Eignung von Viertelwellen-Resonatoren gegen Raummoden

Hmmh, bisher keine "Resonanz" aus dem Forum...
Wie auch immer, vielleicht interessiert dies jemanden später einmal:

Zur Dämmung habe ich 5 Gramm synthetische Kissenfüllung ans verschlossene Ende gefüllt und die Mündung mit einem Stück der dünnen Hülle der Kissenfüllung abgedeckt. Das bringt von der Messung her ein gleichmässigeres Abklingen, leider auf Kosten eines Wirkungsverlusts von gut 30 Prozent.

5 Gramm?

Hallo,

mich interessiert das schon, ich könnte in 2 Raumecken lange Rohre unterbringen, eventuell auch mehrere davon,
eine Abschwächung der Nachhallzeit wäre dabei mein primäres Ziel um die 20Hz herum, das ist meine Problemstelle.

Die Frequenzganglinearisierung wäre mir dabei quasi egal, weil ich hier sowieso noch ein DSP einsetzen muss.

Wenn ich wüsste wie ich das umsetzen könnte, dann würde ich das glatt mal testen.
Allerdings will ich da auch nicht zehn verschiedene Rohre, Durchmesser wie Länge testen, das müsste schon Hand und Fuss haben.
Habe schon Plattenresos und Helmholtze gebaut welche letztlich dann auch nicht so funktioniert haben wie eigentlich gedacht,
daher ist die Motivation etwas geschrumpft um ehrlich zu sein.

Aber ein sehr interessantes Vorgehen von dir.

Es könnte sein, dass das Tuch um die Mündung wichtiger oder richtiger ist als das Einbringen von Füllmaterial. 5 Gramm scheinen zu genügen. Mit 50 Gramm locker verteiltem Material war die Resonanz schon fast vollständig gedämpft und das Rohr somit wirkungslos.

"Viel hilft Viel" ist wohl immer noch ein gültiger Satz. So ein Viertelwellenabsorber hat eben eine effketive Absorptionsfläche die irgendwie proportional zur Rohrfläche ist. Da finde ich das Ergebnis schon nicht schlecht.

@Prim2357: Speziell im Bereich der untersten Raumresonanz reicht der DSP vollkommen, wenn du da den Frequenzgang glattzieht dann wird auch das Zeitverhalten sauber.

Sauberer, aber mir nicht kurz genug im Abklingen bei 20Hz...

Das hier ist interessant.

Ich kenne das Prinzip bisher nur aus dem LS-Bau, aber natürlich lässt es sich
auch im Raum anwenden - selber wäre ich da allerdings nicht drauf gekommen

Ich denke die gebündelte Variante funktioniert schlechter, weil die Öffnungen
"kommunizieren" bzw. irgendwie interagieren. Die Absorptionsfrequenz scheint tiefer zu liegen.

Gegenseitige Beeinflussung der Röhren könnte vielleicht auch bei Pfeifen von Kirchenorgeln auftreten, habe dazu aber nichts im Web gefunden. Also bleibt mir nur die Option, weiter experimentell vorzugehen.
.

@Vinotinto:
Tolle Idee, das Thema Viertelwellen-Resonator mal messtechnisch zu durchleuchten. Danke dafür

Ich hatte damals mit meinem Rohr im Drempel keinen Nerv, noch weiter zu forschen, geschweige denn zu messen.
Deine Messergebnisse sind natürlich ernüchternd. Da muss irgendetwas noch fehlen. Ich hatte damals nur mit dem Ohr "gemessen" und eine Verbesserung wahrgenommen. Vielleicht war auch der schlauch-artige Raum ein geeignetes Umfeld für diese Art von Resonator.

Was das Einbringen von Dämmmaterial angeht würde ich vermuten, dass etwas Dämmwolle am Druckmaximum der Welle, also am verschlossenen Ende, das Einzige sind, was erlaubt wäre. Alle andere Stellen sind im Schnelle-Bauch der Schwingung und töten jede Resonanz weg, in dem Fall wäre das leider die Gegenresonanz.

Ich bleibe gespannt, ob sich noch Lösungen finden

- Johannes

OK, ich habe jetzt 4 Rohre je 2,5 m in den Ecken stehen, was kaum Platz beansprucht, aber auch nur bescheidene 2 dB Absorption bringt. Wenn ich mit der Generator Funktion von REW diese Resonanzfrequenz kurz anrege, ist nach Stoppen des Tons trotz der Dämmungsmaßnahmen an den Rohren immer noch ein leichtes Nachschwingen zu hören.

@Sathim
Ich schließe mich deiner Vermutung an. Gebündelt angeordnete Rohre könnten ähnlich wie ein einzelnes Rohr mit größerem Volumen wirken. Bei größerem Volumen soll die Wirkung breitbandiger, aber vom Pegel her geringer ausfallen.

Ich denke, um Fortschritte zu machen, sollte ich weitere Experimente zurückstellen und mich zuerst etwas aufschlauen. Da zu Viertelwellen-Resonatoren wenig Material existiert, will ich mich mit Theorie und Praxisberichten zu Helmholtz-Resonatoren beschäftigen. Die physikalischen Grundlagen müssen ja für beides gelten.

Irgendwo gab es vor Jahren mal ein kommerzielles Produkt, welches aus einem Bündel von Glas/Plexiglasröhren bestand, die man in der Ecke aufstellen konnte. Das Material war durchsichtig und innen waren keine Dämmmaterielien zu erkennen. Dabei waren die Röhren im Durchmesser eher bei 5 - 6cm und hatten unterschiedliche Längen, um einen breitere Wirkung in der Bandbreite zu erzielen. Öffnung war jeweils oben, soviel ich mich erinnere.

- Johannes

Das Projekt war von AURA Hifi. Sie erwähnen das auch auf ihrer Geschichtsseite als ein eigenes Projekt zur Verbesserung der Akustik von neuen Ausstellungsräumen. Ich hatte mich danach ebenfalls damit beschäftigt und für meinen nicht einfachen (grob T-förmigen) Raum verschiedene Rohrlängen, ebenfalls Abflussrohre, ausgerechnet.
Die Aura Rohre waren aus Acrylglas mit einem ziemlich dicken Schaumstopfen am Fußende. Ich dachte zuerst dieser sei nur zur Justierung der Länge gedacht. Später wurde mir aber klar, dass die Absorptionsfunktion ebenso wichtig sein muss. Man will ja Schallenergie einer bestimmten Wellenlänge aus dem Raum "absaugen" indem man die Resonanz im Rohr "aufschaukeln" lässt. Jetzt fehlt allerdings ein Dämpfungsmaterial, das kontinuierlich ein Teil dieses Schalls in Wärme verwandelt.
Dieses Material muss am unteren Rohrende sein, Punkt des höchsten Schalldrucks. Wie bereits richtig bemerkt und experimentell bestätigt wurde, wirkt Dämpfung in der Mitte sehr gut, verhindert aber die Funktion auch komplett. Außerdem wirkt dieses Dämpfungsmaterial durch die Verringerung der Schallgeschwindigkeit wie eine Volumenvergrößerung der Röhre (was die LS Bauer ja wissen). Es wird also die Resonanzfrequenz verschoben! Das müsste bei der Berechnung der Röhrenlänge berücksichtigt werden.
Ein weiterer Faktor beeinflusst die tatsächlich notwendige Röhrenlänge, es ist offenbar die Tatsache, dass die Schwingung in der Säule nicht genau am geometrischen Ende ihren Reflexionspunkt findet sondern etwas außerhalb. In einem österreichischen Forum habe ich folgendes dazu gefunden: " Die Berechnung mit L=c/(4.f) wäre dann richtig wenn die Luftsäule im Rohr nur zwischen den beiden geometrischen Enden schwingen würde - tut sie aber nicht. Am offenen Ende schwingt die Luftsäule geringfügig außerhalb. Daher ist eine sog. Mündungskorrektur vorzunehmen. Diese entspricht für freistehende, kreisförmige Rohrenden K=r.0,85 und ist von der oben errechneten Länge abzuziehen."
Ich habe das selbst nicht nachgeprüft. Bei meinen Recherchen habe ich gefunden, dass solche Säulenresonatoren in großer Bauweise in der Architektur von Hallen wie in Bahnhöfen, Flughäfen oder Veranstaltungsgebäuden Anwendung finden.
Bei mir stehen die jetzt schon jahrelang hinter schweren Vorhängen in zwei Raumecken - wobei ich die Wirkung eher etwas enttäuschend fand (gehörmäßig).
Die Messungen finde ich sehr interessant.
Gruß
Rainer

Spannend!
Ich kann alles nachvollziehen und finde es auch gut durchdacht, was Du beschreibst.

Einzig bei der Begründung, warum das Dämmaterial am geschlossenen Ende der Röhre enthalten war hätte ich vermutet, dass es gar nicht hauptsächlich um die "Vernichtung" (Umwandlung in Wärme) der Welle geht, sondern eher um die Reduzierung der Schwingungsgüte und damit um eine Verbreiterung der Wirkung im Frequenbereich. Ich denke in erster Linie will man ja eine Gegenschwingung bewirken, so dass Auslöschung mit der Raumresonanz entsteht. Soweit meine Vermutung.

Von dem Thema mit der Längenkorrektur aufgrund die Ausdehnung der Welle bei der Öffnung hatte auch ich schon gelesen. Je nachdem, ob ich das offene Ende kurz vor eine Wand lege und evtl. am Boden entlang führe könnte sich die akustisch wirksame Länge der Röhre vermutlich nochmals verlängern, so meine Vermutung. Ich hatte deswegen auch meine Röhre am Ende etwas kürzer gemacht (zusammengeschoben).

- Johannes

Der kritischste Parameter scheint mir die Öffnungsgröße der Röhren zu sei. Nehmen wir an, wir hätten zwei 20cm Tieftöner, die in einem Raum verschiedene Moden anregen. Selbst wenn diese Röhren perfekte Bassfallen wären, also eine Art schwarze Löcher, in denen an dieser Stelle der Schall völlig verschluckt wird, wäre das ja nur ein winziger Bereich des ganzen Raums, vergleichbar den beiden „Pappdeckeln“ die den Schall erzeugen. Selbst wenn wir annehmen, dass es ein „aktives“ Element gibt, also die Röhren zu einem gewissen Anteil Schall löschen können, bleibt ein Energieproblem. Mit zusätzlichen Subwoofern kann ich Antimoden gezielt einspielen, wozu ich allerdings Energie benötige. Wo soll diese Energie in einer passiv schwingenden und nicht irgendwie „sammelnden“ Vorrichtung herkommen?
Ich vermute, dass diese Resonatoren eben eine gewisse Wirkung in der Ecke haben, wo der höchste Schalldruck auftritt, aber frei im Zimmer, wie von AURA propagiert, müsste die Rohröffnung schon viel größer sein als die handliche Röhrengröße, die im Bereich der Größe der LS Membranen sind.
Gruß
Rainer

Dazu habe ich bei meinen Nachforschungen Interessantes gelernt:

Die Lambda-Viertel Röhren, welche nach Anregung die gegenphasige Schwingung erzeugen, müssen keineswegs die selbe Luftverdrängung an ihrer Öffnung habe, wie die Basslautsprecher. Dem ist nicht so.

Sie müssen nur das Anschwingen einer beginnenden Raumresonanz verhindern, also in der Entstehung gegensteuern. Dafür genügt im Allgemeinen eine wesentlich geringere Energie.

Vorab: Ich habe inzwischen die Positionen von Lautsprechern und Hörplatz leicht verändert. Die folgenden Messwerte passen deshalb nicht genau zu den bisherigen.

Ich denke, die Dämmung am geschlossenen Ende des Rohrs ist entscheidend. Die Abdeckung der offenen Mündung habe ich entfernt. Die lose Watte habe ich durch Schaumstoff ersetzt und verschiedene Dicken ausprobiert.

Das folgende Bild zeigt die Wirkung mit 12 (grün), 16 (blau) und 24 cm (rot) starkem Schaumstoff bei einem einzelnen Rohr.


Dazu die Spektrogramme (ohne, 12, 16, 24):


Bei 4 Rohren mit je 16 cm Schaumstoff ist der Effekt gar nicht so schlecht, habe in der Praxis aber die Zielfrequenz leicht verfehlt - da muss ich noch mal zur Säge greifen...

Hallo Zusammen,

bin sonst nicht oft im Akustikbereich unterwegs und habe diesen Thread deshalb gerade erst entdeckt.

Als ich vor ein paar Jahren auf die Idee mit dem IRR gegen Stehwellen in Lautsprechergehäusen gekommen bin, hatte ich einen schlanken Standlautsprecher mit ausgeprägt starker Längsstehwelle in der "Reißen".
Bei "normalen" Lautsprechern funktioniert das nicht so gut, weil sich die Energie auf eine größere Fläche verteilt und der Röhrenresonator ja nur "fressen" kann, was ihm direkt vor die Mündung kommt.

In Wohnräumen wird das nicht anders sein. Wer also in einem langen Flur wohnt, hat mit Lambda/4 Resonatoren in den Ecken gute Karten, aber wenn es sich um ein "normales" Zimmer handelt, wird er nicht so viel bringen können, weil er zu wenig "Futter" hat. Da sind Plattenresonatoren, die auf größere Flächen wirken, imO deutlich wirksamer.

Zumindest bei meinen Versuchen in Lautsprechern haben die IRRs am besten funktioniert, wenn sie sehr locker(!) auf die gesamte Länge bedämpft waren.
Ich hatte da nur einen Streifen Acrylwatte drin, der so breit war, wie der Innendurchmesser.
Da sollte man trotz Bedämpfung bis zum geschlossenen Ende durchschauen können, damit das Teil trotz Bedämpfung gut resoniert.

Viele Grüße
Rainer