Genom att i huvudsak minska ljudvågornas tonhöjd, Ingenjörsforskare vid University of Michigan har tagit fram ett sätt att låsa upp större mängder data från akustiska fält än någonsin tidigare.

Att ytterligare information kan öka prestanda för passiva ekolod och ekolokationssystem för att upptäcka och spåra motståndare i havet, medicinsk bildbehandling, seismiska mätningssystem för lokalisering av olje- och mineralfyndigheter, och möjligen radarsystem också.

"Akustiska fält är oväntat rikare på information än man vanligtvis tror, "sa David Dowling, professor i U-M:s avdelning för maskinteknik.

Han liknar sitt tillvägagångssätt för att lösa problemet med mänsklig sensorisk överbelastning.

Sitter i ett rum med slutna ögon, du skulle ha lite problem med att hitta någon som talar till dig med normal volym utan att titta. Talfrekvenser ligger precis i komfortzonen för mänsklig hörsel.

Nu, föreställ dig själv i samma rum när ett brandvarnare går. Att irriterande skrik genereras av ljudvågor vid högre frekvenser, och mitt ibland dem, Det skulle vara svårt för dig att hitta källan till skrik utan att öppna ögonen för ytterligare sensorisk information. Den högre frekvensen av röklarmljudet skapar riktningsförvirring för det mänskliga örat.

"De tekniker som mina elever och jag har utvecklat gör att nästan vilken signal som helst kan flyttas till ett frekvensområde där du inte längre är förvirrad, sa Dowling, vars forskning främst finansieras av U.S. Navy.

Navy -ekolodserier på ubåtar och ytfartyg hanterar en liknande förvirring när de söker efter fartyg på havsytan och under vågorna. Möjligheten att upptäcka och lokalisera fiendens fartyg till sjöss är en avgörande uppgift för marinfartyg.

Ekolodserier är vanligtvis utformade för att spela in ljud i specifika frekvensområden. Ljud med frekvenser högre än en matris avsedda intervall kan förvirra systemet; den kan kanske upptäcka närvaron av en viktig kontakt men kan fortfarande inte hitta den.

Varje gång ljud spelas in, en mikrofon tar rollen som det mänskliga örat, att känna av ljudamplituden när den varierar i tid. Genom en matematisk beräkning som kallas en Fouriertransform, ljudamplitud kontra tid kan konverteras till ljudamplitud kontra frekvens.

Med det inspelade ljudet översatt till frekvenser, Dowling använder sin teknik. Han kombinerar matematiskt alla två frekvenser inom signalens inspelade frekvensområde, att avslöja information utanför det intervallet vid en ny, tredje frekvensen som är summan eller skillnaden mellan de två ingångsfrekvenserna.

"Denna information vid den tredje frekvensen är något som vi traditionellt inte har haft tidigare, " han sa.

När det gäller ett marinfartygs ekolod, att ytterligare information kan göra det möjligt för en motståndares fartyg eller undervattenstillgång att placeras på ett tillförlitligt sätt längre bort eller med inspelningsutrustning som inte var utformad för att ta emot den inspelade signalen. Särskilt, spåra avståndet och djupet av en motståndare från hundratals mil bort - långt bortom horisonten - kan vara möjligt.

Och det som är bra för marinen kan också vara bra för läkare som undersöker delar av kroppen som är svårast att nå, som inuti skallen. Liknande, fjärranslutna seismiska undersökningar som analyserar genom jorden och letar efter olja eller mineralfyndigheter kan också förbättras.

"Vetenskapen som går in på biomedicinsk ultraljud och vetenskapen som går in i marina ekolod är nästan identiska, "Sa Dowling." Vågorna som jag studerar är skalära, eller längsgående, vågor. Elektromagnetiska vågor är tvärgående, men de följer liknande ekvationer. Också, seismiska vågor kan vara både tvärgående och längsgående, men igen följer de liknande ekvationer.

"Det finns mycket potentiell vetenskaplig gemensam grund, och utrymme för att utöka dessa idéer. "

Studien publiceras i den aktuella upplagan av Fysiska granskningsvätskor .