Резонатор Гельмгольца

[ba0504]

Спасибо!

Смотрю трубы - распространены полиэтиленовые низкого давления (ПНД). Есть разница - ПВХ или полиэтилен?
Высота предположительно в районе метра предполагаю - нормально?
Диаметр планирую найти 300-400 мм - достаточно будет?
Толщина стенок, если 3.2мм - это мало? Искать 7-9мм?
Чем обычно их по торцам глушат?

С Уважением, Андрей.

[Андрей Смирнов]

Размеры девайса зависят от рабочей частоты. Надо сначала все посчитать и сравнить расчеты с размерами доступных материалов и комплектующих.
Формула РГ:

, где

fH — резонансная частота, Гц;
v — скорость звука в воздухе (343 м/с);
S — площадь сечения порта, м?;
L — длина порта, м;
Vо — объем резонатора, м?.

[ba0504]

Можете проверить?
У меня по расчетам в Excel получается одна частота, а по онлайн калькулятору*, который смог найти - другая.
Где ошибка? (Объем и площадь совпадают, а результаты - разные. К сожалению не нашел формулу которую используют они в онлайн калькуляторе для этого Гельмгольца)

Исходные: Длина резонатора 1м, диаметр 0,25м, порт длина 0,016м, диаметр порта 0,05м. Исходник Excel: https://drive.google.com/file/d/0BynP3m ... sp=sharing

Частота у меня: 86 Гц
Online: 46 Гц

*http://www.mh-audio.nl/ACalculators.asp#showcalc
В этом калькуляторе для квадратного сечения, поэтому я через площадь торца рассчитал какие размеры сторон должны быть, соответствующие моему цилиндру.

[Андрей Смирнов]

Андрей, честное слово не хочу тратить драгоценное время на сравнение двух сторонних калькуляторов. Законы акустики всегда одинаковы, формула для расчета тоже одна. Но есть ряд теоретических допущений и упрощений, которые могут влиять на конечный результат. Допущения связаны с трудностью учесть влияние различных микрофакторов, как-то вязкость воздуха, например. Но подобные допущения могут изменить результат не более чем на несколько процентов. Я не знаю методологии, которой придерживались разработчики этих калькуляторов и поэтому нет предмета разбирательства.

[ba0504]

Не 2 сторонних.

Я сделал расчет по указанной Вами формуле (в Excel)
И для проверки - ввел свои данные в онлайн калькулятор.
Результаты отличаются в 2 раза. Я многократно проверил свой расчет - он соответствует формуле.
Но не хотелось бы ошибиться.

У Вас наверняка есть калькулятор для расчета цилиндрического Гельмгольца.
Не могли бы Вы ввести в нем мои исходные данные, указанные выше и сказать - какая частота резонанса получилась?

[Андрей Смирнов]

Андрей, формула это не моя, а Гельмгольца
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0% ... 1%86%D0%B0

А ошибки в различных иностранных калькуляторах я встречаю регулярно, даже у весьма известных разработчиков.

[ba0504]

Андрей, формула это не моя, а Гельмгольца
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0% ... 1%86%D0%B0

А ошибки в различных иностранных калькуляторах я встречаю регулярно, даже у весьма известных разработчиков.

Да, безусловно это все так.
Просто я не каждый день в Excel формулы создаю с квадратами и корнями. Вдруг ошибся, а ошибка "не по глазам" (не вижу я ошибки).
И если то устройство, которое я изготовил из ДСП обошлось мне в 200 руб., то эти трубы я буду покупать за существенно бОльшие деньги. И вообще с ними заморочек похоже предстоит немало. Вот и хотел перепроверить (чтобы сделать правильно уже).

Забегая вперед еще вопрос задам: как Вы считаете, отверстие (горло резонатора) принципиально с торца цилиндра делать или можно сбоку?

[Андрей Смирнов]

Конечно порт должен располагаться на торце цилиндра.

[ba0504]

Андрей, я рассматриваю возможность изготовить резонатор из трубы полиэтиленовой. Нашел максимальный доступный диаметр с такими данными:
Наружный диаметр 315мм, Стенки 23.2 мм, внутренний диаметр 268.6 мм. Торцы думаю заглушить фанерой 20мм.
Частота, на которую буду настраивать: 75 Гц.

По расчетам у меня получаются следующие габариты:
Высота цилиндра: 1000 мм
Внутренний диаметр: 268.6 мм.
Диаметр порта: 52 мм
Длина порта: 20 мм

Не мал ли девайс получается? (Объем 5.7л.) габариты порта адекватные? (не с точки зрения калькуляции, а с точки зрения его эффективной работы) Как Вы считаете?

Если габариты нормальные, то сколько таких девайсов для начала стоит сделать в комнтату 50м3?
(По Вашему калькулятору RT60 сложно вычислить необходимую площадь этого девайса, поскольку неизвестен его к-т поглощения).

[Андрей Смирнов]

1. если надо выполнить высокодобротный поглотитель, "остро" настроенный на проблемную частоту, то лучше уменьшить диаметр порта, но увеличить его длину (и наоборот).
2. данный девайс является штучным и не измеряется через площадь. Количество выбирается только экспериментальным путем.

[ba0504]

image.jpg (41.27 KiB) Viewed 50827 times

Частота резонатора определяется его внутренним объемом и массой воздуха, заключенной в горле резонатора длиной L и с сечением площадью S.
В реальности в колебательном процессе участвует не только воздух, заключенный в объеме горла, но и некоторая присоединенная часть воздуха с одной и с другой стороны горла. В расчетной формуле учитывается увеличение присоединенной массы воздуха с помощью добавочного коэффициента K=1,2. Таким образом, если мы говорим о щелевом резонаторе, то появляется параметр "эффективная глубина зазора" аналогичная параметру "эффективная длина горла" резонатора.

Для цилиндрического резонатора Гельмгольца справедлив ли график выше?
Если да, получается для большего к-та поглощения - не стоит использовать поглотитель? (Добротность высокая - подойдет).
Поглотитель подразумевается где: в корпусе или в горле?
В другой ветке Вы писали:

РГ поглощает резонансную частоту в любом случае, если источник находится вне него

Вывод не совсем правильный.
Резонатор Гельмгольца потому так и называется, что резонирует
При этом в горле резонатора происходит возвратно-поступательное движение воздуха.
Если в горло резонатора поместить что-то, что будет оказывать сопротивление этому потоку, например, ткань или минеральную вату, то на частоте резонанса девайс начнет поглощать. Часть кинетической энергии молекул воздуха будет преобразовываться в тепловую энергию за счет потерь на "просасывание" воздуха сквозь ткань или минеральную вату.
Если площадь сечения горла (порта) резонатора небольшое, а длина порта относительно большая, то поглощение может быть получено и без ткани или минеральной ваты. В этом случае потери будут определяться вязким трением воздуха в горле резонатора.
В громкоговорителях с ФИ стоит задача усиления звука (резонанс), поэтому порты обычно имеют диаметр 35-60 мм. В этом случае потери за счет вязкости воздуха небольшие.
В резонаторах, которые применяются в качестве поглотителей диаметр портов или значительно меньше или порт снабжен поглотителем, при этом длина порта тоже выполняется достаточно большой.
В домашних условиях это предмет эксперимента

Какой материал предпочтительнее для создание "трения" в воздухе, в горловине резонатора: минвата, комок марли, войлок, другое. Насколько он должен быть продуваемым?

[Андрей Смирнов]

С поглотителем и без него РГ поглощает просто по-разному, а не более эффективно или менее эффективно, что и демонстрирует график. Сравните, например, уровень поглощения на частоте 63 Гц. С другой стороны, высокодобротный поглотитель может сам генерировать звук на резонансной частоте. Поэтому с высокодобротными поглотителями надо обходиться осторожно.

Выбор тип поглотителя в горле РГ определяется его харакетристикой сопротивления продуваемости воздухом. Для этого необходимы акустические расчеты. На практике можно просто подобрать подходящий материал опытным путем.

[ba0504]

Андрей, можете привести пример резонатора Гельмгольца, эффективность которого доказана на практике в т.ч. измерениями?
Интересует конструктив (материал, габариты). Варианты: либо цилиндрический, либо в форме короба с одним портом.
Именно практические образцы интересны. С теорией уже ознакомился.
Дело в том, что мои образцы РГ показывают результат в пределах погрешности измерений, а так же не на той частоте, которая рассчитана по формуле.

[Андрей Смирнов]

Эффективность резонаторов Гельмгольца доказывать не надо. Проблема заключается в правильности изготовления и применения.
Самый яркий пример конструкции РГ это различные типы перфорированных акустических панелей, например, Кнауф Акустика на основе гипса или Topakustik на основе МДФ...





КЗП готовых конструкций измерен и проанализирован в лабораторных условиях и поэтому необходимое их количество легко определить расчетным путем.
КЗП самодельных девайсов определить невозможно без лабораторных измерений, поэтому неизвестно сколько их требуется - один, два или десять...
Надо экспериментировать.

[ba0504]

Спасибо.
Однако, я спрашивал про модели с одним портом.
Т.е. мне нужно что-то относительно мобильное. Т.к. стены и потолок уже "заняты" НЧКП и прочими поглотителями, но резонансы хотелось бы еще по-подавлять.
И мне требуется подавить низкие частоты (ниже 100 Гц), с высокой добротностью.
Если я не ошибаюсь - перфорированные панели ориентированы на СЧ-ВЧ диапазон и являются низкодобротными.
Поэтому рассматриваю вариант изготовления РГ цилиндрического или в форме короба. С одним портом.

Пока не удается достичь успеха, интересуют успешные примеры РГ с одним портом.

[boycott]

Здравствуйте.
Что бы я ни прочитал на тему РГ, везде рассуждения на уровне гораздо более высоком моего понимания. ) Просветите, пожалуйста, на пальцах, чтобы я мог от чего-то оттолкнуться. )
При разговоре о РГ в акустике помещений речь идёт о поглощении ими какого-то внешнего сигнала, который соответствует РГ частотно. Так? Или речь идёт о поглощении всех остальных сигналов, а тот, на который настроен РГ, усиливается?
В случаях, когда сигнал располагается внутри РГ (колонки), сигнал однозначно усиливается. Так?
Вводят в заблуждение и непонимание статьи о голосниках в церквях. Понятно, что голосники - это РГ в чистом виде. Но про них пишут, упоминая и гашение ими сигнала, и усиление.
"Используя голосники разных размеров можно достичь поглощения в очень широком диапазоне частот, в том числе низких".
"Голосники, работающие усилителями, следует располагать в центральной и западной частях храма".
Я потерялся в самом базовом слое понимания. Прошу помощи клуба. )
Спасибо.

[Dr.Sound]

Ответ Андрея на Ваш вопрос в # ba0504 » 01 сен 2014, 04:42 - последний абзац .

[boycott]

да, спасибо. я прочитал это ещё несколько раз. )
там идёт речь не совсем о том, о чем я спрашиваю. там речь идет о том, как РГ гасят сигнал. если есть поглотитель у него в горле, то будет поглощать. или если нет поглотителя в горле, но оно узкое, то тоже будет поглощать.
это мне понятно. мне непонятно, может ли рг усиливать, если источник звука внешний. в случае с ФИ ситуация не такая: при ФИ источник звука (динамик) является фактически стенкой резонатора.
РГ в чистом виде с внешним источником звука - это голосник в церкви. а что голосник делает? при описании голосников используют аккуратный и непонятный термин "улучшают акустику". это что? гасит эхо? или усиливает звук голоса?
меня РГ интересует в качестве усилителя определенной частоты. а везде, от акустики помещений до глушителей мотоциклов, он рассматривается в качестве гасителя.
можно ли заставить РГ усиливать, если звук извне, а не изнутри?

[Dr.Sound]

Читайте внимательнее - если в горле РГ не создаётся значительного сопротивления колебательным движениям воздуха на резонансной частоте (то есть, там нет эффективного акустического материала и/или столб воздуха, не заключён в узком и длинном горле девайса), то устройство не поглощает, а излучает на этой самой резонансной частоте, то есть, работает, как резонатор, а не поглотитель .

[boycott]

спасибо