Безэховая камера

редактировать

360-градусное изображение акустической безэховой камеры 360-градусное изображение электромагнитной безэховой камеры

An безэховая камера (безэховая означает «неотражающий, неотражающий, свободный от эха») - это комната, предназначенная для полного поглощения отражений звука или электромагнитных волн. Они также часто изолированы от волн, приходящих из их окружения. Эта комбинация означает, что человек или детектор слышат исключительно прямые звуки (без реверберирующих звуков), фактически имитируя пребывание внутри бесконечно большой комнаты.

Безэховые камеры - термин, придуманный американским экспертом по акустике Лео Беранеком, первоначально использовался исключительно для обозначения акустических безэховых камер. Недавно этот термин был расширен на безэховые радиочастотные камеры, которые устраняют отражение и внешний шум, вызванный электромагнитными волнами.

Безэховые камеры варьируются от небольших отсеков размером с бытовые микроволновые печи до таких больших, как авиационные ангары. Размер камеры зависит от размеров исследуемых объектов и частотных диапазонов.

Содержание
  • 1 Акустические безэховые камеры
    • 1.1 Полубезэховые и полубезэховые камеры
  • 2 Радиочастотные безэховые камеры
    • 2.1 Радиопоглощающий материал
    • 2.2 Эффективность по частоте
    • 2.3 Установка в экранированном помещении
    • 2.4 Размер камеры и ввод в эксплуатацию
    • 2.5 Эксплуатация
    • 2.6 Риски для здоровья и безопасности, связанные с безэховой камерой RF
  • 3 См. Также
  • 4 Ссылки
  • 5 Внешние ссылки
Акустические безэховые камеры
Минимизация отражения звуковых волн стенками безэховой камеры Тестирование наушников в Consumer Reports безэховой камере

Безэховые камеры обычно используются в акустике для проведения эксперименты в условиях номинального "свободного поля ", т.е. в свободном поле, что означает отсутствие отраженных сигналов. Вся звуковая энергия будет уходить от источника без отражения назад. Обычные эксперименты с безэховой камерой включают измерение передаточной функции громкоговорителя или направленности шумового излучения от промышленного оборудования. В целом внутри безэховой камеры очень тихо, с типичным уровнем шума в диапазоне 10–20 дБА. В 2005 году в лучшей безэховой камере было зафиксировано -9,4 дБА. В 2015 году безэховая камера на территории кампуса Microsoft побила мировой рекорд с показателем -20,6 дБА. Человеческое ухо обычно может улавливать звуки выше 0 дБА, поэтому человек в такой камере будет воспринимать окружающую среду как лишенную звука. Как ни странно, некоторым людям может не нравиться такая тишина, и они могут потерять ориентацию.

Механизм, с помощью которого безэховые камеры минимизируют отражение звуковых волн, падающих на их стены, выглядит следующим образом: На включенном рисунке - падающая звуковая волна I вот-вот ударится о стену безэховой камеры. Эта стенка состоит из серии клиньев W высотой H. После столкновения падающая волна I отражается в виде серии волн R, которые, в свою очередь, «отскакивают вверх и вниз» в воздушном зазоре A (ограниченном пунктирными линиями) между клиньями W. Такой отскок может создать (по крайней мере временно) картину стоячих волн в A. Во время этого процесса акустическая энергия волн R рассеивается за счет молекулярной вязкости воздуха, в частности, около угла C. Кроме того, при использовании вспененных материалов для изготовления клиньев во время взаимодействия волны со стенкой возникает другой механизм рассеивания. В результате, составляющая отраженных волн R вдоль направления I, которая выходит из зазоров A (и возвращается к источнику звука), обозначенная R ', заметно уменьшается. Хотя это объяснение является двумерным, оно является представительным и применимо к реальным трехмерным клиновым конструкциям, используемым в безэховых камерах.

Полубезэховые и полубезэховые камеры

Полные безэховые камеры стремитесь поглощать энергию во всех направлениях. Для этого все поверхности, включая пол, нужно покрыть звукопоглощающим материалом. Сетчатая решетка обычно устанавливается над полом, чтобы обеспечить поверхность, по которой можно ходить и размещать оборудование. Этот сетчатый пол обычно размещается на том же уровне пола, что и остальная часть здания, то есть сама камера простирается ниже уровня пола. Этот сетчатый пол амортизируется и плавает на впитывающих буферах, чтобы изолировать его от внешней вибрации или электромагнитных сигналов.

Напротив, полубезэховые или полубезэховые камеры имеют твердый пол, который действует как рабочая поверхность для поддержки тяжелых предметов, таких как автомобили, стиральные машины или промышленное оборудование, которые не могут поддерживаться сетчатая решетка в полноценной безэховой камере. Студии звукозаписи часто полубезэхны.

Различие между «полубезэховым» и «полубезэховым» неясно. В некоторых случаях они являются синонимами или используется только один термин. Другие применения различают один как имеющий идеально отражающий пол (создавая условия свободного поля с единственной отражающей поверхностью), а другой - как просто плоский необработанный пол. В других случаях их различают по размеру и характеристикам: одно из них, вероятно, представляет собой существующее помещение, оборудованное акустической обработкой, а другое - специально построенное помещение, которое, вероятно, больше и имеет лучшие безэховые характеристики.

Радиочастотное безэховое оборудование. камеры
Безэховая камера RF Большая врезная камера для безэховых испытаний EMC RF. Обратите внимание на оранжевые предупреждающие конусы для справки по размеру. F-16 Fighting Falcon в безэховой испытательной камере на базе ВВС Эглин

Внешний вид радиочастоты (RF) безэховая камера иногда похожа на акустическую безэховую камеру; однако внутренние поверхности безэховой камеры РЧ покрыты материалом , поглощающим излучение, (RAM) вместо акустически поглощающего материала. ВЧ безэховые камеры используются для тестирования антенн, радаров и обычно используются для размещения антенн для выполнения измерений антенны диаграмм направленности, электромагнитных помех.

ожидаемых характеристик ( усиление, эффективность, характеристики диаграммы направленности и т. д.) представляют собой основные проблемы при проектировании автономных или встроенных антенн. Конструкции становятся все более сложными: в одном устройстве используются различные технологии, такие как сотовая связь, WiFi, Bluetooth, LTE, MIMO, RFID и GPS.

Радиопоглощающий материал

RAM разработан и имеет форму, чтобы поглощать падающее радиочастотное излучение (также известное как неионизирующее излучение ) с максимальной эффективностью с максимально возможного количества падающих направлений. Чем эффективнее ОЗУ, тем ниже результирующий уровень отраженного радиочастотного излучения. Многие измерения в электромагнитной совместимости (ЭМС) и диаграммах направленности антенны требуют, чтобы паразитные сигналы, возникающие от испытательной установки, включая отражения, были незначительными, чтобы избежать риска возникновения ошибок измерения и неоднозначности.

Эффективность по частоте

Крупный план пирамидального RAM

Волны более высоких частот имеют более короткие длины волн и более высокую энергию, в то время как волны более низких частот имеют более длинные волны и меньшую энергию, согласно с соотношением λ = v / f {\ displaystyle \ lambda = v / f}\ lambda = v / f , где лямбда представляет длину волны, v - фазовая скорость волны и f {\ displaystyle f}f - частота. Чтобы экранировать определенную длину волны, конус должен иметь соответствующий размер, чтобы поглощать эту длину волны. Качество работы безэховой камеры RF определяется самой низкой испытательной частотой работы, при которой измеренные отражения от внутренних поверхностей будут наиболее значительными по сравнению с более высокими частотами. Пирамидальное ОЗУ наиболее поглощает, когда падающая волна находится под нормальным падением на внутреннюю поверхность камеры, а высота пирамиды приблизительно равна λ / 4 {\ displaystyle \ lambda / 4}\ lambda / 4 , где λ {\ displaystyle \ lambda}\ lambda - это длина волны свободного пространства. Соответственно, увеличение высоты пирамиды RAM для того же (квадрат ) базового размера улучшает эффективность камеры на низких частотах, но приводит к увеличению стоимости и уменьшению свободного рабочего объема, доступного внутри камеры определенный размер.

Установка в экранированном помещении

Безэховая радиочастотная камера обычно встраивается в экранированную комнату, спроектированная с использованием принципа клетки Фарадея. Это связано с тем, что для большинства радиочастотных испытаний, которые требуют наличия безэховой камеры для минимизации отражений от внутренних поверхностей, также требуются свойства экранированного помещения для ослабления нежелательных сигналов, проникающих внутрь и вызывающих помехи в тестируемом оборудовании и предотвращающих утечка в результате испытаний с проникновением наружу.

Размер камеры и ввод в эксплуатацию

При более низких частотах излучения для измерения дальнего поля может потребоваться большая и дорогая камера. Иногда, например, для измерения поперечного сечения радара, можно уменьшить масштаб тестируемого объекта и уменьшить размер камеры при условии, что длина волны тестовой частоты уменьшается прямо пропорционально путем тестирования на более высокой частоте.

РЧ безэховые камеры обычно проектируются в соответствии с электрическими требованиями одного или нескольких аккредитованных стандартов. Например, авиационная промышленность может испытывать оборудование для самолетов в соответствии со спецификациями компании или военными спецификациями, такими как MIL-STD 461 E. После постройки приемочные испытания выполняются во время ввода в эксплуатацию для подтверждения того, что стандарты действительно соблюдаются. Если они есть, на этот счет будет выдан сертификат. Камеру необходимо будет периодически проверять повторно.

Эксплуатационное использование

Конфигурации испытательного и вспомогательного оборудования, которые будут использоваться в безэховых камерах, должны открывать как можно меньше металлических (проводящих) поверхностей, так как они могут вызвать нежелательные отражения. Часто это достигается за счет использования непроводящих пластиковых или деревянных конструкций для поддержки испытуемого оборудования. Если металлические поверхности неизбежны, они могут быть покрыты частями RAM после настройки, чтобы минимизировать такое отражение, насколько это возможно.

Может потребоваться тщательная оценка того, следует ли размещать испытательное оборудование (в отличие от испытываемого оборудования) внутри или снаружи камеры. Обычно большая его часть находится в отдельном экранированном помещении, прикрепленном к основной испытательной камере, чтобы защитить ее как от внешних помех, так и от излучения внутри камеры. Кабели питания и тестового сигнала в испытательной камере требуют высококачественной фильтрации..

Оптоволоконные кабели иногда используются для сигнальных кабелей, поскольку они невосприимчивы к обычным радиопомехам и вызывают небольшое отражение внутри камеры.

Риски для здоровья и безопасности, связанные с безэховой камерой RF

Следующие риски для здоровья и безопасности связаны с безэховыми камерами RF:

  • Опасность радиочастотного излучения
  • Опасность возгорания
  • Люди, оказавшиеся в ловушке

Как правило, персоналу не разрешается находиться в камере во время измерения, так как это может не только вызвать нежелательные отражения от человеческого тела, но также может быть радиационная опасность для персонала, если испытания проводятся при высоких мощностях РЧ. Такие риски возникают из-за радиочастотного или неионизирующего излучения, а не из-за более высокой энергии ионизирующего излучения.

. Поскольку RAM хорошо поглощает радиочастотное излучение, падающее излучение будет генерировать тепло внутри RAM. Если это не может быть рассеяно должным образом, существует риск возникновения горячих точек, и температура RAM может подняться до точки возгорания. Это может быть опасно, если передающая антенна непреднамеренно окажется слишком близко к ОЗУ. Даже для довольно скромных уровней мощности передачи антенны с высоким коэффициентом усиления могут концентрировать мощность в достаточной степени, чтобы вызвать поток высокой мощности вблизи их апертур. Хотя недавно произведенный RAM обычно обрабатывается антипиреном для снижения таких рисков, их трудно полностью устранить. Нормы безопасности обычно требуют установки системы газового пожаротушения, включая дымовые извещатели.

См. Также
Ссылки
Внешние ссылки
На сайте Wikimedia Commons есть СМИ, относящиеся к Защитные помещения.
Последняя правка сделана 2021-06-11 01:55:23
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте