Helmholtz-Resonator

Ein Helmholtz-Resonator ist ein akustisches System, welches aus einem Luftpfropf in einer Öffnung und einem an diesen gekoppeltes Luftvolumen besteht. Der Resonator kann ganz unterschiedliche Formen annehmen. Der Korpus eines Saiteninstruments ist ebenso ein Helmholtz-Resonator wie eine Flasche. Um seine Funktionsweise näher zu beschreiben, bleiben wir bei der Flasche. Hierbei ist die Luft im Flaschenhals der Luftpfropf und der restliche Inhalt der Flasche das Luftvolumen. Diese beiden Elemente bilden ein Masse-Feder-System. Der Luftpfropf, welcher, definiert durch sein Volumen und Dichte der Luft, die Masse darstellt, schwingt auf dem federnden Luftkissen. Das System hat eine bestimmte Eigenresonanz, die sich durch Schall anregen lässt. Im Fall der Flasche ist das am bekannten Effekt der Tonerzeugung durch spezielles Anblasen der Öffnung bemerkbar.

Um die Absorption des Schalls zu erzielen, muss im Luftpfropf Reibung erzeugt werden. Ansonsten würde die Anregung der Resonanzfrequenz vielmehr zu einer Verstärkung des Schalls führen, wie es bei Saiteninstrumenten der Fall ist. Die nötige Reibung wird häufig mit einem dünnen Flies erzeugt, das hinter der Öffnung im Pfropf angebracht wird, manchmal mit einer Zusatzschicht Mineralwolle oder Schaumstoff versehen. Der Schalldruckpegel wird wie bei allen Resonatoren dadurch gesenkt, dass Schallenergie in Schwingungsenergie und anschließend durch Reibung in Wärmeenergie umgewandelt wird. Die erzeugte Wärme ist meist so gering, dass sie kaum wahrnehmbar ist.

Da Helmholtz-Resonatoren praktisch Flaschen mit nahezu beliebiger Form sind, kann man sie in allen möglichen ohnehin vorhandenen Hohlräumen installieren. Zum Beispiel unter Treppenstufen oder in Wandverkleidungen. Ihre Absorptionseigenschaften sind abhängig vom Innenvolumen, Dämmmaterial sowie vom Querschnitt und der Länge des Luftpfropfen.