Кіріспе
Эхосыз бөлме ("эхолық" дегені "шағылыстырмайтын" немесе "эхосыз" деген мағынаны білдіреді) – дыбыс немесе электромагниттік толқындардың шағылысуын немесе эхосын тоқтату үшін арнайы жасалған бөлме. Олар көбінесе сыртқы ортадан келетін энергиядан оқшауланады. Бұл мүмкіндік адамға немесе құрылғыға тек тікелей дыбыстарды (шағылысқан дыбыстарсыз) естуге мүмкіндік береді, нәтижесінде ашық кеңістікте сыртта болу сезімін тудырады. Анехоикалық камералар терминін американдық акустика маманы Лео Беренек енгізген. Соңғы кезде бұл термин радиожиіліктік (RF) және гидролокациялық эхосыз камераларға да қолданылатын болды, олар электромагниттік толқындардың шағылысуын және сыртқы шуды жояды. Анехоикалық камералардың көлемі шағын, үй шаруашылығындағы микротолқынды пештер сияқты кішкентай бөлімшелерден бастап, ұшақ ангарлары сияқты үлкен бөлмелерге дейін жетеді. Камераның мөлшері сыналып жатқан объектілердің өлшемдеріне және жиілік диапазонына байланысты.
An anechoic chamber (an echoic meaning "non reflective" or "without echoes") is a room designed to stop reflections or echoes of either sound or electromagnetic waves. They are also often isolated from energy entering from their surroundings. This combination means that a person or detector exclusively hears direct sounds (no reflected sounds), in effect simulating being outside in a free field. Anechoic chambers, a term coined by American acoustics expert Leo Beranek, were initially exclusively used to refer to acoustic anechoic chambers. Recently, the term has been extended to other radio frequency (RF) and sonar anechoic chambers, which eliminate reflection and external noise caused by electromagnetic waves. Anechoic chambers range from small compartments the size of household microwave ovens to ones as large as aircraft hangars. The size of the chamber depends on the size of the objects and frequency ranges being tested.
Акустикалық эхоаппараттар
Адамдар тұратын аймақтарда сынау мүмкін болмайтын, өте жоғары дыбыс деңгейін тудыратын динамиктерді сынауға мүмкіндік беру мақсатымен кейіннен эхоагрегаттық камера деп аталған қажеттілік пайда болды. Эхоагрегаттық камералар акустикада номиналды "еркін өріс" жағдайларында эксперименттер жүргізу үшін кеңінен қолданылады, мұндағы "еркін өріс" дегеніміз – ешқандай кері сигналдардың болмауы. Барлық дыбыс энергиясы көзден алыстап кетеді, ал кері шағылыспайды. Эхоагрегаттық камераларда жиі жүргізілетін эксперименттерге динамиктердің беру функциясын немесе өнеркәсіптік жабдықтардан таралатын шудың бағыттылығын өлшеу кіреді. Жалпы, эхоагрегаттық камераның ішкі кеңістігі өте тыныш болуы мүмкін, шу деңгейі әдетте 10–20 дБА аралығында болады. 2005 жылы ең жақсы эхоагрегаттық камера −9,4 дБА көрсеткішін тіркеді. 2015 жылы Microsoft кампусындағы эхоагрегаттық камера −20,6 дБА өлшемімен әлемдік рекордты жаңартты. Адамның құлағы әдетте 0 дБА жоғары дыбыстарды сезе алады, сондықтан мұндай камерадағы адам айналасын дыбыссыз деп қабылдайды. Кейбір адамдар мұндай үнсіздікті ұнатпайды және дезориентацияға ұшырауы мүмкін. Бұған қоса, клиндерді жасау үшін көбік материалдарын пайдалану кезінде толқын мен қабырға арасындағы өзара әрекеттесулер нәтижесінде қосымша ыдырау механизмі пайда болады. Нәтижесінде, I бағытындағы шағылған толқындардың R компоненті A саңылаулары арқылы шығып (дыбыс көзіне қайта оралады), R' деп белгіленеді, айтарлықтай төмендейді. Бұл түсіндірме екі өлшемді болғанымен, ол эхоагрегаттық камераларда қолданылатын нақты үш өлшемді клиндік құрылымдарға да қатысты және оларға қолданылады.
Жартылай анекхо және гемианекхо камералары
Толық эхоаты жоқ камералар барлық бағыттағы энергияны сіңіруге арналған. Мұны істеу үшін барлық беттер, еденді қоса алғанда, дұрыс пішінделген конустармен жабылуы керек. Еденге қадам басу және жабдықты орналастыру үшін еденнің үстіне әдетте торлы қоршау орнатылады. Бұл торлы еден әдетте ғимараттың қалған бөлігімен бір деңгейде орналасады, яғни камераның өзі еден деңгейінен төменге созылады. Бұл торлы еден сыртқы дірілдер мен электромагниттік сигналдардан оқшаулау үшін демпферлік буферлерде орналасқан және серпімді. Керісінше, жартылай эхосыз немесе гемиэхосыз камераларда ауыр заттарды, мысалы, автомобильдерді, кір жуғыш машиналарын немесе өнеркәсіптік жабдықты қолдау үшін жұмыс беті ретінде қызмет ететін қатты еден болады, мұндай заттарды толық эхосыз камерадағы торлы еден ұстай алмайды. Жазу студиялары көбінесе жартылай эхосыз болады. "Жартылай эхосыз" және "гемиэхосыз" терминдерінің арасындағы айырмашылық нақты емес. Кейбір жағдайларда олар синонимдер ретінде қолданылады немесе тек бір термин ғана қолданылады. Басқа жағдайларда біреуі идеалды түрде шағылыстыратын еденге ие (бір шағылыстыратын беті бар еркін өріс жағдайларын жасау), ал екіншісі қарапайым өңделмеген тегіс еденге ие деп ажыратылады. Тағы да басқа жағдайларда оларды өлшемдері мен өнімділігі бойынша ажыратады, біреуі акустикалық өңдеумен жабдықталған бөлме, ал екіншісі үлкен және жақсы эхоақұстық сипаттамалары бар арнайы салынған бөлме болып табылады.
Радиожиілік эхокамералар
Радиожиілік (RF) эхокамераның ішкі көрінісі кейде акустикалық эхокамераға ұқсас болады; алайда, радиожиілік эхокамерасының ішкі беттері акустикалық сіңіретін материалдың орнына сәулелерді сіңіретін материалмен (RAM) жабылады. Радиожиілік эхокамераларын қолдануға антенналар мен радарларды сынау кіреді, және олар көбінесе антенна сәулелену үлгілерін және электромагниттік кедергілерді өлшеу үшін антенналарды орналастыруға пайдаланылады. Жеке немесе енгізілген антенналарды жобалауда өнімділік талаптары (пайда, тиімділік, үлгі сипаттамалары және т.б.) басты қиындықтарды құрайды. Құрылымдар ұялы байланыс, WiFi, Bluetooth, LTE, MIMO, RFID және GPS сияқты бірнеше технологияларды біріктіру арқылы күннен-күнге күрделенуде.
Радиацияны сіңіретін материал
RAM мүмкіндігінше көп бағыттан келетін RF сәулеленуін (иондаушы емес сәулелену деп те аталады) барынша тиімді сіңіру үшін жасалған және қалыптастырылған. RAM неғұрлым тиімді болса, соғұрлым аз RF сәулелену кері шағылысады. Электромагниттік үйлесімділік (ЭМҮ) және антенналық сәулелену сипаттамаларын өлшеу кезінде, сынақ құрылғысынан туындайтын, шағылыстарды қоса алғанда, қате сигналдар өлшеу қателіктері мен күмәнділіктің алдын алу үшін ескерілмейтіндей болуы керек.
Жиілік бойынша тиімділік
Жоғары жиілікті толқындардың толқын ұзындығы қысқарақ болып, энергиясы жоғары, ал төмен жиілікті толқындардың толқын ұзындығы ұзын болып, энергиясы төмен болады. Бұл қатынас бойынша: λ – толқын ұзындығын, v – толқынның фазалық жылдамдығын, f – жиілікті көрсетеді. Белгілі бір толқын ұзындығынан қорғану үшін конус сол толқын ұзындығын сіңіре алатын тиісті өлшемде болуы керек. РК эхосыз камераның жұмыс сапасы оның ең төменгі сынақ жиілігімен анықталады, онда ішкі беттерден өлшенген шағылыстар жоғары жиіліктерге қарағанда маңыздырақ болады. Пирамидалық СҚЖ (көбіксіз радиожұту материал) толқын тікелей камераның ішкі бетіне түскенде және пирамида биіктігі бос кеңістіктегі толқын ұзындығына шамамен тең болғанда ең көп сіңіреді (λ). Сондықтан, бірдей (төртбұрышты) негізді СҚЖ пирамидасының биіктігін арттыру камераның төмен жиіліктердегі тиімділігін жақсартады, бірақ бұл шығындарды арттырады және белгілі бір өлшемдегі камераның ішіндегі қол жетімді кедергісіз жұмыс көлемін азайтады.
Қалқалы бөлмеге орнату
РК эхоалық камерасы әдетте Фарадей клеткасы принципі бойынша жасалған экрандалған бөлмеге орнатылады. Бұл қажеттілік туындайды, себебі ішкі беттерден келетін шағылыстарды азайту үшін эхоалық камера талап ететін көптеген РК сынақтары, сонымен қатар, сыналатын құралдарға кедергіс келтіретін және сынақтардың сыртқа таралуын болдырмайтын қажетсіз сигналдарды басу үшін экрандалған бөлменің қасиеттерін де қажет етеді. Пирамидалық RAM сіңіргішін аддитивтік өндіріс арқылы да құрастыруға болады, бұл сіңіру тиімділігін арттыру мақсатында ішкі құрылымдарды зерттеуге мүмкіндік береді.
Камераның көлемі және іске қосу
Төмен жиілікті сәулелендіруде алыс өріс өлшеуіне үлкен және қымбат камера қажет болуы мүмкін. Кейде, мысалы, радарлық көлденең қима өлшеулер үшін, сыналып жатқан нысанды кішірейтуге және толқын ұзындығын жоғары жиілікте сынау арқылы пропорционалды түрде азайтуға болатындықтан, камераның мөлшерін кішірейтуге болады. RF эхосыз камералар әдетте бір немесе бірнеше аккредиттелген стандарттардың электр талаптарына сәйкес жобаланады. Мысалы, авиация өнеркәсібі ұшақтарға арналған жабдықты компаниялық талаптарға немесе MIL STD 461E сияқты әскери стандарттарға сәйкес сынауы мүмкін. Салынғаннан кейін, стандарттарға сәйкес келетінін растау үшін іске қосылған кезде қабылдау сынақтары жүргізіледі. Егер олар сәйкес келсе, тиісті сертификат беріледі. Камера мерзімікпен қайта сынақтан өтуі керек.
Операциялық пайдалану
Эхокамераларда қолданылатын сынақ және қосалқы жабдықтардың конфигурациясы мүмкіндігінше аз металл (өткізгіш) беттерді көрсетуі керек, себебі олар қажетсіз шағылысуларға себеп болуы мүмкін. Көбінесе бұл, сыналатын жабдықты ұстау үшін өткізгіш емес пластик немесе ағаш конструкцияларын пайдалану арқылы қол жеткізіледі. Егер металл беттерін болдырмау мүмкін болмаса, оларды орнатудан кейін мүмкіндігінше шағылысуды азайту үшін RAM материалдарымен жабуға болады. Сынақ жабдығын (сыналатын жабдықтан өзгеше) камераның ішінде немесе сыртында орналастыру қажеттігін мұқият бағалау қажет болуы мүмкін. Әдетте, оның көп бөлігі негізгі сынақ камерасына жалғасқан, сыртқы кедергілерден және камера ішіндегі сәулеленуден қорғайтын жекеленген экрандалған бөлмеде орналасады. Сынақ камерасына электр қуатын және сынақ сигналдарын жеткізуге арналған кабельдерге жоғары сапалы сүзгілер қажет. Сигналдық кабельдер үшін кейде оптикалық талшықтар қолданылады, себебі олар кәдімгі радиожиілікті кедергілерге (RFI) төзімді және камера ішінде аз шағылысу тудырады.