Komora bezechowa

Komora bezechowa (ang. anechoic chamber) to pomieszczenie skonstruowane specjalnie do pomiarów akustycznych, tak aby symulować warunki pola swobodnego. W tym celu wszystkie ściany komory bezechowej pokryte są materiałami pochłaniającymi. Materiały pochłaniające w komorach bezechowych zwykle mają postać ostrych, długich klinów wykonanych z wełny mineralnej, waty szklanej lub pianki akustycznej. Najczęściej spotyka się kliny w kształcie, który opracował Leo Beranek na Harvardzie w latach 1940-tych. Ponieważ ustroje pochłaniające muszą pokrywać także podłogę pomieszczenia, to zazwyczaj w komorze bezechowej rozciągnięta jest siatka, po której można się wewnątrz poruszać. Oprócz wysokiego pochłaniania dźwięku przez ściany, drugim kluczowym wymaganiem jest wysoka izolacyjność komory, aby dźwięki z zewnątrz nie zakłócały pomiarów.

Komory bezechowe mają szeroki zakres zastosowań. W szczególności są wykorzystywane do badania promieniowania źródeł dźwięku (na przykład częstotliwościowych charakterystyk przenoszenia głośników i zestawów głośnikowych) oraz do badań psychoakustycznych.

Jakość komory bezechowej wyznaczają głównie dwa parametry. Poziom tła akustycznego pokazuje na ile skuteczna jest izolacja od dźwięków z zewnątrz. Natomiast dolna częstotliwość graniczna daje pojęcie o skuteczności tłumienia fal akustycznych w komorze. W roboczym zakresie częstoliwości współczynnik pochłaniania powinien wynosić powyżej 99%.

Wytłumienie najniższych częstotliwości jest trudne do osiągnięcia. Przyjmuje się, że do skutecznego pochłonięcia fali akustycznej kliny wykonane z materiału tłumiącego powinny mieć wysokość co najmniej 1/4 długości padającej fali. Pomiar pełnego pasma akustycznego do 20Hz wymaga bardzo dużej objętości komory oraz bardzo dużej wielkości klinów. Nawet dobrej jakości komory mają dolną częstotliwość graniczną rzędu 70-90Hz.

W ograniczonym zakresie możliwe jest też wykonywanie pomiarów dla częstotliwości poniżej dolnej częstotliwości granicznej komory. Wymaga to jednak skalibrowania pomiaru dla określonych pozycji źródła i mikrofonu oraz dla określonej charakterystyki kierunkowej źródła.

Dla uzyskania wysokiej izolacji od otoczenia potrzebne są odpowiednie techniki budowalne. Typowo stosuje się masywne, ciężkie ściany, materiały tłumiące wokół komory oraz specjalne sposoby posadowienia całej konstrukcji. Komora bezechowa może się opierać na zestawie wibroizolatorów lub na grubej warstwie piasku. Stosuje się specjalne drzwi zapewniające wysoką izolacyjność. Także sposób wykonania przepustów kablowych do komory musi uwzględniać potrzebę wysokiej izolacyjności.

W komorach bezechowych często spotyka się specyficzne elementy wyposażenia takie jak:
- punktowe wsporniki pozwalające ułożyć tymczasową podłogę
- manipulator pomiarowy
- wyciągarka
- stół obrotowy
Wszelkie dodatkowe wyposażenie komory musi być zaprojektowane z uwzględnieniem minimalizacji odbić.

Dobrej jakości komora bezechowa jest kosztowna. Z tego względu ilość budowanych komór jest nieduża. Niewielu producentów zestawów głośnikowych dysponuje komorami bezechowymi. Najlepsze komory są z reguły budowane w ośrodkach akademickich lub badawczych.

Spotyka się też mniejsze komory bezechowe, które mają ograniczone zakresy zastosowań lub też są wykorzystywane do badania obiektów w zmniejszonej skali.

Osoby przebywające w komorze bezechowej generalnie odczuwają wrażenie dyskomfortu spowodowane brakiem bodźców akustycznych.

Komory bezechowe w Polsce

Jedną z najlepszych komór bezechowych w Polsce dysponuje Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie. Według informacji uzyskanych z Laboratorium Akustyki Technicznej AGH (strona internetowa: www.lat.agh.edu.pl) podstawowe parametry komory są następujące:
- dolna częstotliwość graniczna: nie wyższa niż 80Hz
- wymiary zewnętrzne: 10,39 x 10,17 x 9,7 m
- wymiary wewnętrzne bez klinów: 9,64 x 9,60 x 9,12 m
- wymiary wewnętrzne z klinami: 7,34 x 7,20 x 6,65 m
- przestrzeń robocza: 6,90 x 7,20 x 6,65 m
- grubość ścian: 250 mm
- grubość stropu i podłogi: 300 mm
Poziom tła akustycznego wynosi w ciągu dnia około 0dB(A). Poziom tła w nocy to -2dB(A), czyli najniższa wartość jaką jest w stanie zmierzyć wykorzystany przez LAT AGH specjalny niskoszumowy system mikrofonowy - niewykluczone, że rzeczywisty poziom tła w nocy jest jeszcze niższy. W komorze AGH zastosowano 7700 klinów wykonanych z wełny mineralnej. Szczegóły wykonania klinów są tajemnicą Laboratorium. Pojedynczy klin ma wysokość 1200 mm a jego podstawa to kwadrat o boku 240 mm.

Komora bezechowa AGH w Krakowie po modernizacji w 2014 roku. fot. Laboratorium Akustyki Technicznej AGH

Komory bezechowe znajdują się też w:
- Gdańsku (Instytut Łączności),
- Łodzi (Oddział Techniki Cieplnej ITC),
- Nowym Kisielinie koło Zielonej Góry (Park Naukowo-Technologiczny Uniwersytetu Zielonogórskiego),
- Poznaniu (Uniwersytet im. Adama Mickiewicza),
- Warszawie (Politechnika Warszawska, objętość komory ok. 250 m3, częstotliwość odcięcia ok. 110 Hz, poziom tła nieprzekraczający 20 dB(A), kliny o długości 65 cm wypełnione watą szklaną w otulinie z płótna szklanego).

Największa komora bezechowa w Polsce była wybudowana w latach 1970-tych we Wrześni w firmie Tonsil. Spłonęła ona w 2013 roku. Przed pożarem była ona już nieczynna.