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Symbolbild "Zeitschriften"

Weg mit den Störgeräuschen!

Besonders interessant für:
  • industriellen Lärmschutz
  • Kraftfahrzeugindustrie
  • Bauakustik

In kleinen Räumen ist die Dämpfung störender Schallwellen mit tiefen Frequenzen mithilfe von herkömmlichen Absorbern nicht möglich. In der PTB wurde ein Optimierungsverfahren entwickelt, bei dem spezielle Resonatoren fein abgestimmt, entsprechend dimensioniert und im Raum positioniert werden. So lässt sich nicht nur der Pegel, sondern auch das Nachklingen von Geräuschen deutlich mindern.

Berechnete Schalldruckverteilung bei der Resonanzfrequenz 38,5 Hz in einem Treppenhaus. Diese Resonanz wird besonders stark durch das Schließgeräusch angeregt, weil sich die Tür genau im Schalldruckmaximum befindet (rot: positiver, blau: negativer Momentanwert des Schalldrucks). Durch die geringe akustische Dämpfung bei tiefen Frequenzen ergibt sich ein langer Nachklang.
Pegelverlauf ohne (gestrichelte Linie) und mit (durchgehende Linie) optimiertem Resonator.
Berechnete Schalldruckverteilung bei der Resonanzfrequenz 38,5 Hz in einem Treppenhaus. Diese Resonanz wird besonders stark durch das Schließgeräusch angeregt, weil sich die Tür genau im Schalldruckmaximum befindet (rot: positiver, blau: negativer Momentanwert des Schalldrucks). Durch die geringe akustische Dämpfung bei tiefen Frequenzen ergibt sich ein langer Nachklang.
Pegelverlauf ohne (gestrichelte Linie) und mit (durchgehende Linie) optimiertem Resonator.

Akustische Resonanzen (Raummoden) verursachen in kleinen Räumen verschiedenartige Probleme, die bisher nur unzureichend gelöst werden konnten: Erstens kann eine impulsförmige Anregung (etwa durch lautes Schließen einer Zimmertür) zu Resonanzschwingungen führen, die je nach Resonanzgüte lange nachklingen können. Zweitens können bei der Schallübertragung von Musik und Sprache im Frequenzbereich der Raummoden durch konstruktive und destruktive Interferenz ortsabhängige Pegelschwankungen erzeugt werden; die Klangqualität variiert dann mit dem Abhörort. Schließlich können Störgeräusche durch elektrische Geräte, etwa Motoren oder Transformatoren, mit Spektralanteilen bei den Raumresonanzen auch in benachbarten Räumen oder Wohnungen zusätzlich verstärkt werden, wenn die Räume gleiche geometrische Abmessungen haben. Für alle drei Probleme wurden in der PTB Lösungen gefunden. Dabei kommen spezielle Resonatoren zum Einsatz, die in Resonanzfrequenz und Dämpfung fein abgestimmt werden können. Der kombinierte Abstimmmechanismus für Güte und Frequenz der Resonatoren wurde zum Patent angemeldet.

In einem ersten Schritt muss die Schalldruckverteilung im Raum gemessen werden. Dazu wurde das aus der Schwingungstechnik (etwa bei der Untersuchung an Musikinstrumenten) bekannte Verfahren der Modalanalyse auf die Messung von Raummoden übertragen. Dann wird ein auf die betreffende Resonanzfrequenz abgestimmter Resonator in einem lokalen Schalldruckmaximum der betreffenden Raummode aufgestellt. Er verändert den Frequenzgang der Schalldruckübertragung im Bereich der Resonanzfrequenz.

Durch Variation der Resonanzgüte lässt sich für alle drei Problemfälle jeweils eine Optimierung erreichen. Das Verfahren wurde in mehreren Räumen mit unterschiedlichen akustischen Problemen erprobt. Weitere Anwendungen ergeben sich bei der Kraftfahrzeuginnenraumakustik, in Tonstudios und kleinen Musikräumen oder beim industriellen Lärmschutz.

Wissenschaftliche Veröffentlichung

J. Klaus, I. Bork, M. Graf, G.-P. Ostermeyer: On the adjustment of Helmholtz resonators. Appl. Acoust. 77, 37–41 (2014)