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AKUSTIK -ABC | HERMANN VON HELMHOLTZ

*31.8.1821 Potsdam
† 8.9.1894 Berlin-Charlottenburg
Er war ein bedeutender Physiologe und Physiker, schuf eine umfassende Formulierung des Energieerhaltungssatzes, erfand den Augenspiegel zur Untersuchung des Augenhintergrundes und leistete als erster Leiter der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt in Berlin-Charlottenburg wichtige Beiträge dazu, dass sich Berlin Ende des 19. Jahrhunderts zu einem Zentrum physikalischer Forschung entwickelte.

 

Helmholtz-Resonatoren

 

Prinzip des Helmholtz-Resonators: Der Luftpfropfen in der Öffnung schwingt auf dem federnden Luftkissen des Korpus.

Unter Helmholtz-Resonatoren versteht man akustische Systeme, die aus einem schwingenden Luftpfropfen und einem angekoppelten Luftvolumen bestehen. Es gibt viele unterschiedliche Erscheinungsformen davon: eine leere Weinflasche, den Korpus eines Saiteninstruments, Bassreflexgehäuse von Lautsprechern und Wandverkleidungen aus gelochten Holz- oder Gipskartonplatten. An der leeren Weinflasche lassen sich die Geometrie und die Funktionsweise des Helmholtz-Resonators am einfachsten erklären: Die Luft im Flaschenhals bildet den erwähnten Luftpfropfen und die Luft im Rest der Flasche das angekoppelte Luftvolumen. Der Luftpfropfen hat eine akustische Masse, die sich aus seiner Geometrie und der spezifischen Dichte der Luft ergibt. Sie lagert auf dem federnden Luftkissen des restlichen Flaschenvolumens. Gemeinsam bilden beide ein schwingendes System mit einer spezifischen Resonanzfrequenz, die sich durch Anblasen der Flaschenöffnung bekanntermaßen leicht anregen lässt.

Helmholtz-Resonator aus Messing, ca. 1900

Helmholtz-Resonator aus Messing, ca. 1900

Helmholtz-Resonatoren werden häufig genutzt, um Schall zu verstärken. Bei Saiteninstrumenten beispielsweise würde allein durch die Schwingung der Saiten viel zu wenig Schallenergie abgestrahlt. Erst die Ankopplung des Korpus mit seinen Öffnungen führt zu ausreichenden Lautstärken.

Damit ein Helmholtz-Resonator den Schall nicht verstärkt, sondern absorbiert, muss die schwingende Luft in der Öffnung durch Reibung gebremst werden. Dies geschieht meist durch ein dünnes, hinter die Öffnung geklebtes Vlies, manchmal versehen mit einer zusätzliche Auflage aus Mineralwolle oder Schaumstoff.

Gelochte Wand- und Deckenverkleidungen:
Die wohl häufigste Anwendung des Helmholtz-Resonators ist die abgehängte Decke oder Wandverkleidung aus gelochten Metall-, Holz- oder Gipskartonplatten. Hier schwingt die Luft in den vielen Löchern der Platte vor dem Luftvolumen, das sich zwischen der Platte und der Decke bzw. Wand befindet. Diese Systeme sind so abgestimmt, dass mehrere Resonanzfrequenzen nebeneinander liegen und so eine breitbandige Absorption erzielt werden kann.

Sonderkonstruktionen als Bassabsorber:
Helmholtz-Resonatoren können auch zur Bedämpfung einzelner tieffrequenter Raumeigenmoden eingesetzt werden. Um eine tiefe Resonanzfrequenz zu erzielen, benötigt man ein relativ großes Volumen mit nur einer oder wenigen Öffnungen. 

 

Quelle: www.hunecke.de