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Akustik (Fach) / Schallabsorbtion (Lektion)
Akustik Vorlesung HAW von Prof. Dr. Gleine Kapitel Schallabsorbtion
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- In welche Energieform wird in einem Absorber die Schallenergie gewandelt? Die Schallenergie wird in einem Absorber in Wärmeenergie umgewandelt.
- Welche Verlustmechanismen können in einem Schallabsorber wirken? Reibung infolge oszillierender Fluidteilchen mit dem Absorbermaterialoberflächen innerhalb einer sehr dünnen Grenzschicht. Wärmeableitung beim örtlichen Kompressionsvorgang einer Luftschallwelle an der Absorberstruktur. Bei Folien und dünnen Plattenabsorbern --> Biegebewegungen, die durch innere Reibung in Wärme umgewandelt wird oder als Schall in den dahinter liegenden Raum abgestrahlt wird.
- Welche Schallabsorbertypen gibt es grundsätzlich? Poröse Schallabsorber: -Fasermatten (z.B. Glaswolle, Mineralwolle) -offenzellige Schäume Resonanzabsorber: -Mikroperforierte Absorber -Helmholzresonatoren -Plattenabsorber (meist in Resonanz schwingende, bedämpfte Platten oder Folien)
- Durch welche Mechanismen wirken poröse Schallabsorber? •Auftreffende Schallwelle dringt in den Absorber ein und zwingt die Luft zwischen den Fasern zu Schwingungen. Die entscheidende Größe dabei ist die Schallschnelle. => möglichst große Schnelleamplitude. •Durch Umströmung der Fasern bzw. des Absorberskeletts oder Porenwandungen entstehen Reibungsverluste (Impulsaustausch der Luftteilchen in der Grenzschicht) •Weitere Verluste entstehen durch Verengungen, Umlenkungen etc. •Im unteren Frequenzbereich werden die Fasern zu Schwingungen angeregt, die verlustbehaftet sind, allerdings vergleichsweise geringe Absorptionswirkung haben.
- Welche Parameter kennzeichnen einen porösen Absorber? Strömungswiderstand R: R wird bestimmt durch Messung einer Druckdifferenz bei Durchströmung einer Probe mit Luft mit einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit. Bei konstant gehaltenem Gewicht steigt der Strömungswiderstand mit abnehmendem Faserdurchmesser stark an. Ebenso nimmt er zu, wenn der Absorber komprimiert wird. Porositätsfaktor h Die Fasern des Absorberskeletts sind gestreckt und liegen parallel: Dann sind die „internen“ Schnellen vi und die “externen” Schnellen ve durch die Porosität h (h<1) miteinander verknüpft. Der Strukturfaktor k beschreibt, dass einige Kanäle im Absorber Sackgassen sein können und mitten im Material enden oder Umwege bilden. Im Verhältnis zur internen Schnelle ergibt sich eine noch geringere externe Schnelle, was durch einen Struktrurfaktor k berücksichtigt wird.
- Welche Schallabsorptionseigenschaften hat Glaswolle? Nahezu vollständige Absorption bei hohen Frequenzen Niedrige Absorption bei tiefen Frequenzen insbesondere bei kleinen Schichtdicken Verbesserung: Positionierung mit Abstand zur Wand. Im Bereich großer Schnelleamplituden: Mehrschichtige Absorber Berechnung mit Vierpol-Verfahren unter Anwendung von Vierpolnetzwerken
- Worauf muss man bei der Auswahl eines porösen Schallabsorbers achten? Auf die Platzierung und dicke des Absorbers (Platzierung mit Luftspalt oder ohne). Da die Schnellen in Wandnähe nahezu 0 sind, ist es sinnvoll den Absorber entweder mit etwas Abstand zur Wand anzubringen oder entsprechend dicke Absorber zu verwenden.
- Welcher Verlustmechanismus wirkt bei einem mikroperforierten Schallabsorber? Absorbtion durch Reibung oszillierender Strömungen in den Mikrolöchern Lochdurchmesser d < 1 mm Lochgröße im Bereich der Grenzschichtdicke d Zusätzliche Dämpfung mit porösen Absorbern unnötig Absorption im weiten Frequenzbereich
- Wie unterscheidet sich das Absorptionsverhalten eines mikroperforierten Schallabsorbers von dem eines Helmholzresonators? Helmholtzresonator: wandelt Schallenergie durch Schwingung einer Masse in kinetische Energie um. Mikroperforierte Schallabsorber: Absorbtion durch Reibung oszillierender Strömungen in den Mikrolöchern
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