helmholtzresonator DIY

[175bpm]

Ist es eigentlich nötig einen Helmholtzresonator vom Boden zu entkoppeln?

 

[technoreinhard]

Ich wollte eigentlich zu dem Thema der Resonanzverschiebung etwas sagen, aber zunächst zu Deiner Frage: Ich würde sagen ja, denn wenn der schwingt soll er ja über die Luft koppeln. Wenn er fest angeschraubt wäre, könnte er anders wirken. Schlecht ist, wenn er lose aufliegt. Alles, was nenneswert schwingt, kann hüpfen und kleppern

Nun zu dem Thema Resonanzverschiebung von der ersten / zweiten Seite:

Das sehe ich absolut auch so, dass dies der Fall ist, da ja nun im Vergleich zu vorher mehr Masse im Raum vorhanden ist, die selber Energie speichert und weniger bedämpft ist, als der Restraum. Damit steigt die Frequenz an. Das müsste sich aber testen lassen, wenn man den Reso rausnimmt. (?). Auch wenn mehr dämpfende Personen im Raum sind, müsste sich die Frequenz verändern. Einen neutralen, nicht frequenzverschiebenden Reso müsste man erhalten, wenn man die Bedämpfung so wählt, dass sie dem Gesamtsystem entspricht, wobei das Personenproblem bleibt.

Schlecht ist es sicher, wenn die Frequenzen nahe zusammenliegen, weil dann theoretisch Schwebungen entstehen könnten. (?) Ich denke, es müsste aber letztlich möglich sein, den Resonator so zu trimmen, dass er passt. Einfach lochweise nach oben drehen, bis die Frequenz stimmt.

Eine Möglichkeit, warum die Frequenz nicht ganz passte: Die Resonanzfrequenz eines Systems ist nicht die Frequenz, die man misst, wenn es ausklingt. Ein ausklingendes System zeigt eine höhere Frequenz, wegen der sinkenden Amplitude. Wenn der Raum anfängt zu schwingen, weil er durch die Lautsprecher angeregt wird, ist die Frequenz minimal anders, als beim Ausklingen. Die Resonanz ist also nicht immer dazu passend. Meines Erachtens muss ein Reso entsprechend breitbandig ausgelegt werden, damit er gut arbeitet.

Wie breit das sein muss, kann ich vom Gefühl her nicht sagen, ich kenne das nur von mechanischen Schwingungen von Wellen und deren Resonanzen. Wenn da beschleunigt wird, ist die Frequenz etwas geringer, als die Resonanzfrequenz, weil die Amplitude steigt und der Nulldurchgang später kommt. Wenn die Welle statische Geschwindigkeit hat, ist die Resofrequenz gültig.

Bei der Akustik ist das ja viel dynamischer: Weil sich die Töne in der Lautstärke ständig ändern.

Ein Punkt noch: Die FFT bei der Messung könnte ungenau sein, weil die ja eine endliche Abstufung haben. Die Zwischeninterpolationen, die die Programme suggerieren, sind nicht richtig, da nicht linear interpolierbar. Das gilt bei der Resonatormessung und der Raummessung.

Ich finde das Thema insgesamt spannend.

 

[karumba]

Eine Möglichkeit, warum die Frequenz nicht ganz passte: Die Resonanzfrequenz eines Systems ist nicht die Frequenz, die man misst, wenn es ausklingt. Ein ausklingendes System zeigt eine höhere Frequenz, wegen der sinkenden Amplitude. Wenn der Raum anfängt zu schwingen, weil er durch die Lautsprecher angeregt wird, ist die Frequenz minimal anders, als beim Ausklingen. Die Resonanz ist also nicht immer dazu passend. Meines Erachtens muss ein Reso entsprechend breitbandig ausgelegt werden, damit er gut arbeitet.

interessant - danke!

Ein Punkt noch: Die FFT bei der Messung könnte ungenau sein, weil die ja eine endliche Abstufung haben. Die Zwischeninterpolationen, die die Programme suggerieren, sind nicht richtig, da nicht linear interpolierbar. Das gilt bei der Resonatormessung und der Raummessung.

stimmt natürlich auch. man muss die fenstergröße auf das maximum stellen, dann erreicht man bei 32k immerhin knappe 1hz auflösung. für die ersten löcher prima, danach sollte man die kiste im raum tunen & die dämpfung anhand von akustikmessungen optimieren.

 

[Black_Bender]

ich benutz schon lange keinen spectrum analyser mehr. das ganze dauert einfach zu lange.
das tunen beim kunden muss schnell gehen weil zeit ist halt geld.

meine helmis haben sehr viele kleine löcher die per stopfen verschlossen sind.

-problemprequenz per sinusgenerator abspielen.
-pegelmessgerät in den druckbereich der mode wo auch der helmi steht halten
-ein loch nach dem anderen öffnen bis der pegel den niedrigsten wert anzeigt.
-dann messung per REW und ausklingverhalten des helmis beurteilen.
-schwinkt er zu lang nach (nachhallzeit wird länger oder verändert sich kaum oder erfahrungsgemäß zu wenig) dann muss mehr dämmung rein
das erfordert aber wieder ein nachtunen da die dämmung die resonanz des helmis wieder verschiebt

lg

 

[technoreinhard]

>knappe 1hz auflösung
Es gibt Programme, die mit einer zweiten überlagerten adaptiven FFT die Frequenz aus der Phase ganz genau bestimmen. Aber ich benutze das auch nur als Ergebnis, wenn überhaupt und kann es aus dem Stand nicht erklären, wie man das selber rechnen könnte.

Es scheint auch nicht nütze, da sich die Frequenz ja offenbar stark verschiebt und man am Ende doch manuell einstellen muss.

 

[evosilica]

Ein ausklingendes System zeigt eine höhere Frequenz, wegen der sinkenden Amplitude.

Ich habe irgendwie Zweifel, dass das hier so anwendbar ist. Hast du dazu zufällig eine Quellenangabe?

Ich hätte das Verhalten eines Helmis mit einem RLC-Kreis bzw. einem Feder-Masse-Dämpfer-System genähert und da sehe ich irgendwie keinen logischen Zusammenhang, warum sich die Resonanzfrequenz ändern sollte, wenn man nicht mit einem Impuls anregt, sondern mit einem konstanten Ton.

Dass sich die Resonanzfrequenz des Systems ändert, wenn man die Dämpfung des Systems ändert, stimmt schon. Das steckt auch in der idealisierten Formel drin. Mit zunehmendem R steigt f.

Aber das ist meiner Meinung nach unabhängig von der Anregung bzw. die Art der Anregung (Impuls, Klopfen, Sinuston) hat (zumindest in der Annäherung) keinen Einfluss auf die Dämpfung des Hemlis. Diese ist meiner Meinung nach rein von der Bauweise vorgegeben.

Lasse mich aber gerne belehren.

 

[karumba]

>knappe 1hz auflösung
Es gibt Programme, die mit einer zweiten überlagerten adaptiven FFT die Frequenz aus der Phase ganz genau bestimmen. Aber ich benutze das auch nur als Ergebnis, wenn überhaupt und kann es aus dem Stand nicht erklären, wie man das selber rechnen könnte.

Es scheint auch nicht nütze, da sich die Frequenz ja offenbar stark verschiebt und man am Ende doch manuell einstellen muss.

lieber sowas:
http://arc.id.au/ZoomFFT.html

@evosilica nachvollziehen kann ich es auch nicht, hätte es aber nun mal als impuls genommen dem weiter nachzugehen. quelle wäre natürlich prima.

 

[technoreinhard]

Ganz gepeilt habe ich es nicht, wie das geht. Auf den ersten Blick mischt er das Signal einfach runter (ich hätte erwartet "hoch") um es dort einer feineren Betrachtung zu unterziehen. Dann setzt er einen Filter ein. Der hat aber immer auch Verzerrungen, wenn ich mich nicht täusche - da bin ich nicht so sicher, ob das zielführend ist. Vom Gefühl her hätte ich gesagt, dass eine Verfielfachung der FFT-Abstastung dasselbe bringen kann, die Rechung bleibt dieselbe, sind einfach mehr Werte.

Habe in der Zwischenzeit mal etwas auf Holz geklopft um ein Gefühl für die Frequenzverschiebungen zum bekommen: Ein grosse Holzkiste mit und ohne reingestopfte Decke klingt definitiv komplett anders, wenn man es mit dem Stimmgerät einstellt und vergleicht: Ein halbes Herz bei run 90Hz Grundton.

 

[evosilica]

in grosse Holzkiste mit und ohne reingestopfte Decke klingt definitiv komplett anders, wenn man es mit dem Stimmgerät einstellt und vergleicht: Ein halbes Herz bei run 90Hz Grundton.

Das stimmt, die Dämpfung des schwingenden Systems beeinflusst die Resonanzfrequenz.

Wenn der Raum anfängt zu schwingen, weil er durch die Lautsprecher angeregt wird, ist die Frequenz minimal anders, als beim Ausklingen.

Da sage ich nein. Hab gestern noch mit einem Physiker drüber gesprochen und der meint auch - nein. Dazu wäre ein nichtlinearer Term notwendig, der in der Differentialgleichung aber nicht vorkommt. Die Art der Anregung hat keinen Einfluss auf das Verhalten eines Helmholtzresonators.
Wenn der beim Klopfen mit 90Hz schwingt, dann ist Resonanz auch bei sinusfoörmiger Anregung bei 90Hz.

 

[karumba]

Das stimmt, die Dämpfung des schwingenden Systems beeinflusst die Resonanzfrequenz.

grund: weil die wolle das effektive volumen vergrößert

 

[LM18]

Das stimmt, die Dämpfung des schwingenden Systems beeinflusst die Resonanzfrequenz.

grund: weil die wolle das effektive volumen vergrößert

Ein Seiteneffekt auch beim Boxenbau mit geschlossenen Gehäusen und Innendämpfung.
Vergrößerung des virituellen Volumens durch die Ausbreitungsverlangsamung durch das Dämmmaterial.

 

[evosilica]

Das stimmt, die Dämpfung des schwingenden Systems beeinflusst die Resonanzfrequenz.

grund: weil die wolle das effektive volumen vergrößert

Hm...ja. ich meinte das eigentlich ganz allgemein, also die Dämpfung (Güte, Resonanzschärfe....) des schwingfähigen Systems an sich, wie hoch die dann tatsächlich ausfällt, hängt ja von mehreren Faktoren ab.
Einer davon ist natürlich eventuell verbautes Dämmmaterial.

Aber wie sich das konkret beim Helmi ergibt weiß ich dann doch nicht, also bin ich jetzt mal wieder ruhig

 

[technoreinhard]

>grund: weil die wolle das effektive volumen vergrößert
Sagen wir mal, "die effektive Masse". Diese Feder-Masse-Dämpfungs-Systeme bestehen ja immer aus einer DGL zweiter Ordnung. Das Verhalten von dv/dt = m * Dämpfung wird hier geändert.

> Hab gestern noch mit einem Physiker drüber gesprochen und der meint auch - nein.
Physiker

> Dazu wäre ein nichtlinearer Term notwendig, der in der Differentialgleichung aber nicht vorkommt.
Wieso wäre der nötig? Die DGL wird in diesem Fall stets durch den Schwingungsansatz gelöst. Bei ändernder Amplitude muss aber noch die Ausklingkomponente e(-t/T) rein. Soweit geht es noch mit meinem Abiwissen

> Die Art der Anregung hat keinen Einfluss auf das Verhalten eines Helmholtzresonators.
> Wenn der beim Klopfen mit 90Hz schwingt, dann ist Resonanz auch bei sinusfoörmiger Anregung bei 90Hz.
Langsam, dessen Resonanzfrequenz bleibt natürlich konstant, klar. Aber: Aufklingen oder Abklingen ist ja nicht Resonanz! Die Definition der R ist die, dass keine Energie zu oder abgeführt wird, wenn also die zugeführte Energie = den Verlusten ist. Ich habe mir das immer so erklärt, dass eine Schwingung mit steigender Amplitude später als Normal durch den Nullpunkt geht, während eine abklingende früher kommt.

Bei den Instrumenten ist es ja auch so, dass man einen gebogenen Tonverlauf mit der Amplitude bekommt und eine Pfeife oder eine Saite nicht genau auf der Resonanzfrequenz schwingt, sondern immer leicht daneben.

Das hat auch was mit Materialspannungen zu tun. Wenn ein System unter Druck ist, schwingt es schneller. -> Motorwellen haben eine ganz andere tatsächliche Resonanzfrequenz, wenn hohes Drehmoment herrscht. Das weiss ich zufällig genau. Der Resonanor schwingt ja als freischwingendes System dadurch, dass die Energie des Holzwände in die Luft abgegeben wird und umgekehrt. Wenn da von Aussen Luftdruck zugeführt wird, ist das was anderes.

Dass man u.U. am Raum nichts hört, hängt sicher daran, dass das Volumen des Resonators so klein ist gegen die Masse der Luft im Raum, bzw seine Masse so klein gegen die Wände.

 

[technoreinhard]

Jetzt fällt mir gerade das Beste Argument ein:

Ein schwingendes System in der Resonanz ändert seinen Energiezustand nicht. Wenn ich nicht komplett daneben bin, war das immer die Grundaussage im Physikunterricht. Wenn also der Helmi exakt in Resonanz schwingen würde, könnte er keine Energie aufnehmen und wäre damit unwirksam. Da er aber was bringt, muss er anders schwingen, wenn ihm Energie zugeführt wird.

?

Vom Gefühl her würde man vielleicht sagen, dass er immer schneller wird, aber die Energie fliesst ja tatsächlich in die Amplitude. Die steigt immer weiter an, also verschieben sich nach meinem Empfinden die Nulldurchgänge der Kurve relativ ständig nach hinten - die Kurve hängt hinterher.
Wenn der Schalldruck so gross ist, dass die Amplitude nicht weiter steigt, müsste alles konstant bleiben.

 

[dorojuni]

ich benutz schon lange keinen spectrum analyser mehr. das ganze dauert einfach zu lange.
das tunen beim kunden muss schnell gehen weil zeit ist halt geld.

meine helmis haben sehr viele kleine löcher die per stopfen verschlossen sind.

-problemprequenz per sinusgenerator abspielen.
-pegelmessgerät in den druckbereich der mode wo auch der helmi steht halten
-ein loch nach dem anderen öffnen bis der pegel den niedrigsten wert anzeigt.
-dann messung per REW und ausklingverhalten des helmis beurteilen.
-schwinkt er zu lang nach (nachhallzeit wird länger oder verändert sich kaum oder erfahrungsgemäß zu wenig) dann muss mehr dämmung rein
das erfordert aber wieder ein nachtunen da die dämmung die resonanz des helmis wieder verschiebt

Danke für diesen Praxistipp!

 

[Jean-Marc]

Hallo Gemeinde

Hab jetzt auch einen Helmholzresonator gebaut, Grösse: 100*50*50 mit ca. 22cm Durchmesser an Löchern bei 2cm Tiefe. Getuned hab ich Raum selbst mit REW auf ca. 38 Hz.

Was mich erstaunt ist, dass die Bandbreite wirklich so extrem schmal ist, sieht man sogar im Bild: Rot ist mit Hemholz, Blau ohne.

Die Position ist noch nicht optimal und die Kiste ist auch ziemlich fett. Aber da ich nicht davon ausgegangen bin, dass es extrem viel bringt, jedoch das Holz schon hatte, hab ich es mal zum Spass ausprobiert. Ich hab noch Material für einen Zweiten, eventuell bau ich den trotzdem. Aber ich muss dann noch meine Möbel optimieren, damit ich ihn hinlegen kann. Stehend reflektiert er nun halt..

Wie kann ich die Bandbreite erhöhen? Einfach Steinwolle reinmachen? Verschiebt sich dadurch die Frequenz nach unten oder nach oben? Muss ich dann die Löcher wieder zu machen?

Grüsse
Jean-Marc

 

[tro]

Ein Bild vom Wasserfalldiagramm wäre interessanter
In erster Linie soll der HH ja die Nachhallzeit der Mode drücken.

LG

 

[Jean-Marc]

Ja, das ist mir schon klar. Mit der Nachhallzeit hab ich eigentlich keine wirklichen Probleme Es ist eher ein Experiment zur Glättung des FG. Waterfall poste ich dann noch bei Gelegenheit..

 

[Akai31]

Ich seh da leider keinerlei Effekt. Die minimalen Abweichungen kann man beruhigt unter Messtoleranz verbuchen.

 

[Jean-Marc]

Die klitzekleine Notch-Filter ähnliche Wöhlbung bei 38 Hz konnte ich durch Löcherbohren nach oben stimmen, so dass sie eben bei 38 Hz zu liegen kommt. Die Absenkung ist einfach sehr gering und extrem schmallbandig, leider.

Die Mode von 38 Hz kann ich eigentlich sehr gut mit der Lautstärke des Subwoofers beeinflussen. Die Nachhallzeit ist bereits gut. Da ich aber, bevor ich den Subwoofer gekauft hatte, schon Holz für zwei Helmholzresonatoren gekauft hatte, hab ich sie nun trotzdem gebaut. Mir war bewusst, dass ich damit den Frequenzgang nicht besonders stark glätten kann, ausprobieren wollte ich es aber trotzdem. Da ich aus Platzgründen keine Möglichkeit mehr habe, noch mehr Breitbandabsorber zu installieren, wollte ich meine Mode bei 38 Hz, die ich eben auch ohne Subwoofer hatte, mit Helmholzresonatoren bekämpfen.

Die Hoffnung lag eigentlich darin, dass ich meinen Subwoofer etwas lauter stellen kann und gleichzeitig bei 38 Hz bekämpfe, so dass sich die 100 Hz Mode etwas nach oben bewegt, aber gleichzeitig auch ein wenig glättet, wenn ich die 38 Hz Mode mit Helmis bekämpfe. Das hab ich aber bereits alleine mit der Lautstärke des Subwoofers versucht auszugleichen, bevor ich die Helmis gebaut habe. Leider bewegt sich die 100 Hz Mode kein bisschen, wenn ich die 38Hz Mode durch die Lautstärke des Subwoofers beeinflusse. Das dumme ist eben auch, dass am Druckmaximum der 100 Hz Mode gerade meine Tür ist. Ich kann dort also sehr schlecht Breitbandabsober installieren. Und selbst wenn ich dort Breitbandabsorber hinmache, dann wird sie sich noch mehr senken, aber leider wohl immer noch unbeeinflussbar durch die Lautstärke des Subwoofers bleiben. Ich kann also, selbst wenn ich die Helmis auf 38 Hz tune und dann den Subwoofer etwas lauter mache, die 100 Hz Mode nicht nach oben und im FG beeinflussen.