superfície do oceano e abaixo das ondas. A capacidade de detectar e localizar navios inimigos no mar é uma tarefa crucial para embarcações navais.

Matrizes de sonar são normalmente projetadas para gravar sons em faixas de frequência específicas. Sons com frequências mais altas do que a faixa pretendida de um array podem confundir o sistema; ele pode detectar a presença de um contato importante, mas ainda assim não conseguir localizá-lo.

Sempre que o som é gravado, um microfone assume o papel do ouvido humano, detectar a amplitude do som conforme ele varia com o tempo. Por meio de um cálculo matemático conhecido como transformada de Fourier, amplitude de som versus tempo pode ser convertida em amplitude de som versus frequência.

Com o som gravado traduzido em frequências, Dowling coloca sua técnica em prática. Ele combina matematicamente quaisquer duas frequências dentro da faixa de frequência registrada do sinal, para revelar informações fora desse intervalo em um novo, terceira frequência que é a soma ou diferença das duas frequências de entrada.

"Essa informação na terceira frequência é algo que tradicionalmente não tínhamos antes, " ele disse.

No caso do conjunto de sonar de um navio da Marinha, essas informações adicionais podem permitir que o navio ou ativo subaquático de um adversário seja localizado de forma confiável de mais longe ou com equipamento de gravação que não foi projetado para receber o sinal gravado. Em particular, rastrear a distância e a profundidade de um adversário a centenas de quilômetros de distância - muito além do horizonte - pode ser possível.

E o que é bom para a Marinha também pode ser bom para profissionais médicos que investigam áreas do corpo que são mais difíceis de alcançar, como dentro do crânio. De forma similar, Pesquisas sísmicas remotas que analisam a terra em busca de depósitos de petróleo ou minerais também podem ser melhoradas.

"A ciência do ultrassom biomédico e a ciência do sonar da Marinha são quase idênticas, "Disse Dowling." As ondas que estudo são escalares, ou longitudinal, ondas. As ondas eletromagnéticas são transversais, mas esses seguem equações semelhantes. Também, ondas sísmicas podem ser transversais e longitudinais, mas novamente eles seguem equações semelhantes.

"Há um grande potencial científico comum, e espaço para expandir essas ideias. "

O estudo está publicado na edição atual da Fluidos de revisão física .