Helmholtzresonatorer

Helmholtzresonatorer är passiva akustiska resonatorer som består av en begränsad luftvolym ansluten till omgivningen via en hals eller gång. När luft strömmar genom halsen uppträder en resonans i systemet vid en specifik frekvens, där halsens luftmassa uppträder som en dynamisk massa och kammaren volym fungerar som en fjäder. Vid resonansen uppnås stora ljudtrycksvågor medan frekvenser utanför resonansområdet dämpas. Denna enkla konstruktion gör resonatorn användbar för studier av akustisk resonans samt som komponent i ljuddämpare och byggnadsmaterial.

Frekvensen f0 beräknas ungefär med f0 = (c / 2π) sqrt(A / (V L_eff)), där c är ljudhastigheten i luft (cirka 343 m/s vid 20°C), A halsens tvärsnittsarea, V kammaren volym och L_eff halsens effektiva längd inklusive endkorrigeringar som beror på geometrin och antalet öppningar. Endkorrigeringar gör halsen längre än dess fysiska längd. Frekvensen är mycket känslig för volymen och halsens dimensioner.

Användningar inkluderar dämpning av specifika frekvenser i ljuddämpare för fordon och ventilationssystem, kontroll av rumsliga resonanser i byggnader samt pedagogiska demonstrationer av resonansfenomen. I vissa fall integreras Helmholtzresonatorer i paneler eller möbler för att filtrera bort oönskade frekvenser eller för akustisk design.

Historik och namn: Begreppet kommer från den tyske fysikern Hermann von Helmholtz, som på 1800-talet utvecklade modellen som förklarar luftens resonanser och som gav upphov till termen Helmholtzresonator. Denna modell används fortfarande som grundläggande exempel i akustik och teknik.