DE3705438A1 - Vorrichtung zum regeln des lichtbildes einschl. der nachschallzeit in einem raum - Google Patents
Vorrichtung zum regeln des lichtbildes einschl. der nachschallzeit in einem raumInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des
Schallbildes, einschl. der Nachschallzeit, in einem Raum
und mit einer Anzahl von beispielsweise in den Ecken des
Raums anbringbaren schallabsorbierenden/reflektierenden
Einrichtungen.
Aus schwedischer Patentanmeldung Nr. 81 03 345 ist Anwenden
von ebenen diagonalen Absorbern zum Regeln des Schallbildes,
einschl. der Nachschallzeit, in einem Raum bekannt. Der
Frequenzvorgang ist aber nicht ganz befriedigend, da er
nicht ausreichend gleichmäßig ist, vgl. Fig. 5b.
Gemäß der Erfindung ist jede schallabsorbierende Einrichtung
derart ausgebildet, daß sie vorzugsweise in Bereichen
in der Nähe einer Ecke, wo die Geschwindigkeit der Luftpartikel
besonders hoch ist, angeordnet wird, wobei ausgenutzt
wird, daß die Geschwindigkeit der Luftpartikeln in bestimmten
Bereichen besonders hoch ist.
Hierdurch wird ein gleichmäßiger Frequenzvorgang ermöglicht,
und somit werden die Möglichkeiten für ein optimales Regeln
der Nachschallzeit verbessert. Die Einrichtungen gemäß der
Erfindung sind ferner flexibel, wobei architektonische Lösungen
ermöglicht werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher
erklärt. Es zeigen
Fig. 1 einen bekannten diagonalen Absorber zum Anbringen
in einer Ecke,
Fig. 2 eine Ansicht von E kin /E pot eines diffusen Schallbildes
in einer Ecke,
Fig. 3 Isoabsorbtionskurven (E kin /E pot Konstante) mit Diagonalabsorbern
eingelegt, mit verschiedenen Verhältnissen
zwischen Größe und Wellenlänge,
Fig. 4 die Absorption als Funktion der Frequenz,
Fig. 5 die Absorption als Funktion der Frequenz bei verschiedenen
Ausbildungen des Absorbers, und
Fig. 6 den Strömungswiderstand als Funktion der Densität.
Bei Frequenzen über ungefähr 100-300 Hz geschieht die
Schallabsorption in dem in Fig. 1 gezeigten Diagonalabsorber
während der Bewegung der Luftpartikel in einem porösen
unbeweglichen Material. Der Absorber wird in einer Ecke
angeordnet, wo hohe Luftpartikelgeschwindigkeiten auftreten,
vgl. Fig. 2.
Die Frequenz f 1, bei der die Absorption maximal ist, läßt
sich auf Basis theoretischer Analysen des Schallfeldes in
einer Ecke bestimmen, da
wo d die Tiefe des Absorbers in Meter ist, während l und R
in Fig. 1 angegeben sind.
Bei niederen Frequenzen (50-200 Hz) und Diagonalabsorbern
mit l kleiner als 2 m geschieht die Schallabsorption vorzugsweise
dadurch, daß das Plattenmaterial in Resonanzschwingungen
versetzt und die Energie infolge eines Materialverlustes
und eines Verlustes längs der Ränder, wo das
Material befestigt ist, absorbiert wird. Bei einem Betätigen
dieser Resonanzschwingungen sind die Abschnitte im Schallfeld
mit großen Druckvariationen von Bedeutung.
Für einen ebenen Diagonalabsorber mit geringer Biegungssteifigkeit
im Verhältnis zur Steifigkeit der eingesperrten
Luft wird die Resonanzfrequenz:
wo m die Masse des Plattenmaterials pro Arealeinheit in
kg/m2 und l die Länge in Meter darstellt. Die ersterwähnte
Wirkungsweise bei hohen Frequenzen stellt gewisse Forderungen
an Größe, Form und Strömungswiderstand. Die zweite Wirkungsweise
bei niederen Frequenzen stellt gewisse Forderungen
an Größe und Masse pro Arealeinheit.
Die größtmögliche Schallabsorption im Frequenzbereich 100-
4000 Hz wird angestrebt, und die Absorption soll so gleichmäßig
wie möglich in diesem Frequenzbereich geschehen.
Experimentelle Untersuchungen haben vielversprechende Ergebnisse
für l = 0,90 m und R = 30° ebene Diagonalabsorber
betreffend gewährleistet. Auf Basis theoretischer Analysen
sind noch bessere Ergebnisse für besondere nicht-ebene
Ausbildungen zu erwarten, vgl. Fig. 5d. Umgekehrt sind
ungleichmäßige Frequenzvorgänge bei besonders zweckwidrigen
Ausbildungen zu erwarten. Bei zu kleinen Dimensionen entstehen
Probleme bei niederen Frequenzen. Ferner hängt der
erreichbare Absorptionsbereich direkt vom Oberflächenareal
des Absorbers ab.
Da die Resonanzfrequenz f o bei ungefähr 100 Hz liegen soll,
und l im Bereich 0,90-1,80 m wahrscheinlich liegt, werden
folgende Forderungen an Masse pro Arealeinheit bestehen:
m = 1-2 kg/m2
wo die Masse pro Arealeinheit für kleine Werte von l höchst
sein muß. Versuche haben gezeigt, daß der Strömungswiderstand
etwa größer sein soll als für traditionelle niedergehängte
Deckeplatten, vermeintlich ungefähr: r = 2000-
2500 Ns/m3. Diese Größen hängen von der Plattendicke h
sowie von eigentlichen Materialparametern nach der Formel:
m = ρ · h
wo ρ der Dichte entspricht, und
r = Ξ · h
wo Ξ dem spezifischen Strömungswiderstand entspricht,
ab.
ab.
Man erreicht somit
was als eine Linie in einem Ξ-ρ-Diagramm eingezeichnet
werden kann, vgl. Fig. 6. Dieses könnte bedeuten, daß der
optimale Faserdurchmesser etwa kleiner ist als für allgemeine
Glaswolle. Alternativ ist ein Oberflächenbelag anwendbar,
der den Strömungswiderstand angemessen erhöht.
Schließlich ist die Größe des spezifischen Strömungswiderstandes
zu begrenzen, wenn vermieden werden soll, daß hohe
Frequenzen von einer zu hart zusammengepreßten Oberfläche
reflektiert werden. Die Materialparameter lassen sich innerhalb
des nachstehenden Intervals wählen:
Fig. 5a bis 5e zeigen die Kennzeichnungen für verschiedene
Ausbildungen der Absorptionseinrichtung. Fig. 5a zeigt
eine ovale Absorptionseinrichtung, die eine sehr ungleichmäßige
Frequenzcharakteristik gewährleistet, da die Frequenzcharakteristik
eine kräftige Kerbe bei d/λ = 0,7 zeigt,
entsprechend daß die Absorptionseinrichtung in diesem Fall
da angeordnet ist, wo die Schwingungen am schwächesten sind.
Auch der in Fig. 5b gezeigte Diagonalabsorber gewährleistet
eine sehr schlechte Charakteristik, da er in allen Fällen
nur einen Teil des Absorbers, der da angeordnet ist, wo
die Schwingungen am kräftigsten sind, darstellt. Es wird ein
wenig besser, falls der Diagonalabsorber asymmetrisch mit
einem Winkel, der sich von 45° unterscheidet, angeordnet
wird. Fig. 3 zeigt, wie ein solcher Absorber auf das Schallfeld
bei verschiedenen Frequenzen einwirkt. Es geht hervor,
daß die Charakteristik notwendigerweise eine Kerbe (im
gezeigten Fall bei ungefähr 500 Hz) darstellen muß. Fig. 5d
zeigt eine ideellere Ausbildung der Absorptionseinrichtung,
wobei die Absorptionseinrichtung in Bereichen angeordnet
wird, wo das Schallfeld besonders kräftig ist. Fig. 5e
zeigt die Absorptionseinrichtung gemäß einer alternativen
asymmetrischen Ausbildung (asymmetrisch L-förmig).
Fig. 6 zeigt die Strömungswiderstände als Funktion der
Densität für verschiedene Materialtypen.
Die schallabsorbierenden Einrichtungen lassen sich gegebenenfalls
in Abhängigkeit eines oder mehrerer Parameterwerte
im Raum ändern, gegebenenfalls so, daß sie einer eventuellen
Änderung der betreffenden Parameterwerte entgegenwirken.
Die schallabsorbierenden Einrichtungen lassen sich beispielsweise
in einem Konzertsaal anwenden und in Abhängigkeit
der besonderen Wünsche eines Orchesters, betreffend
die Nachschallzeit usw, einstellen, gegebenenfalls während
eines Konzerts.
Die Absorber sind entweder in einer oder mehreren Ecken
des Raums oder längs des Randes der Decke angeordnet. Der
in Fig. 5e gezeigte Absorber ist vorzugsweise längs des
Randes der Decke gegebenenfalls in Verbindung mit einer
perforierten schalldurchlässigen Unterdecke, die mit dem
Absorber fluchtet und der architektonischen Gesamtwirkung
dient, angeordnet.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum Regeln des Schallbildes, einschl. der
Nachschallzeit, in einem Raum und mit einer Anzahl
von beispielsweise in den Ecken des Raums anbringbaren
schallabsorbierenden/reflektierenden Einrichtungen,
dadurch gekennzeichnet, daß jede
schallabsorbierende Einrichtung in der Nähe einer
Ecke oder längs des Randes der Decke derart ausgebildet
ist, daß sie sich vorzugsweise in Bereichen
des Schallfeldes, wo das Schallfeld besonders kräftig
ist, befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die schallabsorbierende Einrichtung
asymmetrisch L-förmig oder wellenförmig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen einem Wellenkamm
und einem Wellental hauptsächlich einem Viertel
der Wellenlänge entspricht.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die schallabsorbierende Einrichtung asymmetrisch
angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach jedem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Einrichtung
einen Belag zum Erhöhen des Strömungswiderstandes
aufweist.
6. Vorrichtung nach jedem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die schallabsorbierenden
Einrichtungen sich in Abhängigkeit
eines oder mehrerer Parameterwerte im Raum ändern
lassen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die schallabsorbierenden/reflektierenden
Einrichtungen sich derart ändern lassen,
daß sie einer eventuellen Änderung der betreffenden
Parameterwerte entgegenwirken.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Änderungen von einem Mikroprozessor
gesteuert werden, der das Schallbild mit
einem gewünschten Schallbild vergleichen kann.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die schallabsorbierenden Einrichtungen
in Abhängigkeit der besonderen Wünsche eines
Orchesters die Nachschallzeit usw betreffend gegebenenfalls
in Verbindung mit einem Konzert einstellen und/
oder verformen werden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung zum Regeln des
Schallbildes einem der Musikinstrumente angeschlossen
ist.
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