Hangelnyelő anyagok és állóhullámok a hangdobozban
2016.06.22.
Egy bizonyos frekvenciától felfelé a hangdobozok belsejében is számolnunk kell hullámjelenségekkel. Legnagyobb problémát a párhuzamos falak között kialakuló állóhullámok jelentik. Az állóhullámok amplitúdója csökkenthető megfelelő geometria megválasztásával, a hangforrás helyzetének módosításával, ill. csillapítóanyagok alkalmazásával. A méréssorozatban a hangdobozokban leggyakrabban alkalmazott csillapítóanyagok hatását vizsgáltam.
Az állóhullámok kialakulását következőképpen lehet szemléletesen leírni. A hangdoboz fala a hátrafelé kisugárzott hang nagy részét visszaveri, kisebb részét elnyeli ill. átengedi (persze mindezt frekvenciafüggő módon). Azaz a doboz fala akusztikailag egy tükröző felületnek fogható fel. Ha a hangszóró x távolságra van a faltól, akkor a faltól x távolságra az ellenkező irányban megjelenik a hangszóró tükörképe. Ha két ilyen párhuzamos fal található egymással szemben, akkor nem nehéz kitalálni, hogy mi történik... Megjelenik a tükörkép tükörképe, tükörkép tükörképének tükörképe....Lényegében ezeknek a tükörkép hangforrásoknak és az eredeti hangforrásnak az interferenciájából áll elő az, amit állóhullámnak hívunk.
A próbadoboz belső méretei: 34 cm x 19 cm x 16 cm (magasság x szélesség x mélység, a hangszórónál 18cm-es a mélység, ahogyan az ábrán látható). A mérésekhez egy 10 cm-es szélessávú hangszórót használtam, melynek a frekvenciaátvitele 10 kHz-ig lineárisnak mondható, egyedül 2 kHz-en található benne egy kisebb hiba. A mérés során a mikrofon a hangszóró előtt 10 cm-re volt.
Mint a legtöbb hangdoboznál, itt is a hangszóró és a hátlap között kialakuló állóhullám a legerősebb. Az alapharmonikus hullámhossza a hangszóró és a hátfal közötti távolság kétszerese, a felharmonikusok az alapharmonikus egész számú többszörösei. Az alapharmonikus 950 Hz-re adódik mind a mérésből mind a számolásból.
A mérési eredmények szemléltetésére ún. CSD (halmozott lecsengés spektrum vagy más néven vízesés) diagrammok a legalkalmasabbak.
Doboz üresen: az átlós-párhuzamos "hegyvonulatok" a visszaverődések következtében kialakuló állóhullámok lecsengései
Doboz hangelnyelő szivaccsal töltve
Doboz közönséges vatelinnel töltve
5 cm vastag szivacs a hátsó falon
Látható, hogy a hangelnyelő anyagoknak milyen nagy szerepe van a dobozban kialakuló rezonanciák csillapításában. Az is látható, hogy a hátlapra ragasztott hangelnyelő szivacsnak (ill. általában bármilyen porózus hangelnyelő anyagnak) minimális a hatása, azaz az ilyen megoldás értelmetlen.
Horváth Csaba
