helmholtzresonator DIY

[karumba]

Ich hab grad mit einem Akustiker gesprochen. In den meisten Fällen kommen die Löcher durch Raummoden zustande und NICHT durch Kammfiltereffekte. Je nach Abhörpunkt schwankt die Lautstärke der Mode von kaum zu hören bis sehr laut.

natürlich auch durch die raummoden, aber durch überlagerung jener können lokale auslöschungen entstehen, sodass man bei bestimmten frequenzen keine energie an den abhörplatz bekommt. den effekt kann man in sehr weitem sinne als kammfilter bezeichnen - muss man aber nicht
da hilft es dann auch nichts, wenn alle moden gleichmäßig im ausklang bedämpft wurden.

Somit ist diese Genelec Betrachtung Murks.

das hat mit der genelec betrachtung nichts zu tun, denn das sind 2 verschiedene effekte:
1. SBIR (genelec) - hat was mit dem abstand zur wand zu tun
2. "raummoden-überlagerung"

 

[synthpark]

das hat mit der genelec betrachtung nichts zu tun, denn das sind 2 verschiedene effekte:
1. SBIR (genelec) - hat was mit dem abstand zur wand zu tun
2. "raummoden-überlagerung"

Also ich werd bei dem Thema nicht lockerlassen, sorry .
Und schon gar nicht, wenn dann so "+1" Kommentare kommen, lol.

Raummoden können sich üeberlagern, ja! Aber die Auslöschnung kommt nicht primär dadurch zustande. Man betrachte mal den Raummodenrechner:

http://www.hunecke.de/de/rechner/raumeigenmoden.html

Z.B. Für die tiefste Frequenz, also tiefse Raumode entlang der längsten Raumachse.

Da sieht man, dass in der Mitte die Mode am Schwächsten ist. Dort hat man 1/4 Wellenlänge Abstand zur Wand, aber das ist der Abstand der Abhörposition UND NICHT der Umlaufweg der Lautsprecher über die Rückwand etc. Also nicht der SBIR Effekt wie man ihn kennt.

Mir ist das theoretisch insgesamt auch nicht ganz klar, und ich denke, niemanden hier im Forum. Was ist mit den Bassfrequenzen zwischen den Modenftrequenzen? Können die überhaupt im Raum als Resonator existieren? Nur mit Dämpfung. Aber wie stark? Wann wird eine Mode am stärksten angeregt, in ihrem Druckmaximum? (Letzte Frage kann man noch empirisch beantworten.)

Alles Fragen, die man nicht so einfach beantworten kann, ohne sich mal ganz tief in die Materie einzulesen etc.

 

[FoLLgoTT]

Raummoden können sich üeberlagern, ja! Aber die Auslöschnung kommt nicht primär dadurch zustande.

Das ist richtig, mit Überlagerung hat das nichts zu tun. Die Auslöschungen sind auch in nur einer Dimension vorhanden. Das liegt einfach daran, dass die Reflexionen dieser Frequenzen destruktiv überlagern.

Beispiel mit Subwoofern an der vorderen Wand:

Raumlänge 6m
Wellenlänge: 8m (43 Hz)
Messpunkt: 4m Entfernung zur vorderen Wand

Zwischen Messpunkt und Rückwand liegen somit 2m. Der Schall legt also zwischen dem Passieren des Messpunktes und der Wand 2 * 2m = 4m zurück. Wenn das positive Druckmaximum der Reflexion am Messpunkt eintrifft, passiert hier gerade das negative Druckmaximum der Originalwelle. Treibt man das Spiel weiter, so gilt das für alle Reflexionen, die zwischen beiden Wänden entstehen. Daher ist bei dieser Frequenz ein starker Einbruch.


Die Praxis deckt sich übrigens hervorragend mit der Theorie. Ich habe in den letzten Monaten sehr viel mit einem SBA, rückwärtiger Bedämpfung usw. experimentiert und es in diesem Dokument zusammengefasst. Durch das SBA reduziert man die Moden auf eine Dimension. Das macht die Betrachtung deutlich einfacher und verständlicher.
Im Übrigen bekommt man die Einbrüche mit breitbandigen Absorbern problemlos weg. Ich würde daher eher poröse Absorber als Helmholtzresonatoren einsetzen.

Hier übrigens ein paar kleine Tipps, wenn die Subwoofer an der Wand stehen:

1. Der Einbruch liegt in der vorderen Hälfte unterhalb der 1. Mode

2. In der Raummitte hat die 1. Mode keine Überhöhung und es existiert kein Einbruch (der Amplitudengang ist bis zur 2. Mode aalglatt)

3. Bei 3/4 hat die 2. Mode keine Überhöhung. Der Einbruch ist sehr stark ausgeprägt und liegt zwischen 1. und 2. Mode.

Sehr gut kann man sich das Verhalten mit der Raumsimulation in REW verdeutlichen.

 

[Black_Bender]

hi,

die frequenz der auslöschung durch eine klassische raummode ist abhängig von der raumgeometrie (länge breite höhe)

die frequenz der auslöschung durch sbir ist abhängig vom abstand zur begrenzungsfläche.

hier mal ein gedankenexperiment dazu was sehr einfach und anschaulich ist zu diesen beiden raumakustischen dingen:

man kann z.b. die axiale raummoden in längsrichtung des raumes an der rückwand gegenüber der lautsprecher (im rücken des hörers) 100% dämmen. man nehme z.b. 1m dicke dämmung. die komplette wand ist abgedeckt.
das bedeutet die längsmoden können absolut keinen einfluss (peaks & dips) mehr auf den frequenzgang haben da diese raumoden nicht mehr entstehen können zwischen den beiden parallelen wänden.

trotzdem wird man aber von der wand hinter den lautsprechern nach dem sbir-model die auslöschungen messen die auf der genelec-seite grob erklärt sind da diese wand ja immernoch reflektiert.
die frequenz der auslöschung (genauer sind es mehrere [kammfilter]) hängt rechnerisch mit dem abstand basstreiber zu rückwand zusammen also der zeitlichen verzögerung der sich überlagernden frequenzen.
ganz normale phasenauslöschungen eben.

bei einer raummode passiert zwar genau das gleiche aber in diesem gedankenexperiment wurde die raummode ja eliminiert.

daher ist auch meine Meinung dass sbir (begrenzungsflächeneffekte) und klassische raummoden getrennt voneinander zu betrachten sind.

 

[synthpark]

hier mal ein gedankenexperiment dazu was sehr einfach und anschaulich ist zu diesen beiden raumakustischen dingen:

man kann z.b. die axiale raummoden in längsrichtung des raumes an der rückwand gegenüber der lautsprecher (im rücken des hörers) 100% dämmen. man nehme z.b. 1m dicke dämmung. die komplette wand ist abgedeckt.
das bedeutet die längsmoden können absolut keinen einfluss (peaks & dips) mehr auf den frequenzgang haben da diese raumoden nicht mehr entstehen können zwischen den beiden parallelen wänden.

Das stimmt. Das wäre dann so, wie wenn man hinten einfach nen offenen Raum hätte und keinen geschlossenen als Resonator. Aber wenn man durch Helmholtzabsorber etc. die Moden lediglich eindämmt, aber nicht eliminiert, wird es wohl etwas anders sich verhalten.

Und auch in dem hypotetischen Fall würden alle Reflexionswände zum Tragen kommen, vorne, Seitenwände, Decke, Boden (ohne Sub).

Mir gings lediglich um die zweifelhafte Aussage:

die frequenz des "loches" bzw der mode

die Frequenz einer Raummode änderst du damit nicht. Das Loch ist Kammfilterbedingt.
Suche nach dem Verursacher (Wand, Boden, Decke, Ecke) deines Problems und gehe an dieser Stelle das Problem dann gezielt an.

hier mal ein gedankenexperiment dazu was sehr einfach und anschaulich ist zu diesen beiden raumakustischen dingen:

man kann z.b. die axiale raummoden in längsrichtung des raumes an der rückwand gegenüber der lautsprecher (im rücken des hörers) 100% dämmen. man nehme z.b. 1m dicke dämmung. die komplette wand ist abgedeckt.
das bedeutet die längsmoden können absolut keinen einfluss (peaks & dips) mehr auf den frequenzgang haben da diese raumoden nicht mehr entstehen können zwischen den beiden parallelen wänden.

Das stimmt. Das wäre dann so, wie wenn man hinten einfach nen offenen Raum hätte und keinen geschlossenen als Resonator. Aber wenn man durch Helmholtzabsorber etc. die Moden lediglich eindämmt, aber nicht eliminiert, wird es wohl etwas anders sich verhalten.

Und auch in dem hypotetischen Fall würden alle Reflexionswände zum Tragen kommen, vorne, Seitenwände, Decke, Boden (ohne Sub).

Mir gings lediglich um die Aussage:

die frequenz des "loches" bzw der mode

die Frequenz einer Raummode änderst du damit nicht. Das Loch ist Kammfilterbedingt.
Suche nach dem Verursacher (Wand, Boden, Decke, Ecke) deines Problems und gehe an dieser Stelle das Problem dann gezielt an.

Als ob dann eine Wand dran schuld wäre, so ist imho nicht der Fall.

 

[Black_Bender]

ganz genau. begrenzungsflächeneffekte kommen nicht nur von der rückwand.
sie kommen von jeder begrenzungsfläche also boden seitenwände decke dachschräge etc.

ja sogar von einem voluminösen schweren tisch.

genelec hat die sache vereinfacht.
der grund liegt in der praxistauglichkeit.
gegen die rückwandreflexion kann man relativ enfach etwas machen und sie ist auch aus erfahrung die ausgeprägteste problematik.

und da man im tonstudiodesign keinen schalltoten raum als ziel hat geht es auch immer um einen vernünftig gewichteten kompromiss.
man will ja gar nicht alle begrenzungsflächeneffekte eliminieren. das funktioniert nur wenn man die raumakustik völlig zerstört.

wenn man aber den besonders starken einfluss der rückwand eindämmt und den rest durch optimale kompromisse aufstellt dann erhält man einen guten regieraum auch mit begrenzungsflächeneinfluss der anderen wände.

EDIT:
das nenne ich einen kontrollierten und auch notwendigen raumeinfluss der in einer guten regie gewünscht ist.

 

[karumba]

Als ob dann eine Wand dran schuld wäre, so ist imho nicht der Fall.

na klar ist die wand dran schuld - was sollte es sonst sein? ohne wände hättest du keine raummoden, kein überlagerungen, keine auslöschungen, usw.

 

[synthpark]

Als ob dann eine Wand dran schuld wäre, so ist imho nicht der Fall.

na klar ist die wand dran schuld. ohne wände hättest du keine raummoden, kein überlagerungen, keine auslöschungen, usw.

nee die ganze Konstruktion "Raum" ist schuld. Und das heisst, man wird imho nicht gezielt gegen eine Wand vorgehen können, um irgendein Loch zu stopfen. Deshalb finde ich diese Genelec Skizze so schlecht.

 

[Black_Bender]

Als ob dann eine Wand dran schuld wäre, so ist imho nicht der Fall.

na klar ist die wand dran schuld. ohne wände hättest du keine raummoden, kein überlagerungen, keine auslöschungen, usw.

nee die ganze Konstruktion "Raum" ist schuld. Und das heisst, man wird imho nicht gezielt gegen eine Wand vorgehen können, um irgendein Loch zu stopfen. Deshalb finde ich diese Genelec Skizze so schlecht.

oh doch doch das funktioniert sogar hervorragend.
ein basiskonzept von mir beruht genau auf diese aussage.
und das ist ausgereift und schon mehrmals gebaut.

natürlich wird man mit einem kleinen absorber oder helmi keinen ausgewachsenen begrenzungsflächeneffekt anständig mindern.
aber man muss sich definitiv gezielt an die wand machen die das problem verursacht.

mehr will ich dazu aber nicht sagen

 

[synthpark]

Als ob dann eine Wand dran schuld wäre, so ist imho nicht der Fall.

na klar ist die wand dran schuld. ohne wände hättest du keine raummoden, kein überlagerungen, keine auslöschungen, usw.

nee die ganze Konstruktion "Raum" ist schuld. Und das heisst, man wird imho nicht gezielt gegen eine Wand vorgehen können, um irgendein Loch zu stopfen. Deshalb finde ich diese Genelec Skizze so schlecht.

oh doch doch das funktioniert sogar hervorragend.
ein basiskonzept von mir beruht genau auf diese aussage.
und das ist ausgereift und schon mehrmals gebaut.

natürlich wird man mit einem kleinen absorber oder helmi keinen ausgewachsenen begrenzungsflächeneffekt anständig mindern.
aber man muss sich definitiv gezielt an die wand machen die das problem verursacht.

mehr will ich dazu aber nicht sagen

falls du einen Helmholtz an die entsprechende Wand stellen solltest, dann hast du einfach einen Absorber dort angebracht, wo eh ein Druckmaximum herrscht. Wenn das super funktioniert, ist das gut. Aber noch kein Beweis, dass die Ursache in SBIR bestand.

 

[Black_Bender]

ich muss dazu ja nichts beweisen.

es funktioniert und ist berechenbar. mein persönlicher heiliger gral

bisher hab ich keinen einzigen fall gehabt wo ein helmi gegen begrenzungsflächeneffekte wirkt.
wie auch. sbir verursacht keinen nachhall. helmis können nur nachhall senken also raummoden bekämpfen.
für das "schnelle" sbir was kein nachhall hat sind sie zu träge.
is meine erklärung dazu warum es nicht funktioniert. hat aber keine berechtigung 100% korrekt zu sein.

 

[synthpark]

Helmis sollen auch den Frequenzgang begradigen. Das tun sie auch. Ob schnell oder langsam kann ich jetzt nicht sagen, hängt wohl auch von der Aufstellung ab. Wie dem auch sei, man kann sich auch ne künstliche Dachschräge bauen, wenn man will und den Winkel varrieren, bis es passt. Ich hab meine Ideen hier.

 

[karumba]

synthpark, ich schlage vor, wenn du fragen zu dem thema moden oder sbir hast bzw. darüber diskutieren willst, machen wir das lieber in einem separaten thread. dieser thread wird sonst noch mehr "zugeOT-ed" als er es ohnehin schon wurde
optional empfehle ich noch ein gutes buch welches die zusammenhänge gut erklärt, z.b. den everest.

 

[synthpark]

synthpark, ich schlage vor, wenn du fragen zu dem thema moden oder sbir hast bzw. darüber diskutieren willst, machen wir das lieber in einem separaten thread. dieser thread wird sonst noch mehr "zugeOT-ed" als er es ohnehin schon wurde
optional empfehle ich noch ein gutes buch welches die zusammenhänge gut erklärt, z.b. den everest.

ja kein Problem, stimmt schon mit dem OT. Es geht ja nicht nur um mein Verständnis hier,
das sollte eigentlich klar geworden sein. Man glaubt oft, man hat was verstanden, und dann hat man am Ende die Sache doch nicht richtig verstanden, auch als Massenphänomen möglich. OT Ende.

 

[synthpark]

optional empfehle ich noch ein gutes buch welches die zusammenhänge gut erklärt, z.b. den everest.

OT: Everest ist nicht schlecht. Hab ich schon lange als Taschenbuchausgabe. Lese das grad jetzt von vorn bis hinten. Auf Seite 19: "so we see that this triangular wave has both odd and even components of modest amplitude ...". Dabei hat eine perfekte Dreieckswelle keine geraden Harmonischen. Sowas muesste den Neuling verwirren. Irren ist menschlich. Mit einem Buch kommt man wohl eh nicht weiter, aber der Everest konzentriert sich zumindest auf die relevante Materie und ist angenehm unmathematisch (fuer die Mathematik hab ich den Moeser, Technische Akustik).

 

[synthpark]

wie versprochen hier nun der helmholtz resonatorbau. vorab: das experiment war erfolgreich & dier performance von dem teil ist hervorragend - der bau & das tuning ein kinderspiel!

ich werde heute hier nun alles dokumentieren

was macht das teil? es bedämpft den bassbereich in einem eher schmalen frequenzbereich. der vorteil ist jedoch, dass man das teil auf die gewünschte frequenz stimmen kann womit er eine alternative zu anderen bassabsorbern darstellt oder diese ergänzt.
weitere infos:
http://de.wikipedia.org/wiki/Helmholtz-Resonator

so...dann wollen wir mal. zunächst eine kurze beschreibung zum bau.
mein helmholtzresonator (ab nun abgekürzt mit HH) hat folgende daten:
außenmase: 100x46x46cm
material: spanplatten 19er stärke (im baumarkt schon fertig zuschneiden lassen!)
aufbau: verschraubt und innen mit acryl abgedichtet
arbeitszeit: kasten 20 minuten, tuning 10 minuten
kosten: keine 20€

alles bis auf die fronplatte zusammenschrauben und innen schöne mit acryl abziehen - das teil muss 100% dicht sein!

...

bevor die frontplatte draufkommt nochmal dick acryl drauf:

...

platte drauf und verschrauben + außen dann nochmal zusätzlich acryl:

....

so sieht dann der fertige kasten aus (ruhig 1-2h warten bis das acryl fest ist):

...

ich habe zunächst mal 3 löcher a 3cm gebohrt & nehme nun mit einem messmikro auf um nun auf die frequenz abzustimmen.
das mic nicht ins oder aufs loch zeigen, sondern daneben, damit die membran nicht durch den luftstrom beschädigt wird! :

...

hey Karumba,

ich finde das sehr cool, was du gemacht hast und plane aehnliches. Zum einen als Podest fuer Absorber an der vorderen Front. Den Raum kann man gut nutzen, und eventuell auch in den Ecken, wo es am besten sein soll, bzw. an den oberen Raumkanten.

Interessant sind folgende Fragen:

1. womit hast du die Loecher gebohrt? Den Abfall bekommt vielleicht schwer raus, also die Scheibe.
Einfach dringelassen?

2. Eventuell ist es sicherer/besser, viele kleine Loecher zu bohren, um eine gleichmaessige Luftzufuhr zu haben, sagt mir meine Intuition. Eventuell schnelleres Ausklingen. Hab da aber noch keine Aussage.

3. Bei einem Helmi, der so tief wie breit ist (50 cm) gelten quasi starke Randeffekte (im Gegensatz zu einem, der viel laenger und breiter ist), weil einfaches 2D Modell nicht mehr greift. Aber offenbar scheint das nicht zu stoeren.

4. Bei Einbringung einer 3 cm Basotect Schicht direkt hinter der Frontplatte als Daempfungsglied kann man das Teil breitbandiger machen, auf Kosten des Hauptpeaks. Dann kann man aber die Loecher eventuell nicht mehr so einfach bohren und muss die Frontplatte bis zum Schluss unbefestigt lassen. Koennte Probleme machen, aber ich probiers aus. Zumindest muesste das Teil dann schneller ausklingen und ist breitbandiger.

 

[karumba]

everest war auch mein erstes akustikbuch. ich finde es nach wie vor prima.

womit hast du die Loecher gebohrt? Den Abfall bekommt vielleicht schwer raus, also die Scheibe.

im prinzip ganz einfach mit einem lochkreisbohrer. den abfall kann man auch im gehäuse lassen, solange es nicht das schwingen anfängt.

Eventuell ist es sicherer/besser, viele kleine Loecher zu bohren, um eine gleichmaessige Luftzufuhr zu haben, sagt mir meine Intuition.

spielt für die wirkung keine rolle. bei einem bassreflexrohr für speaker hat man die regel die löcher nicht zu klein machen, damit es keine luftgeräusche gibt. soll bei einem HH aber kein problem sein.

Bei einem Helmi, der so tief wie breit ist (50 cm) gelten quasi starke Randeffekte (im Gegensatz zu einem, der viel laenger und breiter ist), weil einfaches 2D Modell nicht mehr greift. Aber offenbar scheit das nicht zu stoeren.

welche randeffekte wären das?

4. Bei Einbringung einer 3 cm Basotect Schicht direkt hinter der Frontplatte als Daempfungsglied kann man das Teil breitbandiger machen, auf Kosten des Hauptpeaks. Dann kann man aber die Loecher eventuell nciht mehr so einfach bohren und muss die Frontplatte bis zum Schluss unbefestigt lassen. Koennte Probleme machen, aber ich probiers aus. Zumindest muesste das Teil dann schneller ausklingen und ist breitbandiger.

alles korrekt. man muss die bedämpfung aber nicht direkt hinter den löchern machen. ich würde es auf die rückwand kleben oder alternativ mit lockerer wolle (aus dem speakerbau) befüllen. wenn man die frontlöcher ausreichend groß macht, kann man dann sogar nachträglich noch etwas abstimmen. die reso-frequenz beschiebt sich dann aber, d.h. man müsste die löcher dann öffnen/verschließen können.

 

[synthpark]

welche randeffekte wären das?

naja, man sieht immer ein 2 D Modell vom Helmholtzabsorber, der quasi unendlich ausgedehnt ist. Dann kann man die Frequenz ganz gut berechnen. Wenn man Randeffekte hat, weil die Verteilung des Drucks am Rand anders ist, dann geht ein Korrekturfaktor mit ein (zu finden im RPG Buch). Wenns damit getan ist, spielt das keine Rolle, weil man ja in der Praxis einfach empirisch abstimmen kann.

Trotzdem hab ich den Verdacht, dass es effektiver sein muesste, die Wirkungsweise so homogen wie moeglich zu gestalten, d.h. viele kleine Loecher, im Idealfall eine perforierte Platte. Das hat auch Einfluss auf die Abstrahlung des Helmholtz nach aussen, also wie das aeussere Feld abgeschwaecht wird.

 

[synthpark]

man muss die bedämpfung aber nicht direkt hinter den löchern machen. ich würde es auf die rückwand kleben oder alternativ mit lockerer wolle (aus dem speakerbau) befüllen. wenn man die frontlöcher ausreichend groß macht, kann man dann sogar nachträglich noch etwas abstimmen. die reso-frequenz beschiebt sich dann aber, d.h. man müsste die löcher dann öffnen/verschließen können.

muss man nicht an die Frontplatte machen. Aber als poroeser Absorber wirkt dieser am besten direkt hinter der Frontplatte, weil Schallschnelle maximal. So eine Anordnung sieht man im RPG Buch.

http://www.amazon.com/Acoustic-Absorbers-Diffusers-Theory-Application/dp/0415471745

 

[Black_Bender]

im prinzip ganz einfach mit einem lochkreisbohrer. den abfall kann man auch im gehäuse lassen, solange es nicht das schwingen anfängt.

die abfälle sind hervorragende stopfen.
einfach in etwas stoff einwickeln.

lg