Druckkammereffekt (Was passiert, wenn man ein Fenster öffnet?)

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    • Druckkammereffekt (Was passiert, wenn man ein Fenster öffnet?)

      Um meinen Raum ein bisschen besser zu verstehen, habe ich mein Test-SBA einmal im Nahfeld und einmal an verschiedenen Punkten im Raum gemessen. Ziel war es, herauszufinden, wieviel "Roomgain" bzw. Verstärkung durch die unterste Längsmode eigentlich vorliegt. Die Bassreflexrohre habe ich verstopft, so dass ich geschlossene Gehäuse mesen konnte. Die Rückwand des Raumes war bei der Messung bedämpft. Die Wände des Raumes bestehen aus Kalksandstein, Decke und Boden aus Beton. Er ist also komplett schallhart.

      Die Nahfeldmessung direkt vor dem Tieftöner zeigt einen lehrbuchhaften Abfall mit ca. 12 dB /Okt. Der Raum wurde bei dieser Messung weitestgehend ausgeblendet.

      Die Messungen im Raum mit 4m und 5m Abstand zur Front offenbaren eine schöne Verstärkung schon im Bereich der 1. Längsmode (27 Hz). Das rührt vor allem daher, dass diese nicht komplett bedämpft ist. Die Messung bei 3m zeigt den Anstieg erst weiter unten.

      roomgain.png

      Hier ist die Differenz zwischen der Nahfeldmessung und der Messposition bei 3m zu sehen. Da die 1. Längsmode in der Mitte des Raumes keine Überhöhung aufweist, bleibt nur der Anstieg unterhalb selbiger erhalten. Mit ca. 12 dB/Okt könnte er kaum idealer ausfallen.

      roomgain differenz.png

      Ehrlich gesagt, hatte ich mit so viel Verstärkung gar nicht gerechnet. Meine früheren Aussagen, dass so viel Roomgain gar nicht vorhanden ist, haben sich also als falsch erwiesen. Ich hoffe, es hat keiner auf mich gehört. ;)
      Die Theorie, dass sich der Amplitudengang eines geschlossenes Gehäuses gut mit dem Roomgain ergänzt, trifft in diesem Fall voll zu. Ohne Equalizer stellt sich bereits ein relativ linearer Amplitudengang ein. Zumindest ist kein hoch angesetzter Shelvingilter notwendig, um die 20 Hz zu erreichen.

      Das bedeutet, dass mein geplantes SBA mit 18 x Peerless XXLS12 weitaus mehr Maximalpegel schaffen wird, als bisher angenommen. Bei 10 Hz sollten also noch >120 dB drin sein. :freaked: :)

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von FoLLgoTT ()

    • Hi,

      hast du bei diesen Messungen das TEST SBA mit 12db/Oct Hochpass gefiltert?

      Muss wohl so sein bei dem geringen Tiefgang der Nahfeldmessung. Ansonsten überrascht mich das Ergebnis überhaupt nicht, meine Hauptlautsprecher mit 80 Hz Hochpass messen sich fast genauso im Keller. Ich such mal Bilder.

      Gruß
      rumpeli
      Besuch mich mal im Schrein oder im Bau Thread oder im Keller!

      Exodus 12:9 "Do not eat the meat raw or boiled in water, but roast it over a fire"
    • FoLLgoTT schrieb:

      rumpeli schrieb:

      hast du bei diesen Messungen das TEST SBA mit 12db/Oct Hochpass gefiltert?


      Nein, die Subwoofer hingen direkt an der Endstufe ohne Prozessor. Nur die Bassreflexrohre habe ich abgedichtet, um die 12 dB/Okt zu erreichen.


      Hmm, ich sehe da ein -3db Grenzfrequenz im Nahfedl von ca. 55-60 HZ, richtig? Ist das nicht 10-20Hz zu hoch oder stimmt es in etwa mit der Simulation des Chassis im CB Gehäuse überein? Ansonsten bleibt nur die neuen Nachbarn zu ärgern und Referenzmessungen im (hoffentlich großen) Garten zu machen.
      Dateien
      • B3031 3,8m.JPG

        (124,2 kB, 114 mal heruntergeladen, zuletzt: )
      • FS400 Nahfeld.JPG

        (125,28 kB, 126 mal heruntergeladen, zuletzt: )
      Besuch mich mal im Schrein oder im Bau Thread oder im Keller!

      Exodus 12:9 "Do not eat the meat raw or boiled in water, but roast it over a fire"
    • rumpeli schrieb:

      Hmm, ich sehe da ein -3db Grenzfrequenz im Nahfedl von ca. 55-60 HZ, richtig? Ist das nicht 10-20Hz zu hoch oder stimmt es in etwa mit der Simulation des Chassis im CB Gehäuse überein?


      Ja, das passt. Es handelt sich ja noch um die alten DBA-Subwoofer (mit "Russenbass" 75GDN) und nicht um die neuen. Und die alten wurden als Bassreflexgehäuse gebaut. Laut Simulation stimmt die untere Eckfrequenz mit der Messung gut überein. :)

      Ansonsten bleibt nur die neuen Nachbarn zu ärgern und Referenzmessungen im (hoffentlich großen) Garten zu machen.


      Die Nachbarn kennen meine Sweeps schon. :D
    • Sehr genial! DAS sind doch mal gute Neuigkeiten. Ich lege die Bestellung des MINI DSP somit erst mal auf Eis und warte meine ersten Messungen ab.
      Ich hatte das Mini DSP ins Auge gefasst, da mit den Behringern und Konsorten ja leider keine Filter unterhalb von 20 Hz möglich sind. Mit Deinen neuen Erkenntnissen ist das ja evtl. aber gar nicht nötig.
      Danke!

      Gruß,
      Andreas
    • FoLLgoTT schrieb:

      Die Theorie, dass sich der Amplitudengang eines geschlossenes Gehäuses gut mit dem Roomgain ergänzt, trifft in diesem Fall voll zu. Ohne Equalizer stellt sich bereits ein relativ linearer Amplitudengang ein. Zumindest ist kein hoch angesetzter Shelvingilter notwendig, um die 20 Hz zu erreichen.


      Meiner Erfahrung nach ist das sehr vom Raum abhängig. Bei mir funktioniert der Druckkammereffekt (oder Roomgain wie du es nennst) bis 8Hz runter, danach kann der Raum das nicht mehr aufrecht erhalten und es folgt ein steiler Einbruch. Ich wohne in einem Fachwerkhaus mit entsprechenden Wänden.

      Andere Kinos (insbesondere Kinos im Dachstuhl) haben wir durchgemessen und dort den Druckkammereffekt nur bis ~40Hz und einmal extreme ~60Hz beobachten können. Darunter scheint der Raum einfach keine Druckkammer bilden zu können, sondern dort scheint das ganze dann doch noch entweichen zu können oder durch die Wände durch zu dringen. In Kellerkinos hingegen kommt man fast beliebig weit runter, weil dort sehr feste Wände vorzufinden sind und man daher bis sehr tiefe Frequenzen eine Druckkammer aufrecht erhalten kann. In den Dachstuhlkinos war unterhalb der angegebenen Frequenzen ziemlich genau "Freifeld", d.h. man hatte keine 6dB mehr wegen Halbraum, keinerlei Druckkammereffekt und konnte im Zerfallspektrum auch ein sehr kurzes Ausschwingen feststellen.

      Ich kann jedem also nur empfehlen den DKE (Druckkammereffekt) mal in den eigenen 4 Wänden durchzumessen. Dazu einfach einen linearen geschlossenen Subwoofer (einfach entzerren auf einem Parkplatz) in den eigenen Raum zu stellen und mal zu schauen wie weit man runter kommt. Irgendwann unter der tiefsten Mode findet man ein Plateau, wo die Lautstärke nicht mehr abfällt. Das ist der DKE.

      Als Faustregel ist bei einem geschlossenem Subwoofer also keine Tiefbass-Entzerrung notwendig, sofern der -3dB Punkt des Subwoofers mit der tiefsten Mode des Raums übereinstimmt. Raummoden müssen natürlich trotzdem noch bekämpft werden (am besten mit Raumakustik, zur Not auch elektronisch).
    • FoLLgoTT schrieb:

      Danke für deine Ausführungen. Hast eventuell noch Messungen (MDAT aus REW) von einigen Räumen? Es wäre ja mal interessant, ein Profil für verschiedene Raumkonstruktionen zu erstellen.


      Nur von meinem Raum. Da ich aber gerade an meinem Bassbereich optimiere, gibts die mdat-file in ein paar Tagen (je nachdem wie lange ich brauche). Die anderen Messungen sind jeweils beim Besitzer des Heimkinos geblieben und liegen mir nicht vor.

      Ich habe auch noch keine vollständige Vorstellung davon, was für die untere Frequenz des DKE (Druckkammereffekts) verantwortlich ist. Reicht es z.B. schon eine Tür oder ein Fenster zu öffnen, sodass der Druck entweichen kann? Müssen die Wände vollkommen oder teilweise schallhart für entsprechende Frequenzen sein? Im Prinzip geht es um die Frage wie eine Druckkammer aussehen muss um noch als Druckkammer zu gelten (minimale Aspekte finden für eine Definition) und ob man durch verschiedene Druckkammern den DKE steuern könnte.

      Weiterhin bin ich gerade auf der Suche nach Antworten zu Fragen wie:
      Baut sich ein DKE auf oder ist er instantan vorhanden? Warum zeigt sich teilw. unterschiedlichen Ausschwingen im DKE-Bereich? Warum ist das Ausschwingen so lange, obwohl im der Literatur immer von "globalen sofortigen Druckänderungen" die Rede ist?
    • silent117 schrieb:

      Baut sich ein DKE auf oder ist er instantan vorhanden? Warum zeigt sich teilw. unterschiedlichen Ausschwingen im DKE-Bereich? Warum ist das Ausschwingen so lange, obwohl im der Literatur immer von "globalen sofortigen Druckänderungen" die Rede ist?


      Ich kann den Wasserfall in REW nur bis 10 Hz darstellen. Gibt es da einen Trick, dass er auch tiefer geht?

      Zumindest schwingt bei meinen Messungen alles zwischen 10 Hz und der ersten Längsmode schnell aus.
    • Da es bei mir noch etwas dauern kann, bekommst du einfach eine alte Messung.

      Subwoofer sind Peerless SLS 12 (kein XLS oder XXLS) in 150L geschlossen (38Hz als -3dB Punkt) mit einem EQ der alle positiven minimalphasigen Moden entfernt. Es war kein positiver Gain irgendwo im EQ eingestellt. Raum ist wie erwähnt ein Fachwerkhaus mit entsprechenden Wänden (Holz und eine Gipsschlacke dazwischen). Die tiefste Mode ist eine Längsmode mit 39Hz.

      dke.jpg
      dke_wasserfall.jpg

      Wie schön zu erkennen ist, fällt unter 15 Hz der Pegel massiv ab, nur um bei 9Hz wieder lineares Niveau zu erreichen. Im Wasserfalldiagram ist noch krasses modales Verhalten zu erkennen mit sehr langen Ausschwingzeiten, aber wie Wellen passen auf keinen Fall in meinen Raum! Vielleicht baue ich Moden mit Nachbarhäuser auf oder so, ich habe keine Ahnung.

      SPL ist nicht kalibriert (das war nur eine kurze Testmessung), waren aber ca. 85dB. Behringer ECM8000 Mikrofon an einer M-Audio Fasttrack USB.
      Dateien
      • Tiefgang.zip

        (57,52 kB, 2 mal heruntergeladen, zuletzt: )
    • @Nils:

      Was mir so durch den Kopf ging: Welches Mikro benutzt Du und wo hast Du es kalibrieren lassen? Denkst Du den Messungen ist in der Form so zu trauen? Grade im Tieftonbereich verlieren die üblichen Mikrofone ja gerne an Meßgenauigkeit. Selbst mit Kalibrierdatei fragt sich, wie genau man den Werten trauen kann, da ja auch die "Referenz" beim Kalibrieren in so tiefen Regionen einem Fehler unterliegt. Hast Du da etwas Spezielles gekauft?
    • Andi-fl schrieb:

      Was mir so durch den Kopf ging: Welches Mikro benutzt Du und wo hast Du es kalibrieren lassen? Denkst Du den Messungen ist in der Form so zu trauen? Grade im Tieftonbereich verlieren die üblichen Mikrofone ja gerne an Meßgenauigkeit. Selbst mit Kalibrierdatei fragt sich, wie genau man den Werten trauen kann, da ja auch die "Referenz" beim Kalibrieren in so tiefen Regionen einem Fehler unterliegt. Hast Du da etwas Spezielles gekauft?


      Ich benutze das Behringer ECM 8000, das ich gegen ein professionelles Messmikrofon profiliert habe. Allerdings würde ich den absoluten Werten im unteren Frequenzbereich auch nicht trauen. Das ist aber auch nicht wichtig, denn ich habe ja eine Differenz gebildet. Dadurch verschwindet der (konstante) Messfehler. Die Steigung der Kurve ist immer identisch.
    • @th_Viper
      Ja, das hast du Recht.


      @alle
      Der Druckkammereffekt hat übrigens noch einen netten Nebeneffekt: er senkt dramatisch die nichtlinearen Verzerrungen! Dadurch, dass die Grundwelle angehoben wird, verändert sich das Verhältnis zu ihren Oberwellen (K2/K3 usw.). Bei 10 Hz habe ich hier im Nahfeld 60 % THD gemessen, in 1m Entfernung waren es nur noch 6 %. :)

      PS: und nein, das Mikrofon hat nicht verzerrt. Es war ein kalibriertes Audix TM-1, das bis 130 dB messen kann. Und im Nahfeld waren es nur knapp über 100 dB.
    • So, hier sind noch mal ein paar interessante Messungen mit geschlossenem, und offenem Fenster. :)

      _MG_0256_klein.jpg

      Ich habe folgende Zustände gemessen:

      1. beide Fenster geschlossen
      2. ein Fenster geöffnet
      3. beide Fenster geöffnet

      Amplitudengänge:
      fenster.png

      Abklingspektrum (beide geschlossen):
      fenster abklingspektrum geschlossen.png

      Abklingspektrum (beide offen):
      fenster abklingspektrum 2 offen.png

      Wie man sieht, entsteht durch das Öffnen der Fenster eine starke Resonanz unterhalb von 10 Hz. Diese Resonanz steigt in ihrer Frequenz mit der Anzahl der geöffneten Fenster.

      Ich denke, der gesamte Raum funktioniert wie ein Bassreflexgehäuse mit einem sehr kurzen Rohr (das Fenster). Das passt auch zu dem Verhalten, dass die Resonanzfrequenz mit zunehmender Öffnungsfläche ansteigt.

      Das widerlegt die gängige Theorie, dass der Druckkammereffekt dem statischen Druck einen Dynamischen überlagert, der überall im Raum identisch ist und dass der Raum dafür komplett dicht sein muss. Ich halte von dieser Theorie überhaupt nichts, denn sie hätte eine unendliche Schallgeschwindigkeit zur Folge (was für ein Quatsch!). Vielmehr gilt auch bis zu den untersten Frequenzen immer noch das Wellenmodell. Und da sich bei zunehmender Wellenlänge immer mehr konstruktive und immer weniger destruktive Interferenzen ausbilden, kommt es eben zu dem bekannten Anstieg. So einfach ist das.
      Das sagen übrigens auch die gängigen Raumsimulationsprogramme (REW / ABEC) voraus. Und von REW weiß ich, dass dort nur das Wellenmodell angewendet wird.

      Eigentlich müsste man den Effekt Grenzflächenverstärkung nennen und nicht Druckkammereffekt. Letzterer ist nur eine mathematische Näherung, die nicht der Realität entspricht. :satisfied:
    • Hallo Nils,

      sehr interessant.

      FoLLgoTT schrieb:

      Ich halte von dieser Theorie überhaupt nichts, denn sie hätte eine unendliche Schallgeschwindigkeit zur Folge (was für ein Quatsch!).


      Füll den Raum doch mal mit einem anderen Gas als Luft. Mal schauen wie sich das verhält :wow:

      Oder vielleicht mit einem Festkörper. Wie wäre es mit Beton :kratz: Stellt sich nur die Frage, wie man den Festkörper wieder aus den Raum bekommt, nachdem man ihn eingegossen hat :spank:


      Gruß

      Hank
    • Das ganze ist lange bekannt aus dem Car-Hifi. Fenster / Schiebedach auf ist in dem kleinen Volumen = DEUTLICH mehr Bass. Je nachdem wie weit man das Fenster öffnet, kann man sogar die Fc des Effekts etwas beeinflussen... :biggrin:

      Finde ich klasse, wenn Du sowas jetzt auch mit Messungen belegst.

      VG
    • @Hank, Wasser reicht ja aus! Da hat der Schallgeschwindigkeit. ja mit 4500m/sec. nahezu Schall / Druckausbreitung wie Beton und das kann man wieder rauslassen. Ich stelle mir gerade Nils im Taucheranzug auf einem Stuhl sitzend das Mikro halten :bigsmile:

      Oder einfach mal den Raum abdichten und den Luftdruck auf 1Bar erhöhen. Wäre dann die Schallgeschwindigkeit doppelt so schnell?

      So Scherze beiseite. Interessante Sache, Nils. Ich sehe schon, du machst Nägel mit Köpfe.
      Gruß, Gerhard

      "It´s my way or highway!"
    • Ihr habt echt gute Ideen! :D :bier:

      Hier kommt der Beweis, dass sich der Raum wie ein Bandpass 4. Ordnung verhält.

      Ich habe meinen Raum als Bandpass in WinISD simuliert. Mit allen 18 Treibern und mit der gemessenen Resonanzfrequenz. Dann habe ich den Amplitudengang draußen vor dem Fenster gemessen.

      Amplitudengang:
      Simulation:
      Fenster außen (Simulation).png

      Messung draußen:
      fenster außen.png


      Auslenkung:
      Simulation:
      Fenster Auslenkung (Simulation).png

      Lasermessung:
      Fenster Auslenkung.png


      Wie man sieht, stimmen Simulation und Messung relaitv gut überein. Die Portresonanz ist zwar nicht so schmalbanding, besitzt also eine geringere Güte, aber das Fenster hat auch eine variierende Öffnungsfläche (Rahmen vs. Mauerausschnitt). Die Realität ist eben nicht ideal. ;)
    • Hallo , das würde mich nun auch interessieren.
      In meinem Keller habe ich auch 3 kleine Oberfenster, die ich aber
      verschlossen habe. Die Rückwand des Kellers ist sozusagen mit einem Treppenaufgang ins
      Erdgeschoss offen. Hier habe ich auch schon mal überlegt, wie es akustisch wäre
      da eine Tür einzusetzen. Denn in den angrenzenden Räumlichkeiten hat der Bass teilweise
      etwas mehr Volumen.

      Viele Grüße,
      René
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