Antecedentes históricos del CAR (Control Activo de Ruido)
La aplicación del principio de interferencia destructiva para conseguir zonas de silencio fue ya concebido por Lord Rayleigh en 1877 (van Overbeek, 1993) usando dos diapasones como fuentes primaria y secundaria, Sin embargo, el primero que pensó en las posibilidades de este principio para controlar el ruido fue Paul Lueg, en 1933, un científico alemán que llegó a patentar la idea tanto en Alemania como en Estados Unidos (Guicking, 1990). La siguiente figura reproduce los esquemas en la patente americana de Lueg En estos esquemas se observan ya bosquejados los fundamentos básicos del CAR: interferencia destructiva y absorción activa, Reproducimos a continuación algunas de las ideas de Lueg (traducción libre):
Captando el ruido con uno o varios micrófonos, amplificando convenientemente esta señal eléctrica, y alimentando con ésta uno o varios altavoces, se puede generar un campo secundario, en oposición de fase, que cancele un campo primario. En el caso de un tubo, el cambio de fase se puede conseguir posicionando adecuadamente el micrófono y el altavoz. En problemas tridimensionales se pueden crear zonas de silencio alrededor de la posición de los altavoces, se pueden diseñar barreras activas en las aperturas de puertas y ventanas, y se pueden construir paredes vibrantes para conseguir habitaciones silenciosas. También se pueden cancelar los ecos molestos en salas de música y teatros, reducir selectivamente ciertas frecuencias y ajustar la calidad acústica de las salas de acuerdo a unos criterios específicos, o reducir el ruido de las máquinas de escribir.
Las ideas de Lueg, espectacularmente clarividentes, no encontraron aplicaciones prácticas hasta los años 50. Olson y May (1953) desarrollaron un sistema activo que, en la terminología actual, se trata de un controlador feedback, aplicable a la reducción local del ruido. El sistema de Olson y May, que ellos denominaron un absorbente electrónico, figura siguiente (a), consistía en un resonador de HeImholtz, con un sistema micrófono altavoz a la entrada, y con material absorbente en la pared interna opuesta. Presentaron resultados experimentales, donde se observaban cancelaciones de entre 10 y 25 dB en una banda de tres octavas, en el margen de baja frecuencia, figura siguiente (b). La eficacia de este absorbente activo dependía de la separación entre el micrófono de error y el altavoz. Como se observa en la figura siguiente (c), la cancelación es tanto mayor cuanto más próximos están el micrófono y el altavoz. Olson y May sugirieron aplicaciones tales como la reducción del ruido en la posición de las cabezas de los pasajeros de coches y aviones, o en los puestos de trabajo de una cadena de montaje industrial. El micrófono y el altavoz eran de diseño propio. El micrófono convertía las vibraciones del diafragma en una corriente de electrones en un tubo de vacío, y el altavoz reducía al máximo el cambio de fase en baja frecuencia. Era este cambio de fase el que limitaba la aplicación del sistema a frecuencias por encima de unos 30 Hz.