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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_r kannst 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:

Ort	Raumecke	Raumkante	In Wand eingelassen	Raummitte
F	8	4	2	1

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.

Innenvolumen [m³]	Rohrlänge [m]	Öffnungsradius [m]	Resonanzfrequenz
0,01	0,1	0,05	114
0,01	0,2	0,05	92
0,01	0,3	0,05	79
0,02	0,1	0,05	81
0,02	0,2	0,05	65
0,02	0,3	0,05	56
0,03	0,1	0,05	66
0,03	0,2	0,05	53
0,03	0,3	0,05	45
0,04	0,1	0,05	57
0,04	0,2	0,05	46
0,04	0,3	0,05	39
0,05	0,1	0,05	51
0,05	0,2	0,05	41
0,05	0,3	0,05	35
0,06	0,1	0,05	47
0,06	0,2	0,05	37
0,06	0,3	0,05	32
0,07	0,1	0,05	43
0,07	0,2	0,05	35
0,07	0,3	0,05	30
0,08	0,1	0,05	40
0,08	0,2	0,05	32
0,08	0,3	0,05	28
0,09	0,1	0,05	38
0,09	0,2	0,05	31
0,09	0,3	0,05	26
0,1	0,1	0,05	36
0,1	0,2	0,05	29
0,1	0,3	0,05	25

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

Der Einfluss der Rohrlänge bietet eine tolle Chance, einen Resonator feineinzustellen. Wenn du das Rohr oder die Rohre ausziehbar konstruierst, kannst du die Resonanzfrequenz auch nach dem Bau noch justieren.