Definition
Resonanzabsorber sind schallabsorbierende Systeme, die Schallenergie frequenzselektiv dämpfen. Im Gegensatz zu porösen Absorbern beruht ihr Wirkprinzip nicht primär auf Reibungsverlusten in einer Porenstruktur, sondern auf der Resonanz eines schwingfähigen Systems, bei dem Schallenergie in mechanische Schwingungsenergie überführt und anschließend dissipiert wird.
Resonanzabsorber wirken besonders effektiv in einem engen Frequenzbereich um ihre Resonanzfrequenz und werden daher gezielt zur Absorption tiefer oder problematischer Frequenzen eingesetzt.
Wirkprinzip
Trifft eine Schallwelle auf einen Resonanzabsorber, regt sie ein schwingfähiges System an. Dieses besteht typischerweise aus:
- einer Masse (z. B. Luftpfropfen oder Platte)
- einer Feder (z. B. eingeschlossene Luft oder Materialelastizität)
- einem Dämpfungsmechanismus (innere Reibung, viskose Verluste)
Bei Anregung nahe der Resonanzfrequenz schwingt das System mit großer Amplitude. Dabei wird ein Teil der Schallenergie:
- in Schwingungsenergie umgewandelt
- durch innere Verluste und Reibung in Wärme dissipiert
Außerhalb des Resonanzbereichs ist die Absorptionswirkung deutlich geringer.
Typen von Resonanzabsorbern
Helmholtz-Resonatoren
Der Helmholtz-Resonator besteht aus:
- einem Hohlraum (Volumen)
- einer Öffnung oder einem Hals
Die im Hals schwingende Luftmasse bildet zusammen mit der kompressiblen Luft im Volumen ein Masse-Feder-System.
Die Resonanzfrequenz hängt unter anderem ab von:
- Volumen des Hohlraums
- Querschnitt und Länge der Öffnung
Helmholtz-Resonatoren werden häufig als:
- perforierte Platten mit Luftvolumen
- Schlitzabsorber
- Lochplattenabsorber
realisiert.
Platten- und Membranabsorber
Platten- oder Membranabsorber bestehen aus:
- einer biegeweichen Platte oder Membran
- einem dahinterliegenden Luftvolumen
Die Platte wird durch den Schalldruck zu Schwingungen angeregt.
Die Resonanzfrequenz wird beeinflusst durch:
- Flächenmasse der Platte
- Steifigkeit
- Tiefe des Luftraums
Plattenabsorber sind besonders geeignet zur Absorption tiefer Frequenzen, wenn große Materialdicken vermieden werden sollen.
Frequenzabhängigkeit
Resonanzabsorber weisen:
- einen hohen Absorptionsgrad im Resonanzbereich
- eine schmale Bandbreite
auf.
Durch konstruktive Maßnahmen wie:
- Variation von Volumen oder Masse
- Kombination mehrerer Resonatoren
- zusätzliche poröse Dämpfung im Hohlraum
kann die wirksame Frequenzbandbreite vergrößert werden.
eigene Abbildung (einfügen):
Typischer frequenzabhängiger Schallabsorptionsgrad eines Resonanzabsorbers mit ausgeprägtem Maximum
Einordnung in akustische Modelle
Resonanzabsorber werden in der Akustik häufig als schwingfähige Einzelsysteme modelliert.
Die Beschreibung erfolgt meist über:
- mechanische Ersatzschaltbilder
- Impedanzmodelle
Im Gegensatz zu porösen Absorbern ist die Modellierung stark auf die Resonanzparameter fokussiert und weniger auf breitbandige Energieverluste.
Anwendung in der Raumakustik
Resonanzabsorber werden eingesetzt zur:
- gezielten Dämpfung von Raummoden
- Reduktion tieffrequenter Überhöhungen
- Ergänzung poröser Absorber in akustisch kritischen Räumen
Typische Anwendungen:
- Tonstudios und Regieräume
- Heimkinos
- Musikübungsräume
- kleine bis mittelgroße Räume mit ausgeprägten Moden
Zusammenfassung
Resonanzabsorber sind frequenzselektive Schallabsorber, die ihre Wirkung aus der Resonanz eines schwingfähigen Systems beziehen. Sie ermöglichen eine gezielte Dämpfung schmalbandiger Frequenzbereiche, insbesondere im Tieftonbereich, und ergänzen damit breitbandig wirkende poröse Absorber. Aufgrund ihrer ausgeprägten Frequenzabhängigkeit erfordern Resonanzabsorber eine sorgfältige Auslegung und werden häufig zur Kontrolle von Raummoden und tieffrequenten Überhöhungen eingesetzt.
Verweise auf verwandte Artikel
- Schallabsorption
- Poröse Absorber
- Nachhallzeit
- Raumakustik
- Stehende Wellen
Quellen
Heinrich Kuttruff, Raumakustik, S. Hirzel Verlag, 2018
Leo L. Beranek, Acoustics, Acoustical Society of America, 1996
F. Alton Everest, Ken C. Pohlmann, Master Handbook of Acoustics, McGraw-Hill, 2015
Thomas D. Rossing (Hrsg.), Springer Handbook of Acoustics, Springer, 2014
