消聲室的性能是否符合使用要求,一般用檢定自由場的方法來檢驗,即點(diǎn)聲源在其中產(chǎn)生的聲壓應(yīng)與到聲源的距離成反比,實(shí)測聲場與理想自由場的偏差,是用以衡量消聲室性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)。在一般的聲學(xué)測試中,要求此偏差不大于±1dB;對于傳聲器校準(zhǔn),則要求在校準(zhǔn)距離附近此偏差不大于±0.1dB。
消聲室除了應(yīng)滿足自由場的要求外,還要求有較低的本底噪聲。故在消聲室與基礎(chǔ)之間,還需采取一定的隔振措施。
對于次進(jìn)入消聲室的人來說,在這里面實(shí)在是太不習(xí)慣了,和外界的聽覺感觸完全不一樣,擊掌說話沒有任何回聲,走動時衣褲摩擦的聲音卻前所未有的清晰,在不說不動的情況下這里安靜的似乎能聽到自己血液流淌的聲音。在這種極度安靜的環(huán)境下,次接觸消聲室的人都會馬上感覺到孤獨(dú)和輕微的恐懼。
消聲室的校準(zhǔn)原先只在國家標(biāo)準(zhǔn)GB6882或ISO3745《聲學(xué)—噪聲源聲功率級的測定—消聲室和半消聲室精密法》中的附錄A規(guī)定了測試聲場地校準(zhǔn)程序。2006年發(fā)布了JJF1147—2006《消聲室和半消聲室聲學(xué)特性校準(zhǔn)規(guī)范》詳細(xì)地規(guī)定了消聲室和半消聲室聲學(xué)特性地確定和評價。
消聲室主要技術(shù)指標(biāo)有兩項:①自由聲場的頻率范圍和空間范圍 [1] ;②本底噪聲。
本底噪聲地測量相對比較簡單,一般是在消聲室或半消聲室內(nèi)選擇3 ~5個測點(diǎn),依次測量各測點(diǎn)處的聲壓級和1 /1 倍頻帶聲壓級,取相應(yīng)的算術(shù)平均值作為該房間的本底噪聲級。
自由聲場的頻率范圍和空間范圍測量過程是將傳聲器按選定的路徑向吸聲壁面方向移動至下一個測點(diǎn),測點(diǎn)之間的距離相等并不大于0.1 m,終的測點(diǎn)與吸聲壁面的距離應(yīng)不大于0.75 m,每條測量路徑上的測點(diǎn)數(shù)不少于10個。依次測量各選定路徑所有測點(diǎn)上的聲壓級。
電波混響室技術(shù)研究的早期,在電磁兼容性測試技術(shù)中引人混響室測試平臺的初衷主要是混響室可以利用較小的功率輸入獲得強(qiáng)輻射場。
由于電波混響室提供的電磁環(huán)境具有以下特性:空間均勻,室內(nèi)能量密度各處一致;各向同性,在所有方向的能量流是相同的;隨機(jī)極化,所有的波之間的相角以及它們的極化是隨機(jī)的。所以混響室可用于多種涉及輻射場的測量其中包括:
l 輻射抗擾度和輻射發(fā)射測量。在混響室內(nèi)可形成各向同性、均勻的場,因而特別適合進(jìn)行輻射抗擾度測量,尤其是對于大型的EUT
l 屏蔽效能測量。對屏蔽襯墊、屏蔽材料的屏蔽效能測量的特點(diǎn)是在大的混響室內(nèi)設(shè)置另外一個較小的屏蔽殼體,并在此殼體內(nèi)對由屏蔽材料泄漏進(jìn)入的場也進(jìn)行模攪拌,并分別接收混響室中及屏蔽殼體內(nèi)電磁場的功率,從而求得屏蔽效能。
l 天線效率測量。在天線參數(shù)測量中,天線效率的測量是比較困難的。這主要是由于測量一付天線在全部立體角范圍內(nèi)輻射的總功率是十分困難的。因為任何一付實(shí)用的天線都不可能是完全全向的,不同立體角的輻射功率密度也是不同的。但這些困難在混響室測量中不復(fù)存在。
在無線通信領(lǐng)域,利用電波混響室的多反射形成的漫射場模擬無線通信中的多入多出環(huán)境。其研究內(nèi)容較多,比如汽車內(nèi)部的超寬帶通信等。
目前,應(yīng)用多、標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可、運(yùn)行比較可靠的電波混響室是機(jī)械攪拌式混響室,又稱模式攪拌式混響室(Mode Stirred Reverberation Chamber),它是在高反射腔體內(nèi),安裝一個或多個機(jī)械式攪拌器,通過攪拌器的連續(xù)或者步進(jìn)式轉(zhuǎn)動改變邊界條件,從而在腔室內(nèi)形成統(tǒng)計均勻、各向同性、隨機(jī)極化的場。此外,在混響室的研究中,不少學(xué)者提出了其他一些也能實(shí)現(xiàn)電磁混響的設(shè)計方案,這里做一簡單介紹。
(1)擺動墻(Moving Wall)式混響室。
1992年,Huang Yi等提出采用擺動墻方案。由于混響室墻體的擺動,使室內(nèi)體積不斷變化.從而連續(xù)改變空腔的諧振條件而達(dá)到混響的目的,但這種裝置的實(shí)際實(shí)現(xiàn)有一定困難。2002年,N.K.Kouveliotis等用FDTD方法仿真計算了擺動墻混響室的品質(zhì)因數(shù)Q和場均勻性.并通過建模、仿真其對EUT進(jìn)行了測試,考察了擺動墻混響室產(chǎn)生混響的性能。
(2)漫射體式混響室。
1997年,M.Petirsch等提出將建筑聲學(xué)中對聲波反射的Schroeder漫射體用于改善混響室內(nèi)電磁波的諧振,并用數(shù)值方法分別計算了帶有和不帶有漫射體的混響室內(nèi)電磁場的分布情況,結(jié)果表明漫射體改善了室場內(nèi)的均勻性。
(3)波紋墻式混響室。
1998年,E.A.Godfrey等提出了一種波紋墻的混響室結(jié)構(gòu)方案,并探討了在一個小型混響室內(nèi)(1.8m×1.2 m×0.8m)采用波紋墻對場均勻性的影響,考察的頻率范同為150MHz~650MHz,實(shí)驗分別在平面鋁墻和鋼波紋墻混響室內(nèi)進(jìn)行,對比兩種條件下的數(shù)據(jù)結(jié)果表明,波紋墻有利于改善混響室內(nèi)的場均勻性。
(4)源攪拌混響室。
1992年,Y.Huang和D.J.Edwards提出源攪拌的方法。它通過在測試中移動天線的位置或控制天線陣中不同天線的發(fā)射信號的方法改變測試中源的位置,達(dá)到混響的目的。它的基本原理是改變混響室中各本征模的權(quán)重因子。這種方法由于不用機(jī)械攪拌器,使得測試空間增大,而且還能改善混響室的低頻性能,所以至今仍有人對之進(jìn)行研究,這些研究用本征函數(shù)疊加的方法推導(dǎo)了混響室有源激勵的電磁場分布公式,并提出了對稱模與反對稱模發(fā)射的方法(即源攪拌方法),從理淪上證實(shí)了利用源攪拌實(shí)現(xiàn)混響的可行性,一定條件下在低模狀態(tài)下可獲得均勻場,并且模擬的結(jié)果證實(shí)了數(shù)據(jù)推導(dǎo)的正確性,為混響室在低于可用頻率的分析提供了可行的方法。
(5)頻率攪拌混響室
1994年,David A.Hill提出頻率攪拌的方法。其二維的數(shù)值計算結(jié)果表明,用中心頻率為4GHz、帶寬為10MHz的線源激勵時,場的均勻性很好,其三維分布情況還有待進(jìn)一步分析。此外,非零帶寬對敏感度測試的影響有待進(jìn)一步分析。在輻射發(fā)射測試中,由于不能控制受試設(shè)備(EUT)的頻譜,是否還能用頻率攪拌的方法進(jìn)行測試有待研究。
(6)不對稱結(jié)構(gòu)(或固有)混響室
1998年,F(xiàn)rank B.J.Leferink等設(shè)計了一種新型混響室,它沒有任何兩個墻面是平行的,只有一個壁面垂直于其他墻面,混響室的長、寬、高尺寸不成比例,且在室內(nèi)某些位置安裝了漫射體。研究結(jié)果表明,其在沒有使用機(jī)械攪拌器的情況下產(chǎn)生了統(tǒng)計均勻的電磁場,使得測試時間相對于機(jī)械攪拌混響室而言大幅度減少。S.Y.Chung等還考察了“Schroeder diffuser”和“Rand