Der Raum ist ein Bandpass! (oder: was passiert, wenn man ein Fenster öffnet)

Ich habe hier bereits gezeigt, wie stark der Druckkammereffekt in einem gemauerten Kellerraum ausgrprägt ist.

Jetzt möchte ich vorstellen, wie sich der Raum verhält, wenn man ein Fenster öffnet. Die weit verbreitete Theorie besagt, der Druckkammereffekt müsste schwächer werden, da der Raum undicht wird. Ich sage, diese Theorie ist grundlegend falsch, da sie eine unendlich hohe Schallgeschwindigkeit voraussetzt. Das ist einfach Quatsch! Vielmehr gilt auch bis in die tiefsten Frequenzen das Wellenmodell mit all seinen Folgen. Es gibt keinen dynamischen Druck, der überall im Raum dem statisch zeitgleich aufmoduliert wird. Daher ist es auch ein Irrglaube, ein Raum müsste dicht sein, damit der Druckkammereffekt stark ausgeprägt ist.
Eigentlich müsste man den Anstieg zu tiefen Frequenzen Grenzflächenverstärkung statt Druckkammereffekt nennen. Denn mit sinkender Frequenz gibt es immer mehr konstruktive Interferenz und immer wneiger destruktive. Das ist der Grund für den Anstieg. Eine Druckkammer dagegen ist ein idealisiertes Modell, das mit der Praxis nicht viel gemein hat.

Aber es geht hier ja eigentlich um das offene Fenster...

Das sind die beiden kleinen Fenster in meinem Kellerraum:



Da mein bedämpftes SBA mit Druckkammereffekt eine untere Grenzfrequenz von 3,3 Hz besitzt, eignet es sich hervorragend, den Sachverhalt zu untersuchen.

Messungen im Raum:
Amplitudengang:


Abklingspektrum (Fenster geschlossen):


Abklingspektrum (beide Fenster offen):


Wie man sieht, entsteht eine starke Resonanz unterhalb von 10 Hz, sobald ein Fenster geöffnet ist. Die Frequenz dieser Resonanz steigt mit vergrößerter Öffnungsfläche. Das ist exakt das Verhalten, dass ein Bandpass 4. Ordnung an den Tag legt.

Als nächsten Schritt habe ich in WinISD meinen Raum als Bandpass 4. Ordnung simuliert und den Amplitudengang draußen, direkt vor dem Fenster, gemessen.

Amplitudengang vor dem Fenster (Simulation):


Amplitudengang vor dem Fenster (Messung):


Simulation und Messung stimmen sehr gut überein. Die reale Resonanz besitzt zwar eine geringere Güte (ist breiter), das Fenster hat durch den Rahmen aber auch eine variierende Öffnungsfläche. Die Realität ist un mal nicht ideal.

Hier ist noch eine Lasermessung der Membranauslenkung. Dazu habe ich einen Laserdistanzsensor benutzt und direkt mit REW die Amplitude der Tieftönermembran gemessen. Da REW die Amplitude nur logarithmisch darstellt, ich aber eine lineare Darstellung benötigte, habe ich die Daten in Excel importiert.

Auslenkung (Simulation):


Auslenkung (Lasermessung):


Und auch hier sieht man, dass die Auslenkung wie erwartet bei der Resonanzfrequenz des offenen Fensters geringer ist und darunter ansteigt. Die Theorie stimmt!

Übrigens: wenn man die Tür zum Flur öffnet, wird die Mode des Flurs in der Messung sichtbar.