消聲室不僅是聲學(xué)測(cè)試的一個(gè)特殊實(shí)驗(yàn)室,而且是測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分,實(shí)際上它也是聲學(xué)測(cè)試設(shè)備之一,其聲學(xué)性能指標(biāo)直接影響測(cè)試的精度。消聲室分全消聲室和半消聲室。 房間的六個(gè)面全鋪設(shè)吸聲層的稱(chēng)為全消聲室,一般簡(jiǎn)稱(chēng)消聲室。房間的六個(gè)面中只在五個(gè)面或者四個(gè)面鋪吸聲層的,稱(chēng)為半消聲室。 消聲室的主要功能是為聲學(xué)測(cè)試提供一個(gè)自由聲場(chǎng)空間或半自由聲場(chǎng)空間。其吸聲處理是保證消聲室建成后取得良好的自由聲場(chǎng)性能的關(guān)鍵,大多采用具有強(qiáng)吸聲能力的吸聲尖劈或平板式薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)。
消聲室不僅是聲學(xué)測(cè)試的一個(gè)特殊實(shí)驗(yàn)室,而且是測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分,實(shí)際上它也是聲學(xué)測(cè)試設(shè)備之一,其聲學(xué)性能指標(biāo)直接影響測(cè)試的精度。 消聲室的主要用途是測(cè)試抗噪聲送、受話器的靈敏度、頻響和方向性等電聲性能。這種送、受話器的頻率范圍要保證語(yǔ)言通信清晰,一般為200—800Hz左右。
根據(jù)消聲室用途及原有房間條件,聲學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)如下:
( 1 )設(shè)計(jì)的消聲室為一間全消聲室,并要求設(shè)置工作地網(wǎng)。
( 2 )隔聲設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本底噪聲指標(biāo)。
( 3 )吸聲設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自由聲場(chǎng)指標(biāo),要求測(cè)量誤差在±1dB以?xún)?nèi),或者有測(cè)量聲源方向等特殊要求。
( 4 )消聲設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力學(xué)性能。
( 5)隔振設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)隔離全消聲室周?chē)a(chǎn)生的低頻振動(dòng)。
聲學(xué)混響室是一個(gè)能在所有邊界上全部反射聲能,并在其中充分?jǐn)U散,使形成各處能量密度均勻、在各傳播方向作無(wú)規(guī)分布的擴(kuò)散場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室。
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(chēng)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(gè)或多個(gè)機(jī)械式攪拌器,通過(guò)攪拌器的連續(xù)或者步進(jìn)式轉(zhuǎn)動(dòng)改變邊界條件,從而在腔室內(nèi)形成統(tǒng)計(jì)均勻、各向同性、隨機(jī)極化的場(chǎng)。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(jì)方案,這里做一簡(jiǎn)單介紹。
(1)擺動(dòng)墻(Moving Wall)式混響室。
1992年,Huang Yi等提出采用擺動(dòng)墻方案。由于混響室墻體的擺動(dòng),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(jì)算了擺動(dòng)墻混響室的品質(zhì)因數(shù)Q和場(chǎng)均勻性.并通過(guò)建模、仿真其對(duì)EUT進(jìn)行了測(cè)試,考察了擺動(dòng)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(duì)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(jì)算了帶有和不帶有漫射體的混響室內(nèi)電磁場(chǎng)的分布情況,結(jié)果表明漫射體改善了室場(chǎng)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(gè)小型混響室內(nèi)(1.8m×1.2 m×0.8m)采用波紋墻對(duì)場(chǎng)均勻性的影響,考察的頻率范同為150MHz~650MHz,實(shí)驗(yàn)分別在平面鋁墻和鋼波紋墻混響室內(nèi)進(jìn)行,對(duì)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(chǎng)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(guò)在測(cè)試中移動(dòng)天線的位置或控制天線陣中不同天線的發(fā)射信號(hào)的方法改變測(cè)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(cè)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(duì)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(lì)的電磁場(chǎng)分布公式,并提出了對(duì)稱(chēng)模與反對(duì)稱(chēng)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(chǎng),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(jì)算結(jié)果表明,用中心頻率為4GHz、帶寬為10MHz的線源激勵(lì)時(shí),場(chǎng)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(duì)敏感度測(cè)試的影響有待進(jìn)一步分析。在輻射發(fā)射測(cè)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(cè)試有待研究。
(6)不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)(或固有)混響室
1998年,F(xiàn)rank B.J.Leferink等設(shè)計(jì)了一種新型混響室,它沒(méi)有任何兩個(gè)墻面是平行的,只有一個(gè)壁面垂直于其他墻面,混響室的長(zhǎng)、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(méi)有使用機(jī)械攪拌器的情況下產(chǎn)生了統(tǒng)計(jì)均勻的電磁場(chǎng),使得測(cè)試時(shí)間相對(duì)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