Helmholtz-Resonator-Experimente

Dieses Thema im Forum "Raumakustik & Dämmung" wurde erstellt von Baweg, 13.02.17.

  1. shAGGie

    shAGGie

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    Zur Findung der passenden Rohrlänge habe ich mit einem längeren Rohr (kann man ja abschneiden) begonnen und in 0,5cm Kürzungen mich an die gewünschte Frequenz herangetastet. Dafür habe ich einen Frequenzanalyzer in meinem Smartphone geladen und in den wichtigen Frequenzbereich gezoomt. Dann habe ich den Kasten auf meinen Schoß genommen und über der Öffnung geklatscht, die Amplitudenspitze im Analyzer entsprach der Resonzfrequenz.
    Typisches Trial and Error Prinzip.

    Bei allen Formeln steht immer dazu, dass sie nur Approximationen sind. Die Theorie ist nie hundertprozentig in der Praxis anwendbar, es gibt einfach zu viele Faktoren, die in den mathematischen Modellen nicht einberechnet sind.
    Deswegen würde ich mich garnicht so sehr an den Formeln aufhängen, sondern approximieren und mit den Möglichkeiten des Feintunings arbeiten und da bietet sich die Rohrlänge hervorragend für an. Wer natürlich nur Löcher in den Kasten bohren will, kann das machen, aber der Kopplungsfaktor und somit der Wirkungsgrad ist da eher klein, ich habe über 6dB in der gewünschten Frequenz erreicht, wenn auch leider zu schmalbandig, aber das war eh nur ein Experiment, aus dem ich wertvolle Erkenntnisse gewinnen konnte.

    Ich hatte auch den Aufstellungsort mal gewechselt und die Ausrichtung des Lochs, nach oben, nach links(quer zum Raum), im 45° Winkel zum Raum, aber am effektivsten war die Längsausrichtung zum Raum (wie auf dem Bild) und das Ergebnis habe ich hier veröffentlicht.
    Die Messungen habe ich alle gespeichert. Beispielsweise verschob sich die Resonanzfrequenz bei unterschiedlicher Aufstellung um +-2 Hz.
    Ich hatte den Kasten auch mal in höhe der Abhörposition auf den Boden an die Wand gestellt mit Loch nach oben, längs vor, längs zurück und quer zur Seite, da war aber kaum was zu erkennen. Ich denke mal aufgrund des zu geringen Kopplungsfaktors.

    Viele Grüße
     
    Zuletzt bearbeitet: 22.01.18
  2. studio19

    studio19

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    Also war es die Frequenz, die nicht gestimmt hat, für mich gut zu wissen. Angeblich liegen die Toleranzen innerhalb 2%, wenn man richtig rechnet. Leider kann man in deinem Diagramm die Bandbreite nicht erkennen. Der Achsenabstand ist zu groß. Der HHR wird für Direktschall gebaut. Deshalb hast du von den Positionen her die richtige Positionierung gewählt bzw. gefunden. Audio.nl spricht von einem Kopplungsfaktor von etwa 0,4 in der Ecke. Mit 1,5 hast du deine 6 dB erziehlt, ein beachtliches Ergebnis für das kleine Teil. Nur die Bandbreite ist dir halt weggelaufen. Ich werde nun auch einen zuerst kleinen Testresonator bauen und die Werte vergleichen.
    Sag mir bitte noch, welche tatsächliche Frequenz du bei 7 cm Länge hast.
     
  3. shAGGie

    shAGGie

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    113Hz - ermittelt durch Anregung mittels Klatschen über dem Resonatorloch
     
  4. AlphaMastering

    AlphaMastering

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    Gut gemacht und dokumentiert! Und das Ergebnis passt auch fürs erste.

    Hast Du schon Dämmmaterial im Gehäuse oder am Kanal? Dann verschwindet der „rebounce“, der Notch wird breiter, aber auch tiefer in der Fq. und weniger stark ausgeprägt. Deswegen braucht man dann oft auch mehrere Stück.

    Wie Du siehst ändern sich einige Parameter immer wieder, bis er dann seinen endgültigen Platz hat. Kalkulationen sind eher eine Annäherung, vermutlich scheitern deswegen einige dran oder haben einen zu geringen Wirkungsgrad. Ein weiteres Problem ist, dass sich das Ganze wahrscheinlich nicht 1:1 auf größere (tiefere) HHR umrechnen lässt und die zwingend anderen Gehäuseformen sich wieder anders verhalten.
     
    shAGGie bedankt sich.
  5. studio19

    studio19

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    @AlphaMastering
    da ich morgen das Holz kaufen werde, möchte ich dich nochmal um deine Meinung bitten. Nach den bisher verwendeten Formeln aus audio.nl benötige ich für meine 31 Hz Resonanzfrequenz und einer Güte um die 12,5 je nach Kopplungsfaktor von ungefähr 0,3 - 0,45 ein Volumen zwischen 220 und 300 Liter für einen Einlochresonator. Kannst du abschätzen, wieviel Volumen dann für 2 Resonatoren anfallen würden? (Ich habe nämlich keinen Kamin ;))
    Viele Grüße
     
  6. AlphaMastering

    AlphaMastering

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    Bei max. 300L erscheint mir ein Q von 12 nicht möglich. Der Effekt wird zu gering sein.
    Entweder mehr Liter oder mehr Q. Ein Q von 30 erscheint mir effektiv genug.
    Mit innerem Dämmmaterial wird der Q dann sowieso wieder breiter.
    Baue bei so großen Gehäusen innen eine (Kreuz-)Verstrebung ein, sonst schwingt das als Ganzes.
     
  7. studio19

    studio19

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    Vielen Dank. Ich hatte es ungenau formuliert. Es hätte heißen müssen 2x 300 Liter. Aber qualitativ betrachtet stimmt die Problematik ja. Etwas kürzen geht zudem immer. Nun bin ich mit dem letzten rausgequetschten Millimeter bei etwa 2x 370 Liter. Bloß gut, dass die Schrankwand weitgehend davor steht. Die Dämmungsmöglichkeiten helfen hier ja gut, um die Güte zu drücken. Die Spannung steigt.... :)
     
  8. studio19

    studio19

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    @shAGGie, @ Alphamaster,
    nach euren letzten Rückmeldungen möchte ich meinerseits auch ein Feedback geben, als Zwischenergebnis sozusagen. Der Kasten ist fertig, bereits einmal überarbeitet. Mit der Abstimmung habe ich noch nicht begonnen.
    Erstes Ergebnis nach dem Messen und Probehören: "Wow, Adele hat die Wolldecke ausgespuckt".
    Dann wurde ich stutzig, denn das sehr gute Ergebnis hatte ich gar nicht angestrebt. Es lag in einem anderen Bereich.
    Kurz gesagt: Ich hatte in Wirklichkeit die Resonanzen der Schrankwand deutlich vermindert.
    Meinen HHR habe ich aus 22 mm MDF gebaut. Mittig ist eine rechteckige Lattenverstrebung mit 6 Fixierungen an beiden Wänden angebracht. Der Kasten ist mit Acryl abgedichtet. Die Seitenwand ist saugen eingelassen, noch nicht verschraubt, aber von innen mit breitem Klebeband an den Ecken/Kanten versehen.

    Alphamaster hat vermutlich ja die größte Anwendungserfahrung. Ich möchte in jedem Fall aber euch beide ermuntern, mein Ergebnis zu interpretieren bzw. einen Vorschlag zu machen. Es geht mir um den Meinungsaustausch.

    Folgend einige Abbildungen:
     
  9. AlphaMastering

    AlphaMastering

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  10. studio19

    studio19

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    oops, Missgeschick, Fortsetzung...
    Der HHR Kasten (immer ungedämmt) hat die Innenabmessungen 23,5 *140 *109,8 cm³ = ohne Versteifungen ca. 350 Liter.
    Das Rauschsignal wird mit REW erzeugt und ohne Vorstufenbeeinflussung direkt "pur" über den AV in stereo ausgegeben. Im Raum 550 * 400 * 250 cm³ wurde immer die hintere linke Ecke unten gegenüber dem HHR vorne links unten gemessen. Zunächst aber die Messung im HHR:

    upload_2018-2-13_22-3-52.png
    1. HHR Innenmessung mit rosa Rauschen

    upload_2018-2-13_21-49-14.png
    Kurve schwarz: Rosa Rauschen ohne HHR in Raumecke hinten links unten
    Kurve rot: Rosa Rauschen mit arbeitendem HHR (Resonanzöffnung frei) in Raumecke h l u
    Kurve grün: Rosa Rauschen mit HHR komplett offen (Resonanzöffnung wie auch Kastenseite) in Raumecke h l u
    Kurve blau: Rosa Rauschen mit HHR komplett verschlossen in Raumecke h l u

    Bei der roten Kurve wurde ich stutzig. Die vier Peaks 65-130 Hz können nicht stimmen. Also habe ich den Kasten noch einmal komplett verschlossen wie auch mit komplett offener Res.öffnung/+Seitenwand gemessen. Man sieht, der HHR dämpft immer, egal in welchem Zustand; anscheinend hauptsächlich die eng anliegende Regalrückwand. Zwischen beiden Wänden wurden zuvor großzügig Dämpfungsstreifen zur Schallentkopplung von Knauff aufgeklebt.

    Wohl bemerkt handelt es sich um die Messung in der hinteren Raumecke und nicht an der Hörposition.
    Dämpfen möchte ich mit dem HHR ja die Eigenresonanz des Raumes bei etwa 30,9 Hz. Hierzu zwei Messungen an der Hörposition:

    upload_2018-2-14_0-22-13.png
    Graue Kurve: HHR mit geschlossener Resonanzöffnung
    Grüne Kurve: HHR mit offener Resonanzöffnung

    upload_2018-2-14_0-25-33.png
    Wasserfalldiagramm
    Rot: HHR mit geschlossener Resonanzöffnung
    Grün: HHR mit offener Resonanzöffnung

    Die momentane Resonanzöffnung beträgt in etwa 16,3 * 11,1 cm². Dies entspricht einer Kreisfläche von
    180,93 cm², also einem Kreisdurchmesser von 15,18 cm. Die Wandstärke beträgt 2,2 cm.
    Die eff. Länge der Öffnung beträgt 14,36 cm = l + 2*delta l = 0,8 * Kreisfläche

    Ich erhalte eine Resonanzfrequenz von ca. 32,6 Hz. An dieser Position sieht man nichts.
    In mh-audio.nl ergibt sich ein Kopplungsfaktor von 0,248 und eine Güte von 5. Da scheint etwas nun gar nicht zu stimmen. Wäre nun die Frage wie man weiter vorgeht...

    VG
     
  11. studio19

    studio19

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    Korrektur: l_eff = l + 0,8 * Kreisfläche
    Ergänzung: Fotos von der Schrankwand kommen etwas später...
     
  12. AlphaMastering

    AlphaMastering

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    Fotos wären hilfreich.

    Ich kann mir das ganze Thema nicht nochmal durchlesen, aber einige Sachen hab ich mal wo geschrieben bezüglich nötigem Q und die Maße (darf nicht zu dünn sein) eines Helmis. Beides scheint hier nicht angewendet worden zu sein – oder übersehe ich was?
    Du schreibst zwar 23,5cm³, meinst aber wahrscheinlich die Tiefe in cm. Das ist für dieses Volumen sehr dünn. Wo ist das Loch? Fotos?
    Schau dir nochmal meine Beiträge an und stelle finde die Unterschiede raus. Gibt ja auch einen zweiten Thread zu diesem Thema.

    Was heißt dieser Satz?:
    Die Seitenwand ist saugen eingelassen, noch nicht verschraubt, aber von innen mit breitem Klebeband an den Ecken/Kanten versehen.

    Du möchtest 30,9Hz ändern, berechnest aber für 32,6hz - das ist zu ungenau bei so tiefen Fq´s
     
  13. LM18

    LM18 Ator Mitarbeiter

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    "saugen" ist sauber?
     
  14. AlphaMastering

    AlphaMastering

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    Es geht wohl eher darum einen Helmi zu messen, der eine unbefestigte Setienwand hat:
    ..noch nicht verschraubt, aber von innen mit breitem Klebeband an den Ecken/Kanten versehen.
     
  15. LM18

    LM18 Ator Mitarbeiter

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    Ach so...

    Klar :)
     
  16. studio19

    studio19

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    Mann, schneller als der Schall :), vielen lieben Dank für die intensive Anteilnahme.
    1.Im Wesentlichen und an der Öffnung hat der HHR eine Innentiefe von 23,8 cm.
    2. sollte heißen saugend = stramm
    3. Die rechteckige Öffnung ist nur proforma, um letztendlich eine 2. Platte zum Experimentieren oder als Endlösung davor zu schrauben.

    In einer Diplomarbeit steht, dass die Luftsäule l_eff. nicht in die Nähe der Rückwand kommen darf. Da ist momentan noch etwa 8 cm "Luft".
    Die Druckausdehnung ist an einem Ort im Raum angeblich in alle Richtungen gleich. Ich habe bis jetzt nur mal geprüft, wie der HHR sich verhält.
    In diesem Thread habe ich einiges von engineer gefunden, aber nicht von Alphamaster bzgl. Q und Tiefe. Ich muss erst noch genau suchen.

    Zwecks "synchronem Paarlauf" und zur Vermeidung von "Hin und Her" zwei Fragen:
    Was sind die hier allg. anerkannten, verwendeten Resourcen?
    Mit welchen funktionierenden Tools soll ich die Dimensionierung vornehmen? Volumen, Q, F_res, etc?
    Wo finde ich eine nachvollziehbare Erläuterung/Beschreibung für den Kopplungsfaktor ausser mh-audio.nl?

    Die Fotos:

    upload_2018-2-14_11-23-1.png
    upload_2018-2-14_11-24-7.png upload_2018-2-14_11-25-18.png upload_2018-2-14_11-34-19.png

    VG
     
  17. studio19

    studio19

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    Kleiner Nachtrag,
    ich habe den ganzen Tag hier mit Suchen verbracht und etliche wertvolle Erkenntnisse gefunden. Nur meine Problematik habe ich leider nicht gefunden. Jedenfalls ist es ein tolles Forum mit wirklich wertvollen Beiträgen. Ich freue mich sehr darüber und auch über weitere Unterstützung.

    VG
     
  18. AlphaMastering

    AlphaMastering

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    Es gibt nicht viel (für den Studiobereich) und keine Tools für die Dimensionierung. Ein perfekter Helmi ist eine Kugel (oder Würfel, wobei das auch andere Probleme mit sich bringt und selten der Platz für so eine Form da ist).

    Wieviel Wolle ist da drin? Im Bereich der Öffnung sollte keinesfalls Wolle sein, eher am weitesten davon entfernt. Was sind die zwei kleinen Löcher, wo die Wolle rauskommt?
    Ein Helmi muss 100% dicht sein, ob komplett verschraubt oder nur geleimt ist egal, aber alles muss wie aus einem Guss sein und dicht wie ein Aquarium.
    Bei mir haben (zu)dünne Helmis nur selten funktioniert. Die Form einer Schuhschachtel ist ungefähr das Maximum, das von einem Würfel abweichen kann -so als grober Anhaltspunkt.

    Eventuell wird der schmale Abstand zw. Wand und Kasten (vor dem Kanal) auch unvorhersehbare Veränderungen mit sich bringen.
     
  19. studio19

    studio19

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    Mein Helmi ist ja noch leer. Man sieht da zwei Metallhaken, um die Wand heraus zu bekommen. Ich glaube, dicht ist er eigentlich. Deinen Vermutungen folgend habe ich heute Testreihen durchgezogen. Im Ergebnis ist es letztendlich so, dass der Abstand Wand/Kasten in der Tat zu schmal ist. Der Kontakt mit dem Regal spielt keine Rolle. Schiebe ich das Regal um 23 cm zur Seite und nehme den Sub aus der Linie, ergibt sich ein völlig anderes Bild. Jedoch hat das eng anstehende Regal auch den Nutzen, dass es den Frequenzgang stark ebnet. Die Trockenheit des Signals und die Luftigkeit ist deutlich besser als zuvor.
    Mein Fazit ist, der Kasten sollte bis unter die Decke hoch gezogen werden, um die verbleibende Regalwand ebenfalls zu dämpfen. Die gemessenen Verzerrungen sind bei verschlossenem HHR am geringsten. Auch der "Wasserfall" klingt am besten ab. Insgesamt ein gutes Ergebnis zu vorher. Die 30 Hz Resonanz werde ich später mit 2 Helmis an der Rückwand angehen. Ich habe zudem mit großer Überraschung festgestellt, dass der AV den Sub dazu benutzt hat, diese 30 Hz Resonanz gegenphasig zu verringern. Das hätte ich Yamaha (RXA3050)gar nicht zugetraut. Nach dem Einmessen des Raumes ist dieser Punkt bemerkenswert tiefer.

    Ich werde jetzt erst einmal meine Steinwolle-Pakete und die Breitbandabsorber wieder in Position bringen und mir das Gesamtergebnis anhören. Wenn ich die Ergänzungen fertig installiert habe, werde ich mich gerne wieder melden und berichten.
    Lieben Dank nochmal für deine Anteilnahme, AlphaMastering und eine gute Zeit im Schneeparadies Österreich :)
     
  20. studio19

    studio19

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    Ach ja, auch ein wenn auch vereinzeltes "Rebouncing" habe ich festgestellt. Eine innere Dämmung muss also auch noch hinein.