Kantenabsorber

Der Kantenabsorber ist eine spezielle Form des porösen Absorbers, der seinen Namen aufgrund seiner Raumposition trägt. Er wird nämlich in Raumecken installiert.

Kantenabsorber sind sehr gut für die die Absorption tieffrequenten Schalls geeignet. Dieser Frequenzbereich wird durch die Raumeigenmoden bestimmt. Das sind stehende Wellen, die vor den Ecken rechteckiger Räume eine besonders hohe Schallschnelle aufweisen. Dieser Sachverhalt wird durch Kantenabsorber genutzt, um tieffrequenten Schall zu absorbieren. Die Absorption erfolgt analog zu der des porösen Absorbers, zu dessen Absorber-Art der Kantenabsorber gehört, und ist demnach im zugehörigen Artikel genauer beschrieben. Auch das Phänomen der Raumeigenmoden wird in einem eigenen Artikel beleuchtet.

Die Grafik zeigt den Querschnitt einer möglichen Konstruktionsweise und Materialauswahl.

Wie Strukturtiefe d, Strukturperiode g und Strukturbreite b gewählt werden müssen, um optimale Streuung zu erzielen, ist von dem Frequenzbereich der Schallereignisse abhängig, die man zerstreuen will. Die Strukturperiode g sollte etwa gleich groß wie die Wellenlänge sein, die Strukturbreite b im Fall von zylindrischen oder dreieckigen Strukturen im besten Fall gleich der Strukturperiode (d.h. es sollten anders als in der Abbildung keine oder nur kleine Räume zwischen den Strukturelementen geben) und die Strukturtiefe d 0,3- bis 0,5-mal so groß wie die Breite. Wenn es darum geht, die Sprachverständlichkeit in einem Raum durch Schallstreuung zu verbessern, sollte die Strukturperiode beispielsweise einen halben Meter betragen, da unsere Sprache hauptsächlich im Frequenzbereich 500 bis 1000 Hz liegt.

Die zweite Streuungstechnik ist der Schroeder-Diffusor. Dieser ist eine Aneinanderreihung unterschiedlich tiefer, kastenförmiger Hohlräume (siehe Abbildung 2). Die Schallwellen werden zwar an diesen Hohlräumen reflektiert, allerdings geht aufgrund ihrer differierenden Tiefen mit jeder Reflexion eine Phasenverschiebung um einen entsprechenden Faktor einher. Das Ergebnis ist ein komplexes Feld von Schallwellen, deren Phasen gegeneinander verschoben sind, sodass es zu konstruktiven (gegenseitige Verstärkung von Wellen) und destruktiven Interferenzen (gegenseitige Auslöschung von Wellen) kommt. Die Interferenzen haben zur Folge, dass sich an bestimmten Stellen die Schallenergie erhöht und an anderen verringert. Das Ergebnis ist also eine Streuung des Schalls in unterschiedliche Richtungen. Die größte Strukturtiefe d sollte etwa halb so groß wie die Wellenlänge sein, die der niedrigsten zu streuenden Frequenz zugehört, für welche Streuung gewünscht ist. Da die Wellenlänge λ gleich dem Quotienten aus Schallgeschwindigkeit v (etwa 340 m/s) und Frequenz f ist, kann zur Berechnung der größten Strukturtiefe d die Formel dmax = 170/fmin verwendet werden. Welche sonstigen Strukturtiefen in welcher Anordnung nötig sind, um optimale Diffusität zu gewährleisten, wird auf Grundlage von mathematischen Verteilungsgesetzen berechnet.

Der Frequenzbereich, in dem ein Schroeder-Diffusor für gute Streuung sorgen kann, kann bei richtiger Bauweise zwischen 500 und 6000 Hz liegen. Außerdem ist seine Wirkung durch Rechenverfahren sehr genau modellierbar und in der Praxis durch die Wahl der richtigen Abmessungen sehr gut steuerbar, wohingegen nicht-phasenbasierte Diffusoren in ihrer Wirkung oft unpräzise sind.