Helmholtzresonator in abgehängte Decke integrieren?

Mess- und Korrektursysteme

Helmholtzresonator in abgehängte Decke integrieren?

Beitragvon coquillat » 11.01.2018, 00:15

Hallo liebe Forenten,

fast zufrieden mit meiner Wohnraumakustik drängt sich mir eine Frage auf, zu der ich gerne eure fachliche Meinung einholen möchte, bevor ich mich weiter dafür engagiere:

Über meine Raummaße und Rechenprogramme aus dem Internet, sowie über Testtonreihen, weiß ich ziemlich genau, welche Raummoden sich in meinem Wohnzimmer bilden: bei 28,2/56,4/84,6/112,8 Hz.

Jetzt habe ich einerseits Glück, die 4 Wände mein Eigen nennen zu dürfen, andererseits bin ich chronisch unterfinanziert, um eine käufliche Raummodenfalle zu erwerben ... :wink:

Die Lösung würde, wenn ich richtig überlege, folgendermaßen aussehen:
Ich habe zum einen Wände in Holständerbauweise (so sind klar festgelegte Holraumvolumina vorhanden, zwar mit Dämmwolle ausgefüllt, aber relativ kleine Volumen) und zum anderen eine abgehängte Rigips-Decke, die ebenfalls ausgiebig gedämmt ist, mit sehr großem Volumen!

Ist es sinnvoll, nach Berechnung des Deckenvolumens, einen Helmholtzresonator über mir einzurichten (eingesetzte, richtig berechnete Löcher mit entsprechenden Röhren wären sicher leichter möglich, als eine mächtige Eckbox aufzubauen ...)? Würde er nicht nur die vertikalen, sondern auch die horizontalen Raummoden dämpfen, oder sind meine Überlegungen dazu Unsinn?

Ich danke euch schon jetzt herzlich für eure Gedanken dazu ...

Liebe Grüße aus Oberbayern, Nikolaus :D
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Beitragvon Jupiter » 11.01.2018, 08:52

Hallo Nikolaus,

Helmholzresonatoren sind an für sich schon eine Herausforderung zumal sie mMn auch noch den optimalen Aufstellungplatz benötigen. Diese sinnvoll in die Decke zu integrieren, auch bei dem benötigten Volumen und dann auch noch bei 4 doch weit auseinander liegenden Frequenzen schlicht unmöglich, würde mich wundern wenn ich mich irre.

Um sinnvoll mit Helmholzresonatoren Überhöhungen zu reduzieren benötigst du Volumen im m³-Bereich. Meist stimmt die Theorie nicht mit der Praxis überein und du musst nachjustieren.

Hast du bereits mit Boxenschieben den Aufstellungsplatz optimiert bzw. deinen Hörplatz entsprechend gewählt?

Kannst du ein Amplitudenfrequenzgang sowie ein Wasserfalldiagramm einstellen damit wir sehen wo und wie der Schuh drückt?

Software und ein wenig Hardware zur Überprüfung raumakustischer Maßnahmen benötigst du in jedem Fall. Hast du dir zu Mikrofon und externer Soundkarte schon Gedanken gemacht?

Gruß Harald
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Jupiter
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Beitragvon h0e » 11.01.2018, 08:57

Hallo,

gerade im Deckenbereich bieten sich geschlitzte / gelochte Gipskartonplatten an, die man entsprechend der Frequenzen wählen kann.

Grüsse Jürgen
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Beitragvon Hans-Martin » 11.01.2018, 12:29

Hallo Nikolaus,

über diese Problematik denke ich auch seit einigen Tagen nach, denke hier also nur laut, denn die Umsetzung des Projekts steht noch bevor.

Die einfachste Lösung wäre demnach, ein Rohr mit halber Raumlänge am einen Ende mit Deckel zu versehen, das offene Ende in eine Raumecke zu bringen, wo es beim Druckmaximum des Raums sein eigenes Druckminimum platziert. Das Rohr hat am geschlossenen Ende sein Druckmaximum (Schnelle=0), am offenen Ende sein Schnellemaximum (Druckminimum). Der physikalische Vergleich mit gedackten Orgelpfeifen liegt nahe. Eberhard Sengpiel hat dazu eine schöne Zusammenfassung bereitgestellt, seine Familie hält die Webseite als sein Vermächtnis dankenswerterweise offen: http://www.sengpielaudio.com/StehendeWellen.htm

Bei den Raumecken hat man normalerweise 8 zur Auswahl, bei einer abgehängten Decke könnte man eine Schallmessung unter der wahren Raumdecke und am Boden machen, um die Abschwächung durch die abgehängte Decke zu erfassen, jeweils an der von den LS entfernten Wand. Mein Vorschlag wäre ein Abflussrohr mit Deckel und offenem 90° Knie, dann kann man es oberhalb der abgehängten Decke verschwinden lassen, mit der Öffnung nach unten (optisch mit einem Stoff getarnt) im Eckbereich durch einen Ausschnitt der Zwischendecke.

Die Raumresonanzen zeigen sich im gemessenen Frequenzgang oft mit Ausprägungen bis +12dB bei Gütefaktoren nahe Q=10. Mehr einrichtungsbedingte Dämpfung bei höheren Frequenzen bringt den Schwerpunkt auf die Grundresonanz des Raums.

Bei den Moden zählt man 1,2,3,4, wobei im Rohr zur 1. auch die 3. auf Resonanz kommt, ein weiteres Resonanzrohr mit 1/4 Raumlänge und ein drittes mit 1/8 Raumlänge wären sinnvoll, wenn gedackt.
Ich könnte mir auch vorstellen, dass bei guter Dämmung durch die Zwischendecke für die 2. und 4. Mode auf ein beidseitig offenenes Rohr zurückgegriffen werden könnte (allerdings auf λ/2 abgestimmt, was für die 2. Mode, doppelte Frequenz, dieselbe Rohrlänge bedeutet wie für das gedackte Rohr der 1. Mode).
In das gedackte Rohr passen Grundwelle und 3-fache Frequenz, in das offene Rohr passen die 2. und auch die 4. Ich denke, dass die Anzahl gleicher Rohre variiert werden muss, um die gewünschte Dämpfung zu erreichen.

Die gedackten Rohre kann man auf 4 Ecken verteilen, wenn offene Rohre zum Einsatz kämen, dann mit dem ihrem offenen Ende im Zwischenraum, da wird es keine gute Idee sein, diese symmetrisch auf beide Raumenden zu verteilen. Nimmt man 4, sollten die entweder an der Rückwand oder an der Front parallel wirken, es sei denn, der Raum ist breiter als lang.

Mir fehlen noch Information über die besten Querschnitte. Ich erinnere mich daran, dass ich vor 25 Jahren beim Neubau als Regenabwasserleitung auch 4m PVC Rohr mit 100er Durchmesser aus dem Teppichmarkt mitverarbeitet habe. Zum Experimentieren sicherlich gut, aber vermutlich nicht hinreichend querschnittsstark, um etwas auszurichten, wenn der Raum selbst groß ist. Ich denke, man müsste die Rohrquerschnitte mindestens an der effektiven Membranfläche der Tieftöner orientieren. In meinem Modell bräuchte man als also 8 Rohre mit halber Raumlänge (gekürzt um den mittleren Weg im zusätzlichen Knie).

Wie oben geschrieben, alles nur laut gedacht und noch nicht weiter in praxi erforscht...

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon chriss0212 » 11.01.2018, 12:55

Hallo Hans Martin,

ich gehe ja gerade ein neues Lautsprecherprojekt an. da wird versucht mit Rohren bemessen auf 1/2 Gehäusegröße stehende Wellen im Gehäuse zu unterdrücken ;)

http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showpost.php?p=212262&postcount=25

Grüße

Christian
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Beitragvon Hans-Martin » 11.01.2018, 13:26

Hallo Christian,

Danke für den Link, genau so habe ich es gemeint. Schön, dass andere auf dieselben Ideen gekommen sind, noch besser, wenn ein Fortschritt messtechnisch dokumentiert würde...
Ob die Watte im Rohr wirklich nötig ist? Welches Q wohl Sinn macht?
Ich stelle mir gerade ein Musikinstrument mit einem wattegefüllten Korpus vor....

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon wgh52 » 11.01.2018, 14:51

Freunde,

im Analog-Forum gabs dazu kürzlich einen Thread "Bassfalle: Viertelwellenresonator statt Helmholtzresonator", in dem auch auf Längenberechnung und auf Möglichkeiten der Feinabstimmung recht detailliert eingegangen wurde.

Einen Aspekt gebe ich noch zu bedenken: Das Rohrvolumen bzw. der Rohrdurchmesser und die Dämmung im Rohr beeinflussen die Modendämpfung - man muss ja "Modenenergie" sozusagen "absaugen". Scheint ein weites Feld zu sein, das alles optimal hinzubekommen.

Grüße,
Winfried

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Beitragvon Mister Cool » 11.01.2018, 19:40

Vor ca. 17 Jahren gab es einen Artikel/Anleitung von Roland Gauder (Entwickler von Isophon) zum Thema Bau eines Helmholtz-Resonators als Bassfalle. Ich habe vier davon gebaut und in jede Ecke gestellt. Jede Kiste war raumhoch und hatte drei getrennte Voluminas / BR Kanäle abgestimmt auf die drei typischen Raummoden. Aber es hat nicht viel geholfen. Ich habe sie wieder rausgeschmissen

Siehe auch

http://audiovinyl.ch/wp-content/uploads ... _Audio.pdf
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Beitragvon chriss0212 » 11.01.2018, 19:55

Vielleicht ist der Durchmesser des Rohres zu klein gewesen? Also evtl. war vielleicht korrekt abgeglichen, aber es konnte nicht genug Energie vernichtet werden.

Viele Grüße

Christian
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Beitragvon Mister Cool » 11.01.2018, 21:53

Ich schätze, die Voluminas waren micht ausreichend (jede Kiste hatte ca. 160l)

Grüsse,
Alwin
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Beitragvon Mister Cool » 11.01.2018, 23:08

Hi,
Ich habe nich die damaligen Formeln gefunden

https://www.gauderakustik.com/index.php ... sanleitung

Grüsse,
Alwin
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Beitragvon Mister Cool » 11.01.2018, 23:41

Für Edit war leider zu spät. Siehe link oben Kapitel 2.4.1

Grüsse,
Alwin
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Beitragvon Joerghag » 12.01.2018, 10:34

Hallo Nikolaus,

wenn du noch keine echten Messungen durchgeführt hast, würde ich dies als ersten Schritt machen.
Durch die abgehängte Decke und die Holzständerbauweise können die Problemzonen bei dir schon deutlich geringer ausfallen, als in der Simulation.

Gruß Jörg
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Beitragvon uli.brueggemann » 12.01.2018, 10:51

Wenn man sich die Formel bei Gauder genauer anschaut, merkt man, dass die irgendwie merkwürdig ist. Ich komme damit nicht klar, da fehlt etwas.

Vor einiger Zeit habe ich dann mal im Web recherchiert und dann für einen Helmholtz-Absorber eine kleine Excel-Tabelle erstellt, welche rückwärts rechnet. Also im Prinzip aus der gewünschten Frequenz und einem gewünschten Volumen dann die Abmessungen der benötigten Röhre rechnet.
Ihr könnt Euch das ja mal anschauen mit http://www.audiovero.de/freedownload/Helmholtz.xlsx

Vielleicht kann das jemand verifizieren :wink:

Grüsse
Uli
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Beitragvon Hans-Martin » 14.01.2018, 18:12

wgh52 hat geschrieben:im Analog-Forum gabs dazu kürzlich einen Thread "Bassfalle: Viertelwellenresonator statt Helmholtzresonator", in dem auch auf Längenberechnung und auf Möglichkeiten der Feinabstimmung recht detailliert eingegangen wurde.

Hallo Winfried,
Danke für den Hinweis, ich bin dem Link gefolgt und fand besonders interessant die weiterführenden Links über die Längenkorrektur, Mündungskorrektur der Austrittsöffnung: https://de.wikipedia.org/wiki/Endkorrektur_der_Resonatorl%C3%A4nge
Görne Tontechnik nennt 0,57 x Radius, gilt nur für Grundresonanz, die eff. Rohrlänge nimmt bei höheren Frequenzen ab, was vielleicht erklärt, warum es so unterschiedliche Aussagen über die Korrektur gibt.
http://www.mu-sig.de/Theorie/Akustik/Akustik04.htm nennt 0,61 x Radius, Helmholtz errechnete π/4 x Radius (entsprechen 0,78 x Radius), was gerade in Verbindung mit π und Kreisberechnung dazu verleiten könnte, dieser Formel besondere Aufmerksamkeit zu schenken.
Ob diese Faktoren auch mit unterschiedlichen Radien erfasst und als Regel bestätigt wurden, weiß ich nicht, sollte vorausgesetzt werden können, ich bleibe da skeptisch.
Wer sich mit Bassreflexrohren beschäftigt, kennt den Unterschied zwischen glattem runden Rohr und flachem Schlitz gleicher Querschnittsfläche in der Luftreibung und Dämpfung.
Auch ist bekannt, dass es eine Rauigkeit gibt, die am inneren Rohrende durch Kantenturbulenzen entsteht, die man mit einem Schaumstoffring um das Rohrende bedämpfen kann. Eine trichterförmige BR-Anpassung an die Frontplatte, sogar mit Golfballgrübchen, sind andere Ansätze, auch gibt es Berechnungsunterschiede zwischen nach innen oder außen angesetzten Rohren.
Deshalb meine ich, dass für eine genaue Abstimmung eine konkrete Messung erforderlich wird, z.B. mühsam aufgebaut im Freifeld* mit einem Lautsprecher, dessen FG allein vor der Membran zwecks Kalibrierung gemessen wird, um dann nach Aufstellung des HR mit dem Mikrofon im Resonator am festen gegenüberliegenden inneren Ende im Druckmaximum die eigentliche Messung auszuführen. Mit dem Tongenerator die Resonanzfrequenz feststellen. Da aber die Schallgeschwindigkeit mit der Tempeartur variiert, darf man im Freien nur bei 20°C arbeiten, wenn das die Raumtemperatur bei der praktischen Anwendung ist. Ha! unter der Decke sollte man mal die Temperatur messen...

Es ist leicht vorstellbar, dass die Positionierung in der Raumecke mit weniger als Radius-Abstand seitlich oder Durchmesser auf Längsachse einer Verlängerung des Austrittsrohr gleichkommt und sich jeglicher Berechenbarkeit entzieht bzw. einer akribischen Abstimmung im isolierten Raum (Freifeld) zuwiderläuft.
Wer in einer unbeheizten Kirche Orgel spielt, könnte geneigt sein, einige Pfeifen etwas nachzustimmen, dafür gibt es Vorrichtungen. Beim HR könnte man Platten mit entsprechenden Ausschnitten auflegen, die die Austrittsöffung verlängern, nachdem man wegen der Mündungskorrektur das Austrittsrohr gegenüber der klassischen Berechnung ohnehin etwas verkürzen sollte, aber tatsächlich nicht weiß, um wieviel genau.
Gibt man bei Ulis Helmholtz-Kalkulation statt der vorgegeben 340m/s die bei Wikipedia genannten 343m/s bei 20°C als Schallgeschwindigkeit ein, ändert sich die beispielsweise errechnete Rohrlänge von 4,4cm auf 4,2cm.

In der Praxis wird man also doch praktisch messen müssen, um eine bessere Abstimmung ganz pragmatisch zu erreichen.
So erscheint mir da die Messung mit einem Schallpegelmesser an der Wand nahe der Ecke viel praktischer, wobei die Rohrlänge variiert wird, um ein Minimum als Ausdruck maximaler Dämpfung zu erreichen, während ein LS im Raum den Ton auf Raumresonanz abgibt. Ein einfaches Mikrofon an einem alten Tapedeck oder Tonbandgerät mit Mikrofoneingang und Aussteuerungsanzeige reicht auch aus, um Minimum von Maximum bei derselben Frequenz zu unterscheiden.

Und schließlich darf der Genauigkeitsfanatiker einen Servokreis aufbauen, der die Temperaturdifferenz zwischen Raummitte und Resonator erfasst und zur Korrektur die verstellbar eingerichtete Rohrlänge nachregelt :wink:
Denn, spielt man mit Ulis Kalkulationstool herum, kommt man bei etwa 5° Temperaturdifferenz von 340 zu 343m/s und 2mm Rohrlängenunterschied, was einer Verschiebung der Abstimmung von 2Hz bedeutet. Aber bei Güte G=8 liegen die -3dB Punkte schon verdammt nahe, was nicht mehr als gut abgestimmt gelten kann.
G=8 halte ich aber für angemessen, weil beobachtete Raumresonanzen auch in diesem Bereich liegen, wenn nicht noch schmalbandiger.
Als ich im Altbau wohnte, fiel auf, dass oberhalb der Fensteroberkante die Raumtemperatur spürbar zunahm, mit der Hand schon fühlbar. Da tun sich Aspekte auf...
Grüße Hans-Martin

*) im Freifeld, weil im Raum die zu bekämpfende Raumresonanz mit ihrem Q das Ergebnis stark beeinflussen würde, so meine Befürchtung.
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Hans-Martin
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