Andreas Mistele - Getting Pro

Sehr tiefe Frequenzen erzeugen auf Grund ihrer Energie deutliche Luftbewegungen im Raum. Diese Luftbewegungen kann man mittels von der Decke hängenden Bahnen eines luftundurchlässigen Materials aufnehmen und dämpfen. Die Dämpfung erfolgt dabei durch Umwandlung der Luftbewegung in eine Auslenkung des Masseschenkels.

So ein Masseschenkel ist eine Art Matte, welche frei beweglich von der Decke hängt. Eine übliche Materialdichte einer Matte für solch eine Anwendung liegt bei 5 kg/m². Wichtig ist, dass das Material luftdicht ist, damit der ankommende Luftdruck komplett aufgenommen werden kann.

Klassische Variante: Ein Stück Teppich mit gummibeschichteter Unterseite, welches auf einer leichten Holzleiste befestigt ist. An dieser Leiste wird das System dann mit einem möglichst minimalen Auslenkungswiderstand an die Decke gehängt.

Platziert werden diese Matten an den Raumkanten, also in der Nähe der Wände, da sich hier die Bassenergie summiert. Die beste Wirkung entsteht natürlich dann, wenn man den Masseschenkel in den Weg der Resonanz hängt, also rechtwinklig zur Resonanzwelle.

Je tiefer die zu dämpfende Frequenz ist, desto größer muss der bedämpfte Bereich sein. Für den Fall einer besonders starken Resonanz in einer Raumdimension könnte es nötig werden, eine der beiden betroffenen Raumgrenzen komplett mit dem Absorber zu zuhängen.

Einschränkung: Letztlich ist die Arbeit mit dieser Art von Absorbern nicht berechenbar. Zum Erreichen guter Ergebnisse hilft daher keine Formel, sondern eher Probieren und Erfahrung.

Um den besten Ort und die ideale Größe für die Schenkelmassen zu finden, baust du dir daher eine Ständerkonstruktion (z. B. aus Holz), an welcher der Absorber hängt. Nun kannst du durch Verschieben des Ständers im Raum die richtige Position finden. An der richtigen Stelle testest du dann noch verschiedene Absorbergrößen aus, um das optimale Ergebnis zu erhalten.

Prinzip eines Masseschenkelabsorbers (Mistele)

Du kennst Helmholtzresonatoren ohne es zu wissen: Akustikgitarren oder Bassreflexlautsprecher basieren auf genau dieser Resonatortechnik. Im Grunde ist es ein akustisches System mit definierter Öffnung, dessen Zweck es ist, ankommende Schwingungen zu verstärken. Um den Resonator zur Schwingungsdämpfung zu nutzen, muss die durch die Öffnung schwingende Luft gebremst werden.

Auch der Helmholtzresonator arbeitet nach dem Feder-Masse-Prinzip: Die bewegte Masse ist das Luftkissen in seinem Resonatorkanal, die Feder stellt wiederum die Luft im Inneren des Absorbers dar, auf der das Luftkissen ruht.

Mit etwas handwerklichem Geschick ist die Herstellung des Resonators keine große Sache: Du baust eine luftdichte Kiste - am einfachsten aus Holz - mit einer definierten Öffnung zum Raum. Den größeren Brocken stellt die Berechnung des Resonators dar, da dessen Wirksamkeit von vielen Parametern abhängt:

Innenvolumen des Resonators

Länge und Radius der Resonatoröffnung

Aufstellung des Resonators im Raum

Die Hauptformel für den Resonator definiert zunächst dessen Volumen und Öffnung in Relation zur zu absorbierenden Frequenz:

f: Resonanzfrequenz in [Hz]

c: Schallgeschwindigkeit (343 m/s)

R: Radius der Resonatoröffnung in [m]

V: Innenvolumen des Resonators in [m³]

L: Länge der Resonatoröffnung in [m]

Die Resonatoröffnung muss nicht rund sein. Du kannst abhängig von der Querschnittoberfläche den Äquivalenzradius berechnen:

R: Äquivalenzradius der Resonatoröffnung in [m]

A: Flächeninhalt des Schnitts der Öffnung in [m²]

Das Volumen und die Öffnungsmaße bestimmen nicht nur dessen Resonanzfrequenz, sondern auch die Güte, also die Absorberbandbreite:

Q: Güte des Resonators

V: Innenvolumen des Resonators in [m³]

L: Länge der Resonatoröffnung in [m]

A: Flächeninhalt des Schnitts der Öffnung in [m²]

Auf der Basis der Güte kannst du schließlich die Bandbreite in Hertz berechnen:

Ausgehend von der Resonanzfrequenz f rkannst du nun durch Addition bzw. Subtraktion des∆f den Frequenzbereich errechnen, in welchem der Absorber wirkt.

Die letzte Variable hinsichtlich der Wirksamkeit des Resonators ist dessen Positionierung im Raum. Aus der Aufstellung resultiert der Koppelfaktor K, der sich wie folgt berechnet:

K: Koppelfaktor

f: Resonanzfrequenz

V: Innenvolumen des Resonators

Q: Güte des Resonators

F: Anordnungsfaktor

Durch den Wert für den Anordnungsfaktor F wird schließlich der Aufstellungsort des Resonators einbezogen. Typische Faktoren sind:

Je größer der Koppelfaktor ist, umso stärker ist die Dämpfung der Resonanzfrequenz. Bei einem Faktor von rund 0,5 spricht man von einer sehr starken Dämpfung, bei 0,02 von einer sehr schwachen.

Willst du nun einen Resonator konstruieren, stößt du zunächst auf das Problem, dass du drei Variablen in der Grundformel hast: Volumen, Öffnungsradius und Rohrlänge. In der Praxis wirst du dich also an die Werte rantasten und einige Beispielkonstruktionen berechnen müssen.

Als Einstieg hier eine Tabelle mit einigen Resonanzfrequenzen. Sie basieren immer auf derselben Resonatoröffnung von 10 cm und variieren hinsichtlich des Innenvolumens und der Länge des Resonanzöffnungsrohres. Du findest weitere Berechnungshilfen auf diversen Internetseiten.

Du siehst: Je größer das Innenvolumen und je länger das Resonanzrohr gebaut ist, umso tiefer ist die Resonanzfrequenz.