Bezoekadres: 078 - 6312102 |
|
|
|
||||
Helmholtzresonator
In essentie heeft de Helmholtz resonator de vorm van een fles. Hij bestaat uit een volume met een nauwe hals. De Helmholtz resonator is te beschouwen als een massa-veer systeem waarbij de 'massa' wordt gevormd door het gas in de hals en de 'veer' door het gas in het volume. Net als ieder massa-veer systeem heeft ook de Helmholtz resonator één bepaalde resonantiefrequentie.
Helmholtz heeft rond 1850 een aantal van deze resonatoren gemaakt met als doel gecompliceerde geluiden te ontleden in afzonderlijke frequenties. In feite is dit dus een wat primitieve op de akoestiek gebaseerde manier van een frequentieanalyse.
De in de bovenstaande figuur afgebeelde antieke Helmholtzresonatoren werden met het tuitje aan de bovenzijde in het oor geplaatst en met was afgedicht. Het andere oor werd eveneens afgedicht. Aan de onderzijde is een opening die de hals vormt. De resonator is dus aan beide zijden open maar tijdens gebruik is deze door de gehoorgang en het trommelvlies afgedicht. Op deze wijze bleek het mogelijk om, met meerdere afmetingen resonatoren, complexe geluiden in hun frequentiecomponenten te ontleden.
Bij het afleiden van de frequentie waarmee de Helmholtz resonator kan resoneren, wordt aangenomen dat de golflengte groter is dan de afmetingen van de resonator. Door deze benadering kunnen drukvariaties in de resonator worden verwaarloosd. Met andere woorden, de drukgolf in het volume heeft overal dezelfde fase.
In de onderstaande figuur is een tweetal Helmholtz resonatoren afgebeeld waarvan de frequenties zijn gemeten. De hoeveelheid bier die in de beide flessen wordt geleverd, verschilt. De groene heeft een inhoud van 0.33 l en de bruine 0.3 l. In de ongeopende fles bevindt zich echter een deel van het bier in de hals.
Het geluid dat de beide flessen produceren indien er over de fles wordt geblazen is de resonantiefrequentie en deze is gemeten met behulp van een FFT analyser. Hiermee is het geluid gemeten in 3200 lijnen tot 1 kHz. De frequentiespatiering is derhalve 0.3125 Hz.
De gemeten frequenties blijken respectievelijk 195.31 Hz en 220.62 Hz te zijn.
De bijbehorende golflengten zijn 1.74 m en 1.54 m. Aan de eis dat de golflengte veel groter is dan de afmetingen van de resonator, wordt dan ook ruimschoots voldaan. De gemeten frequenties komen boven verwachting goed overeen met de berekende waarden (respectievelijk 194.6 Hz en 217.2 Hz.).
Een technische toepassing van de Helmholtz resonator is als een zijtak resonantiedemper. In dit type demper stroomt er geen medium door het resonantievolume dat via één of meerdere openingen of buisjes op het doorgaande kanaal wordt aangesloten.
In essentie heeft de Helmholtz resonator de vorm van een fles. Hij bestaat uit een volume met een nauwe hals. De Helmholtz resonator is te beschouwen als een massa-veer systeem waarbij de 'massa' wordt gevormd door het gas in de hals en de 'veer' door het gas in het volume. Net als ieder massa-veer systeem heeft ook de Helmholtz resonator één bepaalde resonantiefrequentie.
Helmholtz heeft rond 1850 een aantal van deze resonatoren gemaakt met als doel gecompliceerde geluiden te ontleden in afzonderlijke frequenties. In feite is dit dus een wat primitieve op de akoestiek gebaseerde manier van een frequentieanalyse.
De in de bovenstaande figuur afgebeelde antieke Helmholtzresonatoren werden met het tuitje aan de bovenzijde in het oor geplaatst en met was afgedicht. Het andere oor werd eveneens afgedicht. Aan de onderzijde is een opening die de hals vormt. De resonator is dus aan beide zijden open maar tijdens gebruik is deze door de gehoorgang en het trommelvlies afgedicht. Op deze wijze bleek het mogelijk om, met meerdere afmetingen resonatoren, complexe geluiden in hun frequentiecomponenten te ontleden.
Bij het afleiden van de frequentie waarmee de Helmholtz resonator kan resoneren, wordt aangenomen dat de golflengte groter is dan de afmetingen van de resonator. Door deze benadering kunnen drukvariaties in de resonator worden verwaarloosd. Met andere woorden, de drukgolf in het volume heeft overal dezelfde fase.
In de onderstaande figuur is een tweetal Helmholtz resonatoren afgebeeld waarvan de frequenties zijn gemeten. De hoeveelheid bier die in de beide flessen wordt geleverd, verschilt. De groene heeft een inhoud van 0.33 l en de bruine 0.3 l. In de ongeopende fles bevindt zich echter een deel van het bier in de hals.
Het geluid dat de beide flessen produceren indien er over de fles wordt geblazen is de resonantiefrequentie en deze is gemeten met behulp van een FFT analyser. Hiermee is het geluid gemeten in 3200 lijnen tot 1 kHz. De frequentiespatiering is derhalve 0.3125 Hz.
De gemeten frequenties blijken respectievelijk 195.31 Hz en 220.62 Hz te zijn.
De bijbehorende golflengten zijn 1.74 m en 1.54 m. Aan de eis dat de golflengte veel groter is dan de afmetingen van de resonator, wordt dan ook ruimschoots voldaan. De gemeten frequenties komen boven verwachting goed overeen met de berekende waarden (respectievelijk 194.6 Hz en 217.2 Hz.).
Een technische toepassing van de Helmholtz resonator is als een zijtak resonantiedemper. In dit type demper stroomt er geen medium door het resonantievolume dat via één of meerdere openingen of buisjes op het doorgaande kanaal wordt aangesloten.
|
Begrippenlijsten:
|
Site navigatie: | |||||||
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
Sonus bv raadgevende ingenieurs, dé partner op het gebied van geluid en trillingen