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Elemente zur Optimierung der Raumakustik Ideen und deren praktische Umsetzung

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  #1  
Alt 27.03.2011, 21:33
matze81479 matze81479 ist offline
 
Registriert seit: 05.12.2009
Beiträge: 328
Standard Helmholtz-Resonator 89 Hz

Hallo,

ich würde gerne einen Helmholtz-Resonator zur Bedämpfung der Mode bei 89 Hz bauen. Dabei stieß ich auf folgende Probleme bzw. Fragen:

(1) Die gängigen Online-Rechner funktionieren nur für 1 Öffnung, oder gibt es einen Rechner für HH-Resonatoren mit mehreren Löchern?

(2) Wenn ich eine Kiste mit 40x40x40cm baue, die Frontplatte aus doppelten 22mm MDF (also 44mm) mache und der Durchmesser der Öffnung 22cm beträgt, komme ich laut Online-Rechner von mh-audio.nl ziemlich genau auf die 89Hz fres, flow=66,85Hz und fhigh=112,03Hz, und k=0,363 (room corner). Hmmm, nur ehrlich gesagt kann ich mir nicht so recht vorstellen, dass das Teil effizient wirken soll, wenn fast die halbe Front mit so ner Riesen-Öffnung versehen ist?!?!

(3) Wenn ich eine größere Tunnellänge nehme, komme ich ruckzuck auf k-Werte von 0,6 oder größer. Ist das dann schlecht und eher kontraproduktiv?

(4) Der einzige mir bekannte Rechner für HH-Resonatoren mit mehreren Löchern ist die Excel-Tabelle des Buchs "Studio Akustik". Wenn ich dort ne Kiste von 53x53x53cm und 4,4cm Tunnellänge baue, brauche ich für 88Hz ganze 4 Öffnungen mit 12cm Durchmesser. Da schaut die Front auch wieder wie Schweizer Käse aus. Kann das funktionieren? Q und k sind dort leider auch nicht angegeben ...

Kann mir jemand helfen? Ach so, die Bandbreite sollte so ca. 10-20 Hz betragen.

Gruß
Matthias
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  #2  
Alt 30.03.2011, 15:51
jakob jakob ist offline
Administrator
 
Registriert seit: 02.12.2007
Beiträge: 973
Standard

@ matze81479,

für eine ganz genaue Antwort muß ich einiges an Literatur wälzen, aber vorab kann ich ein paar generelle Dinge dazu sagen.

Ich kenne bislang ebenfalls keinen Rechner für mehrere Öffnungen, was mE an der zunehmenden Komplexität aufgrund der abhängigen Variablen liegt.

Was die Frage 2) angeht liegst du mit deiner Vermutung absolut richtig, denn mit zunehmender Öffnung verwandelt sich das Teil im Grenzfall einfach zu einer offenen Kiste mit eingebrachtem Dämpfungsmaterial, d.h. vom eigentlichen Resonatoreffekt bleibt immer weniger übrig, es wird immer mehr ein Mittel/Hochtonabsorber mit Hochpassfunktion der Absorbtion.
In deinem Beispiel läge die Öffnung bei ~24% , wodurch nur noch ein schwach ausgebildeter Resonanzeffekt auftritt.

Auch in Bezug auf die Störung der Strömung in der Resonatoröffnung durch andere Frequenzen ist es sinnvoll, die Öffnung(en) eher klein zu wählen.

In deinem Fall ist die angestrebte Bandbreite eher klein also muß Q groß werden.

Q wird größer mit dem Volumen des Resonators und günstigem Verhältnis zwischen Portlänge/Portoberfläche, was als kubischer Term eingeht.

Es gibt zu viele Parameter, um wirklich exakt vorherzuberechnen, wie der Resonator sich verhalten wird.
Deshalb würde ich empfehlen, einige Elemente variabel zu gestalten, um eine experimentelle Abstimmung zu ermöglichen.

In deinem Beispiel ist das Volumen des Resonator relativ klein, was zu einer höheren benötigten Masse in der Öffnung führt. Günstig ist die Öffnungsfläche im Verhältnis zur Resonatoroberfläche auf 5-6% zu begrenzen.

Damit liegt im Zusammenhang mit der Güte Q bereits einiges fest; falls der Kopplungsfaktor zu groß werden sollte, läßt sich dieser auch über die Plazierung im Raum einstellen.

Füllung des Resonators wirkt sich ebenfalls auf die Güte aus (macht sie niedriger), aber ohne Bedämpfung bleiben nur noch die Verluste aus dem Betrieb der Portöffnung übrig, was zusätzlich für größere Portlängen (und kleinere Öffnungsfläche) spricht. Ebenfalls möglich ist die Dämpfung in der Portöffnung, ist aber mehr etwas für die experimentelle Annäherung.

Gruß
__________________
Gewerblicher Teilnehmer;
Entwicklung, Herstellung und Vertrieb von Audiotechnik u.a.
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  #3  
Alt 31.03.2011, 15:51
matze81479 matze81479 ist offline
 
Registriert seit: 05.12.2009
Beiträge: 328
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Hallo jakob,

vielen Dank für die ausführliche Antwort. Ich denke, ich bleibe doch lieber bei (Verbund)Plattenresonatoren, die breitbandiger und v.a. leichter zu berechnen sind

Gruß
Matthias
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  #4  
Alt 31.03.2011, 18:23
jakob jakob ist offline
Administrator
 
Registriert seit: 02.12.2007
Beiträge: 973
Standard

@ matze81479,

dich von dem Experiment abzuhalten war eigentlich nicht Ziel der Antwort.

Aber grundsätzlich ist es so, daß die Abstimmung auf eine Frequenz prinzipiell beim Helmholtzresonator einfacher zu berechnen ist als bei Plattenresonatoren, aber die Interaktion mit dem zu bedämpfenden Raum komplexer.

Dazu kommt, daß die Güte eines Helmholtzresonators sich in weiterem Rahmen ändern läßt; man wird mit einem Plattenresonator keine so schmalbandige Wirkung hoher Güte erreichen können wie mit einem Helmholtz.

Komplex ist das Zusammenwirken mit dem Raum deshalb, weil der Resonator nicht nur Energie an sein Inneres überträgt (die dort möglichst vernichtet werden sollte) sondern über die schwingende Luftmasse seinerseits auch als Schallquelle agiert.

Im Endeffekt ist es aber aufbautechnisch eine relative einfache Lösung, an der man ebenso einfach einige Elemente variabel gestalten kann, um im Raum mit Hilfe der Meßtechnik die endgültige, für diesen Einsatzzweck perfekte, Abstimmung zu erledigen.

Insbesondere die Füllung des Resonators und/oder des Kanals mit unterschiedlichem/angepaßtem Material ist dabei wichtig.

Es wird übrigens immer noch eifrig an der "Helmholtzsache" geforscht und gerade in den letzten Jahren (das hat die angekündigte Literaturrecherche gezeigt ) gab es einige erhellende Arbeiten.

Literatur:

/1/ Ganghua Yu, Deyu Li, and Li Chenga, "Effect of internal resistance of a Helmholtz resonator on acoustic energy reduction in enclosures",
J. Acoust. Soc. Am. 124 (6), 3534 - 3543, December 2008

/2/ J. Fahy and C. Schofield, “A note on the interaction between a Helmholtz
resonator and an acoustic mode of an enclosure,” J. Sound Vib. 72,
365–378, 1980.

/3/ Trevor J. Cox, Peter D´Antonio, "Acoustic Absorbers and Diffusers", Kap. 6

Gruß
__________________
Gewerblicher Teilnehmer;
Entwicklung, Herstellung und Vertrieb von Audiotechnik u.a.

Geändert von jakob (31.03.2011 um 18:26 Uhr).
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  #5  
Alt 31.03.2011, 20:55
matze81479 matze81479 ist offline
 
Registriert seit: 05.12.2009
Beiträge: 328
Standard

Hallo jakob,

hast du denn eine sinnvolle Beispiel-Konfiguration für einen auf HH-Resonator mit ca. fres=89Hz und ca. 15-20Hz Bandbreite für mich?

Wenn ich bei http://www.mh-audio.nl/ACalculators.asp mit dem Volumen hoch gehe, muss ich bei z.B. 1000 Litern eine zu meinem Anfangsbeispiel entsprechend große Öffnung nehmen, um auf die 89Hz zu kommen?! Was mache ich denn nur falsch? Ich kann mir halt nicht vorstellen, dass ein 100L Gehäuse mit ner Öffnung mit Durchmesser >50cm noch irgendwas absorbieren soll.

Gruß
Matthias
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