Messungen der Dämmung von Gehäusewänden

[walwal]

Das Thema wird immer wieder dikutiert. Mein Forscherdrang brachte erste Ergebnisse.

Bau eines Vibrationssensors:
Die Schwingspule eines alten 13 cm-TMT wurde an ein mV-Meter (Wechselstrom) angeschlossen. Beim Messbereich 1 mV registriert der auf einer Werkbank liegende Sensor noch das Fallen einer Stecknadel!

Nicht im übertragenen Sinne, sondern reel.

Anschließend wurde die Kalotte mit einem passenden Röllchen auf Höhe der Schwingspule so weit verlängert, dass es etwa 1 mm über den Korb ragt. Das Chassis (mit Filzrand) kann nun auf die Fläche aufgelegt werden und die Vibrationen in mV gemessen werden. Die mV werden in dB umgerechnet.

Außerdem passt das Sensorchassis exakt und dicht über einen AL 130, so kann ich den Schalldruck messen, quasi als Eichwert.

Dann habe ich mal die Concorde untersucht.

Messungen mit 100 Hz Sinus zeigen deutliche Vibrationen sowohl auf dem Deckel als auch Seitenwänden. Nach unten wird es weniger. Ursache: die Box schwingt als Ganzes auf dem Teppichboden. Das ist auch fühlbar, kann bei Abstützung mit der Zimmerwand minimiert werden. Das wäre jetzt das Thema Spikes und ankoppeln. Ob es den Klang verändert? Vieleicht später mehr dazu.

Ich habe dann Terzrauschen mit verschiedenen Frequenzen abgespielt und den Schalldruck direkt am Al 130 gemessen und die Vibrationen oben, an den Seiten und der Rückwand. Die unteren und oberen Frequenzen zeigen nur geringe Vibrationen, die mittleren ergeben die stärksten Vibrationen.

Ergebnis: Schalldämmung der Seitenwand und des "Deckels" 46 dB, Rückwand 40 dB. Legt man das Ohr an die Rückwand, ist es hörbar. Es ist also nicht auszuschließen, dass bei schlechten Dämmwerten der Klang beeinflusst wird. Insbesondere, da das Gehäuse zeitverzögert zum Chassis schwingt und den Impuls "verschmiert". Das dürfte die Ortung beeinträchtigen, also ein ähnlicher Effekt wie (angeblich) bei Kantenbeugung.

Das Gehäuse besteht aus 19 mm Span/4 mm Bitumen/ 10 mm HDF, wobei das Sandwich etwa 50% der Fläche bedeckt. Siehe Anhang.

Leider hat der Wert einen Schönheitsfehler: die schwingende Fläche ist unbekannt, das wäre aber nötig, um den echten Schalldruck des Gehäuses zu ermitteln. Da die schwingende Fläche sicher größer ist als 2 Al 130, ist der Schalldruck des Gehäuses höher. Wahrscheinlich ist laut Literatur ein Wert um die 30-35 dB bei einem solchen Gehäuse.

Dazu müsste ich eine Box bauen, die in einen schalltoten Raum strahlt und den Schalldruck des Gehäuses im Vergleich zum Chassis mit Mikro und Sensor messen. Eine Idee dazu habe ich schon, das dauert aber noch. Ein altes Couplet-Gehäuse soll dazu dienen, ohne Verstrebungen, mit Verstrebung, mit Sandwich, mit Verstrebung plus Sandwich.

Nächste Woche mehr.

[Toni Visa]

Hallo walwal

Hoffentlich habe ich die Messanordnung richtig verstanden. Wenn ja, muß ich Deinem Enthusiasmus einen kleinen Dämpfer geben.

Wenn der Sensor auf die schwingende Fläche aufgelegt wird, schwimmt er quasi auf der Welle mit.
Was gemessen wird ist die Wegdifferenz innerhalb des Lautsprecherkorbes und die Nachgiebigkeit des Filsringes, bedingt durch die Massenträgheit.

Es gab mal so kleine Gerätschaften als Tieftönerergänzung, die an Flächen angebracht werden sollten um Diese zum schwingen anzuregen.
Sie hatten keinen Korb und statt der Membrane einen Montageflansch. Das sollte auch über die Trägheit des Magneten funkionnieren. Weil der Antrieb punktförmiger ist, wären diese Messwerte aussagekräftiger. Allerdings weiss ich nicht wie weit die Eigenresonaz des Konstrukts dazwischenfunkt.

Zu derartigen Untersuchungen brauchen auch nur die Frequenzen herangezogen werden die stehende Wellen hervorrufen.

Gruß
Toni Visa

[walwal]

Danke für die Info, das war mir klar, dass nur die Bewegung Rand-Zentrum des Sesors erfasst wird. Der Filz scheint keine Rolle zu spielen, denn bei mehr Anpressdruck verändert sich der Wert kaum.

Stereophile nutzt Beschleunigungssensoren um die Gehäuseresonanzen zu ermitteln, so was meintest du?

Aber sehr wissenschaftlich ist meine Methode nicht und sicher ausbaufähig.

[Toni Visa]

Hallo walwal

Ich habe gerade in den Thread "Neue Exiter im Programm" reingeschnuppert. Das sind genau solche Teile wie ich sie im Mittelteil zu beschreiben versucht habe. Ich nehme an, Du weißt auch um diese Dinger. Warum nimmst Du nicht so einen? Die funktionieren doch anscheinend sehr gut. Und immer mittig auf der Fläche befestigen.

Gruß
Toni Visa

[walwal]

Was können die, was mein Sensor nicht kann? Die funtionieren genaus so, sind vieleicht weniger empfindlich und ich muss Geld ausgeben.

Zum Nachweis, was bewirkt die unterschiedliche Konstruktion, reichen sie aus.

Die von mir erwähnten Beschleunigssensoren beruhen auf einem anderen Prinzip, sind sicher geeignet, aber mit meinem Sensor kann ich den Schalldruck des Chassis in mV messen und in Relation zum Schalldruck der Wand setzen. Zwar ungenau, aber immerhin. Mittig messen ist klar, wobei das das auch bedeuten kann, in der Mitte zwischen einer Strebe und der Wand, sonst erwische ich den Schwingungsknoten.

Aus Wikipedia:
Weitere „klassische“ Beschleunigungssensoren [Bearbeiten]

* Dehnungsmessstreifen: Eine weitere Möglichkeit die Bestimmung der Kraft auf die Testmasse, indem die Verformung der Befestigung (z. B. eines Stabes) mittels Dehnungsmessstreifen bestimmt wird (vor allem für niedrige Frequenzen geeignet).
* Magnetische Induktion: Bei der Bewegung der an einer Feder aufgehängten Testmasse wird durch einen Magneten in einer Spule eine elektrische Spannung induziert, ähnlich wie in einem dynamischen Mikrofon (Tauchspulenmikrofon).

Ich kann auch mal den Magneten auflegen und die Membran als schwingende Masse nutzen. Auf der Werkbank reichte so die berühmte fallende Stecknadel aus. Getestet, das geht auch.

Die Mutter aller Fragen: "Hört man den Mehraufwand?", muss wohl anders beantwortet werden. Da will ich den Schalldruck des Gehäuses mit Mikro in der Nähe des Gehäuses messen, wenn die Empfindlichkeit ausreicht. Zur Not muss Hören weiterhelfen.

Nachtrag: Mein Mikro ist etwa um den Faktor 10 weniger empfindlich als das baugleiche Sensor- Chassis in eine geschlossenen 2L-Box. Es ist empfindlicher als mein Gehör. Wenn ich damitkeinen Gehäuseschall messe, ist dieser für den Höreindruck irrelevant.

Bei der Concorde sind es die mitteltiefen Töne, die zu Vibrationen führen, die sind messbar auf dem ganzen Gehäuse und hörbar, wenn man das Ohr an den Gehäuse legt, kommt wahrscheinlich von den Al 200, ist aber nicht hörbar, wenn man 5 cm weg ist. Die Vibrationen am benachbarten Highboard sind teilweise größer!

[Toni Visa]

Hallo walwal

Es ist vollkommen in Ordnung, wenn man improvisiertes Equipment nutzt, solange man weiss wo die Grenzen sind. Für eine qualitative Aussage. besser oder schlechter, ist es sicher gut geeignet. Die Anordnung mit dem Magneten unten scheint mir geeigneter, wenn die Auflagefläche möglichst punkförmig ist. Durch Auflegen einer Zusatzmasse könnte das System noch enmpfindlicher weren.

Was die Hörbarkeit betrifft, so sollte nicht unberücksichtigt bleiben, daß die Empfindlichkeit des Gehörs frequenzabhängig ist, d.h. bei den Tiefen ist es recht unempfindlich und um 1.000Hz ist das Auflösungsvermögen sehr hoch.

Gruß
Toni Visa

[walwal]

Ja, ist mir bekannt. daher sollte man der Dämmung der Mitten die größte Aufmerksamkeit schenken, bei mir kommt daher seit einiger Zeit ein Bitumen-Fliesen-Sandwich auf das Mitteltongehäuse.

Ich habe eben mal den ersten Test mit dem miesesten Gehäuse, also 16 mm Span, Sonofil-Füllung, keine Verstrebung gemacht, da hört man jedes Wort durch, auch bei Zimmerlautstärke des Chassis! So darf man nicht bauen!

Orientierungsmessung: 17 dB Dämmung.

Meßmethode: in 5 cm Abstand vom Chassis die mV gemessen, umgerechnet in dB, dann die Box mit der Chassisöffnung auf 30 mm Spanplatte mit Dichtring plus 30 mm Teppichboden auf den Zementboden gelegt und wieder in 5 cm den Schalldruck gemessen.

Wird aber noch optimiert.

Aus Wikipedia:

Akustische Eigenschaften
..... Spanplatten mit einer Flächendichte von 15 bis 20 kg/m² erreichen eine Schalldämmung von 24 bis 26 dB.
...
Meine Spanplatte hat eine Flächendichte von etwa 11 kg/m². Also liegen meine Messungen gut.

Ich brauche also den Vibrationssensor nicht, da ich berührungslos die Schalldämmung messen kann.

Empfindlich genug ist der Vibrationssensor. Da muss ich nichts verbessern. Wobei es fast nichts ausmacht, ob der Magnet oder die "Membran" aufliegt. Er dient jetzt nur noch dazu, die Schwachstellen eines Gehäuses zu finden.

[Toni Visa]

Hallo walwal

Mit Deinem Mittelton-Sandwich handelst Du eigentlich Erkenntnissen zugegen, die Du vor 4 Jahren in dem Thread "Overkill .." durch einen Link (http://www.picosound.de/D_gehmat.htm) bekannt gemacht hast. Da ist die Verwendung einer Fliese eben nicht optimal. Das Aufleimen einer Sperrholzplatte hat da bessere Ergebnisse erbracht. Die Fliese steht wohl an zweiter Stelle. Diese dämpft ausschließlich aufgrund ihrer Masse und hat gerade im Mitteltonbereich eine geringe innere Dämpfung. Holz ist da etwas besser.

Ebenfalls hast Du mal zu Thermopal verlinkt. Diese Platten haben eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht aber trotzdem eine höhere innere Dämpfung. Sind aber, so glaube ich, schwer zu beschaffen und möglicherweise entsprechend teuer. Vielleicht lassen sich erst einmal Muster besorgen.
Solche hatte ich vor Jahren von der Fa. VARIOTEC. Die stellen auch Sandwichplatten her. aber ich glaube nur für den Eigenbedarf.

Die Messungen von PICOSOUND muß man auch insofern relativieren, da die untersuchten Objekte eine Kantenlänge von 34 x 24 cm² hatten. Das ist gerade die Wellenlänge von 1 kHz. Bei anderen Abmessungen kann das Bild schon etwas anders ausschauen.

Ich hab gerade gesehen, daß Du was eingefügt hast.
Ich denke, daß die Meßanordnung so nicht korrekt ist. Durch das Hinlegen auf's "Gesicht" änderst Du total die Arbeitsbedingung des Lsp. Der zuvor aufgenommene Referenzpegel ist damit hinfällig.
Wie rechnest Du den eigentlich in dB um? Das ist doch eine Verhältniszahl.
Das Einführen eins dritten Pegels ist jetzt noch gar nicht notwendig.

Gruß
Toni Visa

[walwal]

Mit Deinem Mittelton-Sandwich handelst Du eigentlich Erkenntnissen zugegen, die Du vor 4 Jahren in dem Thread "Overkill .." durch einen Link (http://www.picosound.de/D_gehmat.htm) bekannt gemacht hast. Da ist die Verwendung einer Fliese eben nicht optimal. Das Aufleimen einer Sperrholzplatte hat da bessere Ergebnisse erbracht. Die Fliese steht wohl an zweiter Stelle. Diese dämpft ausschließlich aufgrund ihrer Masse und hat gerade im Mitteltonbereich eine geringe innere Dämpfung. Holz ist da etwas besser.

Lies bitte noch mal nach! Pico verglich Fliese plus Kleber gegen Sperrholz plus Bitumen, Fliese plus Bitumen wurde nicht getestet. Nach meinen früheren Test wirkt das mindestens genau so gut.
Zumal er schreibt:"...Die Schichtdicke kann nur durch einen eingezwängten Belag (= Sandwich) reduziert werden. Hier wird das Dämpfungsmaterial auf Scherung belastet, was schwieriger ist und daher die Gegenkraft des Materials erhöht. Die Deckschicht muss eigentlich nur zug- und druckfest sein."...

Ebenfalls hast Du mal zu Thermopal verlinkt. Diese Platten haben eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht aber trotzdem eine höhere innere Dämpfung. Sind aber, so glaube ich, schwer zu beschaffen und möglicherweise entsprechend teuer. Vielleicht lassen sich erst einmal Muster besorgen.....

Thermopal hat hiermit nichts zu tun, das ist eine 1mm starke HPL-Dekorplatte, die ich mal verarbeitet habe. Also Ähnlich Resopal.

Die Messungen von PICOSOUND muß man auch insofern relativieren, da die untersuchten Objekte eine Kantenlänge von 34 x 24 cm² hatten. Das ist gerade die Wellenlänge von 1 kHz. Bei anderen Abmessungen kann das Bild schon etwas anders ausschauen.

Kann sein, wenn ich meine Messungen gemacht habe, wissen wir mehr. Aber sowie eine Verstrebung auf die Fläche kommt, sind die Schwingungsverhältnisse anders, sie verlagern sich zu höheren Frequenzen, was außer Versteifung auch Sinn der Sache ist.

Ich hab gerade gesehen, daß Du was eingefügt hast.
Ich denke, daß die Meßanordnung so nicht korrekt ist. Durch das Hinlegen auf's "Gesicht" änderst Du total die Arbeitsbedingung des Lsp. Der zuvor aufgenommene Referenzpegel ist damit hinfällig.

Stimmt im unteren Frequenzbereich und durch die Dichtstreifen ist noch ein Volumen von etwa 1 L vorhanden, ist also nicht ganz so tragisch. Es kommen aber noch genaue Messungen, wo das Chassis in einen 50 Liter-Schacht strahlt. So was habe ich im Keller aus Beton. Dauert noch etwas.

Wie rechnest Du den eigentlich in dB um? Das ist doch eine Verhältniszahl.
Das Einführen eins dritten Pegels ist jetzt noch gar nicht notwendig.

Welcher 3. Pegel? Ich messe mV am Chassis und am Gehäuse. Umrechnungsformel ist bei Sengpiel zu finden, ich kann aber auch Messgerät dB ablesen, wenn ich nicht den Messbereich um schalten muss.

dB = log (10) x 20, wobei es, wie du schon richtig schreibst, eine Verhältnismessung ist, daher ist es wurscht, ob ich mV oder kV einsetze , wenn ich bei beiden Messwerten das gleiche tue. Die Differenz beider dB-Werte ich die Dämmung in dB.

[Toni Visa]

Hallo walwal

Da Du ein Meßinstrument mit dB-Anzeige des Spannungswertes hast, ist es bequem auch diesen zu nehmen. Aber um Dir den Wert anzuzeigen muß das Instrument das Verhältnis zu einem Bezug herstellen. So kommt der dritte Pegel ins Spiel.

Apropos Vergleich: Es ist richtig, daß MDF+Bitumen+Fliese nicht untersucht wurde aber ich denke es ist zulässig zwei Messungen mit einer Dritten zu vergleichen und dann Rückschlüsse auf die beiden zueinander zu ziehen. Der Dritte ist MDF+Kleber+Fliese. Der Kleberauftrag ist zwar etwas dünner aber für eine qualitative Aussage geht das, glaube ich, in Ordnung.

"...die Schwingungsverhältnisse ... verlagern sich zu höheren Frequenzen, was außer Versteifung auch Sinn der Sache ist."
Eine Versteifung wirkt wider Erwarten recht wenig dämpfend (22mm MDF + 30mm). Hat wahrscheinlich auch mit der kleinen Platte zu tun.
Trotzdem ist es mir nicht plausibel, denn nach PICO ist B [Nm] ist proportional zu E [N/m²] · h [m] ³.
Der letzte Term müsste eigentlich so geschrieben werden (h [m])³ . Besser noch h³ [m³] .
D.h. die aufzuwendende Kraft steigt mit der dritten Potenz um eine gleich große Auslenkung zu erreichen!
Eine Versteifung wirkt streng genommen auf alle Frequenzen. Das dies in der Praxis nicht so ist liegt daran, daß das Material nicht ideal ist. Daher werden gewisse Bereiche bevorzugt. Keinesfalls wird die Energie der tiefen Frequenz auf eine Höhere übertragen.

Wenn es ausschließlich auf die Scher- und Druckfestigkeit ankommt, mußt Du auch keine Fliese nehmen. Da reicht dann bspw. Metall, Resopal, GFK, ... usw., jeweils in einer Schichtdicke von 1mm. Es läßt sich viel Gewicht sparen.

THERMOPAL produziert mittlerweile auch Sandwichplatten oder es hat Dich damals nicht interessiert. Schau doch mal wieder vorbei. http://www.thermopal.com/var/thermop.../IM0001825.PDF

Gruß
Toni Visa

[walwal]

Richtig, bei Thermopal interessierte mich nur das HPL als Dekor. Leichtbauplatte halte ich für ungeeignet, da auch Masse vorteilhaft ist. Man darf es nicht übertreiben, daher nehme ich Fliese nur im MT, sonst wird es zu schwer.
Sicher gibt es da viele Wege nach Rom.

Mit Versteifung meinte ich das Anbringen von Verstrebungen zur gegenüberliegenden Wand, das ist wirksamer als nur die Wand zu belegen. So hatte ich es auch beschrieben. Sicher wird keine Energie zu höheren Frequenzen übertragen, die tieferen werden unterdrückt.

[Toni Visa]

Hallo walwal

Irgendwann hat mal jemand in Bezug auf Schwingungsunterdrückung gesagt: "Masse ist durch nichts zu ersetzen."
Das würde im Umkehrschluß bedeuten, daß 2 PLatten gleichen Gewichts die Schwingungen gleich unterdrücken. Dem kann ich nicht folgen.

Ein kleines Gedankenexperiment.
Nehmen wir 2 Metallplatten gleichen Flächeninhalts. Die eine sei aus Aluminium, die Andere aus Blei. Das spezifische Gewicht von Al=2,7 , das von Pb ungefähr 5 mal so viel (13,6 ?). D.h. die Alu-Platte ist 5x so dick, also bspw. 1mmPb zu 5mmAl.
Welche der Platten stärker schwingt dürfte klar sein.

Gruß
Toni Visa

[walwal]

Im Prinzip stimmt die Aussage schon, wenn man alle anderen Faktoren ignoriert.
Innere Dämpfung, Steifigkeit, Materialstärke usw. Und dann schwingen die Platten noch bei verschiedenen Frequenzen.

Ist ungefähr so sinnhaltig wie: "Geld macht glücklich", wenn man auf der Intensivstation liegt, eine bösartige Frau und blöde Kinder hat, die schon über das Erbe streiten.

Was alles so behauptet wird, interessiert mich weniger. Ich möchte praxisnah testen, was die Dämmung der Wände bewirkt. Das Messen ist wohl problemlos. Für den Hörtest muss ich wohl doch 2 Boxen mit unterschiedlicher Dämmung bauen und umschalten.

Ich will auch noch messen, wie stark sich die Füllung mit Absorptionsmaterial auswirkt, denn wenn stehende Wellen das Gehäuse anregen, hat das auch Einfluss. Also leer, Sonofil, feinere Fasern und Akustiksteinwolle.

Für mich steht fest: Da anscheinend die mittleren Frequenzen das Gehäuse anregen, muss besonders bei 2-Wegern gut gedämmt werden. Bei 3-Wegern hat der MT sein eigenes, kleineres Gehäuse. Dieses schwingt nicht so leicht und der Schall muss mit Ausnahme der Schallwand durch 2 Wände nach außen. So wird es auch in den links beschrieben.

[jama]

Welche der Platten stärker schwingt dürfte klar sein.
Toni Visa

die blei natürlich im bassbereich den sie ist viel weicher!
schlechtes exempel; die platten mussen gleich dick und steif sein...

[Arthur Dent]

Guten Morgen,

ein sehr interessantes Thema.

@walwal, bist du sicher, dass dein Messystem nicht auch von den Schallwellen aus dem Raum angeregt werden kann?

Mein Verständnis für Dämpfung:

1. Masse dämpft aufgrund der Massenträgheit. Mehr Masse ist träger bzw. benötigt mehr Energie um angeregt zu werden und dämpft entsprechend mehr.

2. Masse dämpft wenn innere Reibung stattfindet und die Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt wird.

Daraus ließe sich folgern, dass ein Werkstoff mit viel Masse und hoher innerer Reibung besser dämpft. Aber nur dan, wenn die Frequenz passt.

3. Es lässt sich auch mit wenig Masse excellent dämpfen, wenn man das Schwingen der angeregten Oberflächen über Versteifung verhindert. Eine große Fläche wie z. B. die Seitenwand eines Lautsprechers lässt sich m. E. nach am besten über Variante 3 dämpfen. Ich habe das bei meinen Vox nicht gemacht, sondern habe mich an den Bauplan gehalten.

Ich habe aber mal folgende Idee die ich gerne irgendwann mal umsetzen möchte:

Das "Thermoskannen-Gehäuse"...

Stellt euch eine Thermoskanne vor, bei der der Deckel ein Lautsprecherchassis ist. Das innere Gehäuse bekommt den rückwärtig abgestrahlten Schall direkt ab und sollte so gestaltet sein, das es ordentlich schwingt und über eine hohe innere Reibung viel Schall vernichtet. Vieleicht ein Sandwich aus 5mm Metallplatte aufgeklebt auf Weichgummimatte, aufgeklebt auf 16mm MDF. Das Außengehäuse hätte überall einen Abstand von einigen cm zum Innengehäuse und keinen direkten Kontakt dazu, würde aus sehr steifem Sandwich bestehen. Vielleicht 5mm HDF auf 15mm Kunstharzwabenplatte auf 16mm MDF.

Verrückt, ich weiß. Was haltet ihr davon?