DE3920038A1

DE3920038A1 - Elektroakustische lautsprechervorrichtung

Info

Publication number: DE3920038A1
Application number: DE19893920038
Authority: DE
Inventors: Krister Amneus
Original assignee: MB ELECTRONIC GmbH
Current assignee: AMNEUS, KRISTER, VAELLINGBY, SE
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1991-01-03

Description

Gattung des Anmeldungsgegenstandes

Die Erfindung betrifft eine Lautsprechervorrichtung mit minde stens einem Lautsprecher, der in einer für ihn bestimmten Öff nung eines Gehäuses angebracht ist, in dem eine weitere Öffnung eine Resonatoröffnung gegen die Umgebung darstellt und eine Größe hat, die als solche mit dem Gehäusevolumen bei einer Frequenz Resonanz gibt, die wesentlich größer ist als die Eigen frequenz (f_s) des Lautsprechers und die strömungsbegrenzendes Material enthält.

Stand der Technik

Eine Vorrichtung zur Bewirkung von Schwingungsdämpfung bei Lautsprechervorrichtungen ist z. B. durch die DE-C-17 62 237 bekanntgeworden und sie ist wie eine akustisch gedämpf te Resonatoröffnung mit einem gewissen Strömungswiderstand in z. B. der Stirnschallwand des Lautsprechergehäuses ausgeführt. Das Gehäuse ist im übrigen luftdicht. Diese Öffnung erlaubt, daß eine gewisse, den Druck regulierende Dämpfung um die Druckresonanzfrequenz f_d erfolgt, wodurch das Druckmaximum bei f_d sowie die Amplitude des elektri schen Impedanzmaximums wesentlich kleiner wird.

Stellungnahme zum Stand der Technik

Dieses vorgeschriebene Systemabstimmungsverhältnis bringt bei der bekannten Vorrichtung mit sich, daß eine Abweichung von der Frequenzlinearität der Schalldruckkurve gegen niedrige Frequenzen erhalten wird - mit anderen Worten: Man erhält einen unterhalb von ca. 200 Hz ziemlich schnell abfallenden Frequenz verlauf, wenn ein Tiefton-Lautsprecher benutzt wird.

Eine andere charakteristische Eigenschaft des in DE-C- 17 62 237 angegebenen akustischen Systems ist an das darin bezweckte Abstimmverhältnis zwischen der Größe der Gehäuseöff nung und der Eigenfrequenz des benutzten Lautsprechers gebunden, und zwar der Resonanzfrequenz der Öffnung mit dem Gehäusevolumen, das mit Notwendigkeit so hoch zu wählen ist, daß es die be zweckte Druckregulierung um die Systemresonanz f_d ergeben kann. Über den früher genannten Verlust an Schalldruck im Niedrig frequenzgebiet hinaus wird nämlich mit dem oben erwähnten Di mensionierungsverhältnis auch bewirkt, daß die erhaltene Druck reduktion zu umfassend bei wirklich niedriger Frequenz werden kann. Dadurch kann die für die lineare Kegelausschwingung so notwendige entgegengerichtete Druckwirkung zu gering werden und eine kräftig, nicht lineare, akustische Distorsion (triangulare Wellenentwicklung) sowie auch Blasenschalldistorsion entstehen, welche, wenn sie auftritt, von der mit porösem Material ganz gedeckten Resonatoröffnung herrührt.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß zur Erzielung einer nach der DE-C-17 62 237 bezweckten weitgehenden Ausdämpfung des Frequenzgebiets bei f_b selbst, als notwendige Abstimmfrequenz nach der Formel für Helmholtzresonanz (siehe Gleichung 9 im Anhang II) eine Öffnungsfrequenz f_p zu wählen ist deutlich über der normalen nach der Bezeichnung f_H <≈ f_s liegt (siehe Gleichung 4 und 5 in Anhang II, und f_H-Definition in Anhang I). Die f_p soll»f_s sein und Z_s wird um so kleiner als f_p die Eigenfrequenz überschreitet.

Aufgabe

Demgegenüber ist Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesser te, wesentlich mit einem Druckkammersystem äquivalente Lautspre cheranlage mit dynamischer Druckregulierung zu schaffen.

Lösung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der Lautsprecher vorrichtung der oben genannten Art dadurch gelöst, daß sich an die Resonatoröffnung wenigstens ein akustischer Tunnel an schließt, der vorzugsweise bei seiner Mündung gegen die Umgebung mit einem verhältnismäßig kurzen Pfropfen aus dem strömungsbe grenzenden Material versehen ist und mit diesem Pfropfen eine Abstimmeinheit bildet, die der Vorrichtung Druckkammercharakter verleiht und die Resonanz frequenzmäßig deutlich nach unten ver schiebt.

Unter Tunnel ist ein von einer Wandung umgebener Raum zu ver stehen, der sich über die Innenwand der Frontseite des Laut sprechergehäuses weiter in dessen Inneres erstreckt.

Druckkammercharakter heißt bekanntlich ein Impedanzmaximum (im Gegensatz zu zweien bei Basreflexcharakter), das darüber hinaus erfindungsgemäß zu niedrigen Frequenzen verschoben ist, so daß idealerweise zwar elektrisch eine Resonanz meßbar ist, diese wird aber durch dynamische Regelung akustisch sehr stark bedämpft, wobei das Signal eine schnelle Ausschaltzeit erhält.

Vorteile

Hierdurch ergibt sich eine Verbesserung gegenüber der beschrie benen bekannten Konstruktion dahingehend, daß ein wesentlich höherer akustischer Effekt dynamisch regulierbar ist, wobei der dynamische Regulierungseffekt das System zur Grenzfrequenz f₁ kontrollieren kann, und nach unten bis gegen D.C. (Frequenz gegen Null) wirksam ist. Die Konstruktion nach der Erfindung hält hohe Signalniveaus auch bei sehr niedriger Frequenz aus und besitzt einen hohen akustischen Wirkungsgrad und ge ringe Distorsion. Sie eignet sich auch für Serienfertigung im wesentlichen identisch wirkender Einheiten, was u.a. zum Stereohören wichtig ist. Durch die Erfindung wird ein wesentlich "klarerer" Höreindruck, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, erreicht. Die Töne werden als solche wiedergegeben, ein "Ver laufen" oder Nachschwingen wird ausgeschaltet. Es wird in der Wiedergabe eine verbesserte Auflösung und Trennung der Signale durch ein besseres Zeitverhalten des Lautsprechers erzielt.

Weitere für die erfindungsgemäße Anlage kennzeichnende Merkmale werden in den Unteransprüchen angegeben.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lautspre chervorrichtung werden im folgenden unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt bzw. zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht auf ein Lautsprechergehäuse für eine Lautsprechervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine längs der Linie II-II in Fig. 1 genom mene Schnittansicht, wobei der strömungsbe grenzende Einsatz noch nicht in die weitere Öffnung eingebracht ist;

Fig. 3 eine Stirnansicht eines Lautsprechergehäuses für eine Lautsprechervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine längs der Linie IV-IV in Fig. 3 ge nommene Schnittansicht;

Fig. 5-6 eine Endansicht bzw. einen Axialschnitt einer in Fig. 1 und 2 bzw. in Fig. 3 und 4 verwendeten Abstimmeinheit oder Hyper ventilationsvorrichtung;

Fig. 7-10 in Endansicht und Axialschnittansicht eine erste bzw. zweite Ausführung einer weiteren Abstimmeinheit, die z. B. auf die bei der Lautsprechervorrichtung auftretende Grenzfrequenz abgestimmt ist;

Fig. 11 in Axialschnittansicht eine bei dem Lautspre chergehäuse nach Fig. 1 und 2 oder 3 und 4 verwendbare, mit strömungsbegrenzendem Mate rial gefüllte Pforte oder einen Tunnel;

Fig. 12-20 bei einer Lautsprechervorrichtung nach Fig. 3 und 4 erhaltene Kurven unter Verwendung eines FFT-Analysators, Typ. 2033 Brüel & Kjaer, sowie eines XY-Schreibers, Typ 2308 Brüel & Kjaer; mit

Fig. 12 dem Nachgiebigkeitsverhalten einer erfindungs gemäßen Lautsprechervorrichtung;

Fig. 13 dem Nachgiebigkeitsverhalten der gleichen Lautsprechervorrichtung mit ungefüllter Öffnung (Helmholtzcharakter);

Fig. 14 dem Nachgiebigkeitsverhalten bei mit Klebe film verklebter Öffnung (Druckkammernäherung);

Fig. 15 die Kurve der Fig. 12 (als Kurve 1) im Ver gleich mit einer abgeklebten f₁-Abstimm einheit;

Fig. 16 die relative Bewegungsgeschwindigkeit bei der erfindungsgemäßen Lautsprechervorrich tung entsprechend Fig. 12;

Fig. 17 die relative Bewegungsgeschwindigkeit bei einer Vorrichtung entsprechend Fig. 13;

Fig. 18 Schalldruckniveaukurven bei aus den Öff nungen herausgenommenem Dämpfungsmaterial;

Fig. 19 eine Schalldruckniveaukurve mit der erfin dungsgemäß ausgestalteten Lautsprechervor richtung;

Fig. 20 Impedanzkurven;

Fig. 21-24 weitere Meßkurven.

In den Fig. 1 und 2 ist ein kastenförmiges Lautsprecher gehäuse mit einem Boden 10, einer Stirnwand 11, einer Rückwand 12, Seitenwänden 13 und einer oberen Deckwand 14 gezeigt. In der Stirnwand 11 sind eine Öffnung 15 für einen nicht gezeigten Lautsprecher sowie eine zweite, verhältnismäßig große spalten förmige Pforte oder Öffnung 16 ausgebildet, die sich über die ganze Breite der Stirnwand erstrecken. Die Öffnung 16 bildet die äußere Mündung eines verhältnismäßig langen, geraden Tunnels 17, der sich am Boden 10 entlang bis nahe der Rückwand 12 er streckt, zweckmäßig bis zu einem Abstand zu der Rückwand, der gleich wie oder größer als die Tunnelhöhe ist. Die eigentliche Lautsprecherkammer V_b ist auf allen Seiten inwendig mit Dämpfungsmaterial 22, z. B. Mineralfasermatte oder -platten, ausgekleidet.

Mit 24 ist ein verhältnismäßig dicker Streifen aus akusti schem strömungsbegrenzendem Material, z. B. Mineralfasermaterial, und mit 25 sind zwei Gitter, z. B. aus Streckmetall bezeichnet. Eine erste Abstimmeinheit 21 wird mit dem Tunnel 17 durch einen Einsatz oder Pfropfen zur Strömungsbegrenzung in der Öffnung 16 unter Verdichtung des Streifens 24 zwischen steifen Gittern 25 bis zur Dicke 26 gebildet, wodurch ein luftdichter Einsatz an den Umfangsrändern des so erhaltenen Pfropfens in der Öffnung 16 bewirkt wird. Natürlich kann der Pfropfen auch aus bereits vorverdichtetem Material oder aus akustischem Schaumkunst stoff mit angepaßtem Zusatz dünner Schichten aus akustisch resistiven Materials gebildet sein.

Mit 33 ist in Fig. 2 eine rohrförmige Abstimmeinheit bezeichnet, die unter Hinweis auf Fig. 7 und 8 näher beschrieben werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine alternative Ausführungsform des Lautsprechergehäuses nach Fig. 1 und 2, wobei wesentlich über einstimmende Details in Fig. 1-4 dieselben Bezugszeichen haben und lediglich unter Hinweis auf Fig. 1 und 2 beschrieben werden. In den Fig. 3 und 4 ist der spaltenförmige Tunnel 17 mit dem Pfropfen 24, 25 mit Dämpfungsmaterial 24 durch eine generell mit 27 bezeichnete, rohrförmige Abstimmeinheit ersetzt, die im einzelnen unter Hinweis auf die Fig. 5 und 6 beschrie ben wird. Die Abstimmeinheit 27 ergibt eine Abstimmung entspre chend der durch die Öffnung 16 mit dem Einsatz 24, 25 in Fig. 1 und 2 bewirkten. Mit 40 ist eine zylindrische Ausnehmung im Dämpfungsmaterial 22 bezeichnet, die einen erheblich größeren Durchmesser hat als der Außendurchmesser der Abstimmeinheit.

Die in Fig. 5 und 6 gezeigte Abstimmeinheit 27 weist ein beispielsweise aus Aluminium bestehendes, verhältnismäßig dickes Rohr 28 auf. An einem Ende des Rohres ist ein Pfropfen 29 aus strömungsbegrenzendem Material, zweckmäßig bestehend aus Mine ralfasern oder akustischem Schaumkunststoff, angeordnet, der sich an die Innenseite des Rohres 28 luftdicht anschließt und eine Druckdifferenzzone im Rohr bildet, wobei die Länge des Pfropfens zu einer wesentlichen Differenzzeit dt - als die Zeit, die ein Schallwellenzustand zum Durchwandern der mit Material gefüllten Abstimmeinheit benötigt -, wie unten be schrieben, Veranlassung gibt, welche viel größer als bei Abwe senheit des Pfropfens ist.

Die Differenzzeit dt entsteht infolge der Anwesenheit des strö mungsbegrenzenden Pfropfens im Mündungsgebiet des akustischen Tunnels gegen die Umgebung und daher, daß er eine wohl defi nierte Länge mit nur beschränkter Erstreckung im Verhältnis zu der gesamten körperlichen Länge des akustischen Tunnels hat, wobei die Größe von dt proportional zur Länge des Pfropfens und zu dessen wirksamem Strömungswiderstand wird. Dadurch, daß der Pfropfen in dem Tunnel eingesetzt ist, erhält er außer seiner gegebenen Längsdimension auch eine in der körperlichen Längs streckung des Tunnels wirksame, akustisch komplexe Funktion, was somit geschieht, wenn die Abstimmvorrichtung mit ihrem akustischen begrenzten Körper im Volumen V_b ist. Die in dieser Weise erhaltene dynamische Begrenzungskomponente hat eine kom plexe Dimension, die anders beschaffen ist als die reine resi stive Strömungsbegrenzung, die der Pfropfen hat. Die Größe der genannten Dimension ist frequenzabhängig und abhängig von der Strömung, die durch den gepfropften Tunnel pro Zeiteinheit erfolgen kann.

Mit 30 und 31 sind perforierte, hinsichtlich ihrer Lage fixierte Schichten, z. B. aus Streckmetall oder perforier tem Blech mit großer prozentualer Lochfläche bezeichnet. Das mit Pfropfen versehene Ende des Rohres 28 wird in einer Lautsprechergehäuseöffnung aufgenommen und weist eine Absatzfläche 32 zum luftdichten Verkleben gegen die Innenseite des Lautsprechergehäuses auf. In der Praxis soll der Pfropfen 29 eine axiale Erstreckung von 15-30 mm und insbesondere von höchstens etwa dem 1,0-fachen des Rohrdurchmessers aufweisen.

Das Rohr 28 endet zweckmäßig in einem Abstand zu der dem Pfrop fen 29 entgegengesetzten Seite des Lautsprechergehäuses von wenigstens gleich dem Innendurchmesser des Rohres, zweckmäßig wenigstens gleich dem 1,6-fachen seines Innendiameters. Um dennoch eine erhebliche Rohrlänge zu erlauben, kann das Dämp fungsmaterial 22 eine beispielsweise zylindrische Ausnehmung 40 (Fig. 3 und 4) aufweisen, beispielsweise mit einer Quer schnittsfläche von wenigstens dem 2fachen der äußeren Quer schnittsfläche des Rohres zwecks Vermeidung des Kurzschließens des freien inneren Endes der Abstimmeinheit.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Abstimmeinheit 33 in Form einer Ventilationseinheit mit einem Rohr 34 aus beispiels weise Aluminium mit luftdurchlässigem Pfropfen 35 mit viel geringerer Strömungsbegrenzungsfähigkeit als der Pfropfen 29. Beispielsweise besteht der Pfropfen 35 aus offenporigem Schaum kunststoff mit der Dichte 30-80 ppi, zweckmäßig der Größenord nung 45 ppi.

Der Pfropfen 35 sowie auch der Pfropfen 29 können an ihrem einen Ende oder beiden Enden mit gegen ihre Stirnseiten auf mechanisch fixierte Weise anliegenden dünnen Schichten aus dichtstrukturiertem Material, wie Stapelfaserschichten oder feinmaschigem Metalldrahtnetz versehen sein. Der Pfropfen 35 liegt an der Innenseite des Rohres 34 luftdicht an und soll eine ausreichende Länge haben - beispielsweise von der Größen ordnung des 1,0-fachen des Rohrinnendurchmessers -, um zu einer Differenzzeit Veranlassung zu geben und um nicht zu oszillieren oder um seine Gleichgewichtslage verschoben zu werden. Alter nativ kann der Pfropfen durch Streckmetallnetz oder ähnlichem versteift werden.

Die Einheit 33 ist vorzugsweise luftdicht in einer Öffnung des Lautsprechergehäuses festgeklebt. Eine Absatzfläche 38 des Rohrs 34 liegt an der Innenseite des Lautsprechergehäuses an. Die Abstimmeinheit 33 kann auf eine Frequenz abgestimmt werden, die wesentlich unter der Eigenfrequenz des Lautsprechers liegt, zweckmäßig auf eine Frequenz, die sich der Grenzfrequenz f₁ des Lautsprechers (nach Gleichung 8 im Anhang II), in der das Lautsprechergehäuse mit dazugehörendem Lautsprecher umfassenden Lautsprechervorrichtung nähert oder diese Grenzfrequenz unter schreitet (f₁-Organ). In der Praxis soll die Abstimmfrequenz die Grenzfrequenz f₁ nicht überschreiten und sie beträgt vorteilhaft etwa das 0,5-fache der berechneten unteren wie unter Hinweis auf das Rohr 28 oben - beschrieben aus gebildet und angeordnet sein.

In Fig. 9 und 10 ist eine alternative Ausführungsform 23 der Abstimmeinheit nach Fig. 7 und 8 gezeigt, wobei jedoch der Mündungspfropfen durch ein wie ein akustischer Widerstand wir kendes sehr dünnes (z. B. 0,4-0,015 mm), gespanntes feinmaschiges Netz aus z. B. Metall, z. B. mit der Maschenweite 30-400 mesh. gebildet ist. Darin wird eine kleine Differenzzeit im Verhältnis zu der Einheit nach Fig. 7 und 8 mit dem strömungsbegrenzenden Pfropfen 35 entwickelt.

Die Abstimmeinheiten 33 und 23 können einen anderen als kreis förmigen Querschnitt haben und können im Tunnel 17 oder 28, zweckmäßig parallel und besonders koaxial zu diesem angeordnet sein, obwohl dies eine weniger günstige Ausbildung im Vergleich dazu ist, die Einheiten 33 oder 23 außerhalb des Tunnels 17 bzw. 28 anzuordnen. Beispielsweise kann besonders bei kleinen Laut sprechergehäusen die Abstimmeinheit 33 oder 23 ein schlitzähn licher langer Kanal sein, der diametral oberhalb des Quer schnitts des Kanals 17 oder des Rohres 28 angeordnet ist, wie bei 23′ in Fig. 1 angedeutet. Auch das Rohr 28 kann eine andere als runde Querschnittsform haben.

Nach einer aus akustischen Gründen bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein parallelepipedisches Lautsprecherge häuse gewählt, wobei die Breite der Stirnwand 11 gleich der dritten Wurzel aus dem Gehäusevolumen V_b ist, während die Höhe 1,25mal der Breite und die Tiefe des Gehäuses 0,8 mal der Breite gewählt werden. Der Lautsprecher - vorzugsweise ein Tieftöner - wird mit seinem Zentrum in einem Abstand vom Boden angeordnet, der ein Drittel der Höhe ist, zweckmäßig etwas exzentrisch gegenüber der senkrechten Mittenlinie der Stirnwand 11. Das Dämpfungsmaterial 22 ist an der hinteren Wand des Ge häuses zweckmäßig wenigstens doppelt so dick wie am Boden, an der Decke und den Seiten des Gehäuses, wobei als Dämpfungsma terial mit Vorteil Glasfaserwolle mit einer Dichte von etwa 24 kgm^-3 gewählt werden kann.

Die abteilenden Wände des Gehäuses können mit Vorteil vibra tionshindernde Versteifungsleisten tragen. Beispielsweise kann sich zwischen den Wänden 10 und 18 in der Längsrichtung des Kanals 17 eine mit den genannten Wänden verleimte Versteifungs leiste erstrecken bzw. kann die Wand 10 am inneren Tunnelende auf ihrer Oberseite mit einer die akustische Länge des Tunnels vergrößernden, querlaufenden Versteifungsleiste versehen sein.

Das Gehäusevolumen V_b wird zweckmäßig auf wenigstens 50% mit akustisch absorbierendem Material ausgefüllt. Die etwaige wei tere Ventilations- oder Abstimmeinheit 23, 33 oder 47 wird beispielsweise nahe am Lautsprecher und neben einer Ecke zwi schen dem Boden und der Seitenwand des Volumens V_b angeordnet. Dem Lautsprecher kann durch optimal eingestellte Abstimmeinhei ten 33 oder 23 momentan Luft zugeführt werden, und er ist da durch imstande, einem dynamisch variierten und/oder transient reichen Signalprogramm, wie hin- und hergehenden Saitenpassagen auf Kontrabaß, Großtrommel und ähnlichen Schallkonturen besser und schneller zu folgen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einer nach Designwünschen angepaßten Proportionie rungsweise ausgeführt werden, wobei sich Verbesserungen gegenüber dem Stande der Technik ergeben, jedoch ergeben sich die besten Leistungen bei Verwendung der akustisch bevorzugten Proportionierung. In Konstruktionen für den Mittel tonbereich erhält der Lautsprecher wegen der dynamischen Be dämpfung der Resonanzfrequenz eine Verminderung der nachtei ligen akustischen "Färbung" und in positiver Weise eine kurze Ausschaltzeit.

In Fig. 11 wird in detaillierterer Weise eine für Montage in einer Öffnung des Lautsprechergehäuses bestimmte Einheit 41 gezeigt, welche eine ringförmige Pforte oder einen verhält nismäßig kurzen Tunnel 42 aufweist, welcher mit einem Pfropfen 43 aus strömungsbegrenzendem Material ausgefüllt ist, das aus reichend strömungsbegrenzend ist, um den Druckkammercharakter des Lautsprechergehäuses aufrechtzuerhalten. Mit 44 und 45 sind die Lage fixierende, luftdurchläßliche Schichten, beispielsweise aus Streckmetall oder perforiertem Blech bezeichnet. Der Tunnel 42 weist eine Absatzfläche 46 zum luftdichten Festleimen gegen die Innenseite des Lautsprechergehäuses auf.

Die Pforte oder der Tunnel 42 ist hier derart dimensioniert, daß er dem Gehäusevolumen Resonanz bei einer Frequenz gibt, die zweckmäßig in der Nähe von der oder über der Frequenz f₂ liegt, die in dem Helmholtzresonanzkreis entwickelt wird, zu dem der Tunnel 42 vor der Einsetzung des Pfropfens 43 Veranlassung gibt.

Hinsichtlich der Wahl von Ausführungsformen mit einem recht eckigen Tunnel 17 bzw. 23′ gegenüber kreisförmige Querschnitts fläche aufweisenden Tunneln 27 oder 33 ist zu beachten, daß die Luftströmung in einem kreisförmigen Tunnel immer mit sowohl niedrigstem Turbulenzniveau als auch symmetrisch ausgebildeter akustischer Wellenausbreitung verbunden ist, während ein recht eckiger Tunnel zu sowohl zunehmender Turbulenz als auch vermin derter Wellensymmetrie Veranlassung gibt, welche Verschlechte rung um so mehr entwickelt ist wie das Höhenmaß der Fläche gegen Null geht und damit ihr Breitenmaß gegen unendliche Dimen sion geht. In Konsequenz hieraus soll bei Verwendung recht eckig geformter Abstimmvorrichtungen beachtet werden, daß ein ausreichend wirksamer, im Pfropfen entwickelter Strömungswider stand zur Auslöschung der genannten turbulenten Erscheinungen gewählt wird, wobei die Ausführungsform mit Pfropfen aus ver dichteter Mineralfaserwolle zu bevorzugen sein kann.

Es gibt einen Grund dafür, hier spezifischer anzugeben, auf welche Weise die Optimierung der Frequenzeinstellung nach der Erfindung zweckmäßig stattfinden soll. Es kann günstig sein, die Abstimmeinheiten nach einer der Fig. 1-10 bei einer Frequenz abzustimmen, die viel niedriger ist als die nach den Formeln (Anhang II) berechenbaren - z. B. durch Verschieben gegenüber einer berechneten unteren Grenzfrequenz f₁ abwärts gegen etwa 0,5 f₁ sowie Verschieben auch von f_s gegen f′_s oder sogar abwärts gegen 0,7×f′_s (f′_s gemäß Anhang II, Formel 5), in dem Falle, daß die Abstimmeinheit für f_s verwen det wird. Die Abstimmung der Vorrichtung nach Fig. 11 ist zumindest in die Nähe von f_s vorzunehmen, wenn, wie oben gesagt, die f_s-Abstimmung 2 selbst nicht durchgeführt ist, d.h. ledig lich die Kombination von f₁ mit der wählbaren Abstimmfrequenz für die Vorrichtung nach Fig. 11 verwendet wird.

Die bei der jeweiligen Abstimmvorrichtung wirksame effektive Strömungsbegrenzung soll eher reichlich groß gewählt werden als zu gering, welche Forderung damit zusammenhängt, daß es unzweck mäßig ist, daß der dynamische Druckfaktor in dem erfindungsgemäß funktionierenden System so viel vermindert wird, daß die Laut sprechereinheit in einer akustisch unkontrollierten Weise schwingen kann. Mit anderen Worten muß sich bei der Erfindung die der Ausschwingung des Lautsprechers dynamisch entgegenge richtete Druckkraft der Größe nähern, die bei einer als Druck kammer äquivalent ausgeführten Konstruktion herrschen würde.

Erfindungsgemäß ist es möglich, ein gut funktionierendes und dynamisch reguliertes System mit Verwendung einer einzigen Abstimmeinheit 17, 16 oder einer solchen nach einer der Fig. 5-10 ausgeführten zu bewirken, wobei die Abstimmfrequenz für die Einheit nur f_s oder f′_s (siehe Gleichung 5 in Anhang II) ist.

Wenn man wünscht, Systemcharakteristiken bei transienten Schall passagen niedrigfrequenter Natur wie von saitengezupftem Kon trabaß und einer Baßtrommel, zu verändern, kann nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung eine solche Veränderung dadurch bewirkt werden, daß dem akustischen System Hyperventi lation zugeführt wird. Die einzige Art, wodurch eine solche Hyperventilation bewirkt werden kann, ist durch Öffnen des akustischen Systems, so daß die eingeschlossene Luft theoretisch ungehindert Strömung mit der Umgebungsluft austauschen kann. Damit dieses Öffnen ohne gleichzeitige wesentliche Beeinträch tigung hinsichtlich der dynamisch wirksamen Regulierung des Lautsprechersystems funktionieren kann, wird erfindungsgemäß in das akustische System eine weitere Abstimmeinheit eingesetzt, die als Rohr oder Tunnel mit sehr großer Länge gegenüber ihrer Querschnittsfläche ausgeführt wird und nach Gleichung 9 im Anhang II theoretisch von 0 Hz bis in der Nähe von f₁ (Glei chung 8 im Anhang II) abgestimmt ist.

Wenn eine solche Einheit in das akustische System eingesetzt ist, erfolgt die vorhandene Dämpfung des beweglichen Teils des akustischen Systems, und zwar der Lautsprechereinheit, in fol gender Weise: Die im Kanal eingeschlossene Luftsäule muß man von dem akustischen System im übrigen als getrennt ansehen. Die die Luftsäule darstellende Masse wird nach der Streckung des Kanals als eine Funktion des bei der Lautsprechereinheit vor kommenden Beschleunigungsniveaus dynamisch hin und her verscho ben, wobei die Beschleunigung auch auf ein mathematisch berech nungsbares Verschiebungsniveau bezogen ist. Theoretisch gilt, daß wenn das von der Lautsprechereinheit im akustischen System entwickelte Druckniveau p konstant (z. B. bei 1 Nm^-2) gehalten wird, auch das Beschleunigungsniveau (a ms^-2) von theoretisch 0 Hz und aufwärts konstant ist. Infolgedessen wird das Geschwin digkeitsniveau (v ms^-1) der Lautsprechereinheit für jede Frequenzhalbierung verdoppelt und vermehrt das Verschiebungsni veau (d m) der genannten Lautsprechereinheit quadratisch mit dem Beschleunigungsniveau.

Gegen höhere Frequenz als die Abstimmfrequenz wirkt die Luft säule im Kanal akustisch immer mehr sperrend, während bei der Abstimmfrequenz sich ein Grenzpunkt entwickelt, von dem aus der Kanal immer mehr akustisch öffnend wirkt, wodurch immer mehr dynamischer Bewegungsenergie erlaubt wird, sich durch den Kanal pro Zeiteinheit zu bewegen.

Der Effekt dieser Umstände bewirkt, daß in dem von dem genannten Kanal enthaltenen Regulierungsgebiet sich die auf den Lautspre cher im akustischen System einwirkende Dämpfung der Bewegungs amplitude in der Weise entwickelt, daß sie einen gegen 0 Hz umgekehrt progressiven, d. h. vermindernden, Verlauf einnehmen kann. Mit anderen Worten bedeutet die erfindungsgemäß ermög lichte Hyperventilation, daß eine Luftsäule mit variierter Verschiebungsgeschwindigkeit teils die Ausschwingung der Laut sprechereinheit dynamisch belastet, teils die Ausschwingungs fähigkeit der Lautsprechereinheit bei kurzen Verläufen ver größert, d. h., daß die Start- und Stoppzeiten des Lautsprechers in einer besonders günstigen Weise gleichförmig dynamisch regu liert werden, und dem Lautsprecher kann somit Luft momentan zugeführt werden, d. h. er kann "atmen". Mit der Hyperven tilation als Ergänzung wird somit ein noch vollwertigeres und schnellreagierendes Lautsprechersystem bewirkt.

Die Hyperventilation kann bei verschiedenen Eingriffniveaus in Funktion gesetzt werden, wobei eine oder mehrere als Hyper ventilator fungierende Vorrichtungen gewählt werden können. Wenn wenigstens zwei solche Vorrichtungen verwendet werden, so soll die eine von diesen eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen, eine endliche Länge haben und mit einem Pfropfen 35 aus angepaßtem, offenporigem Schaumstoff versehen sein sowie auf eine niedrigere Frequenz abgestimmt sein, z. B. auf f₁ (Gleichung 8 in Anhang 2). Die weitere Vorrichtung 23, 47 (Fig. 1) kann nach Anspruch 6 oder 7 schlitzförmig ausgebildet werden und wird dann als hyper-hyper-ventilierend im Vergleich mit der Ventilation der erstgenannten Vorrichtung wirksam. Die letztgenannte Vorrichtung soll, auch wenn sie als einziger Hyperventilator im System vorkommt, eine außerordentlich geringe Schlitzhöhe im Tunnel haben, z. B. von der Größenordnung 0,1- 2 mm, wobei sie etwa nahe Null Hz abgestimmt ist. Die Breite sollte etwa das 10-fache der Höhe betragen. Die Anwendung der Hyperventilation ist auch mit Bezug darauf wirksam, daß eine Lautsprechereinheit bei dicht wiederholten starken transienten Schallpassagen sonst einen stationären, im Volumen des Gehäuses entwickelten mittelwertgebildeten Luftdruck aufbauen kann, der eine Verschiebung des symmetrischen Arbeitsnullpunktes des Schwingpols ergeben kann - mit anderen Worten die Lage des Lautsprecherkegels im Gehäusevolumen in die eine oder andere Richtung verschieben kann, was unter funktionellen Gesichts punkten ungünstig ist -.

Auch wenn ein System mit Hyperventilation durch einfache Maß nahmen nach der Erfindung mit Einsetzen einer rohrförmigen Vorrichtung bewirkt werden kann, welche keine Form mechanischer Strömungsbegrenzung einschließt, d. h. ein Netz 38 nach Fig. 9 und 10 oder einen Pfropfen 29 oder 35 nach Fig. 5-8, so ist wenigstens das Einsetzen eines Netzes 38 vor der ganz offenen Ventilationsvorrichtung vorzuziehen. Ein ganz offener Kanal kann nämlich ein Pfeifen- oder Strömungsgeräusch verursachen, dessen Frequenz sich bei der natürlichen Abstimmfrequenz des Rohres hörbar machen kann.

Zur Modifizierung der Dämpfungsverhältnisse, die bei der Reso nanzfrequenz f_d herrschen werden, kann eine weitere Abstimm einheit nach Fig. 11 verwendet werden, die auf eine viel höhere Frequenz abgestimmt ist als die Abstimmfrequenz der erstgenann ten Einheit, wobei ein somit synergistisch wirksames Abstimm verhältnis durch Variieren der Eingriffrequenz der Abstimmein heit 41 oder ihres strömungsbegrenzenden Teiles 43 erzielt werden kann. Die Verwendung einer solchen weiteren und auf syner gistische Weise druckregulierenden Vorrichtung setzt voraus, daß der Strömungswiderstand hoch und die Rohrlänge kurz gehalten wird. Die Einwirkung der genannten Vorrichtung auf das akusti sche System kann am einfachsten durch Studium der elektrischen Impedanzcharakteristik bei der Resonanzfrequenz f_d des Systems kontrolliert werden. Eine derartige druckregulierende Vorrich tung bewirkt eine eventuelle gewünschte Ausdämpfung von und in unmittelbarer Nähe von f_d sowohl impedanzmäßig als auch fre quenzgangmäßig. Man kann in der beschriebenen Weise dadurch den Frequenzgang des Lautsprechers beeinflussen und verändern und eine gewisse Abflachung bei etwa 200 Hz und gegen niedrige Frequenz erhalten, was in vielen Applikationsfällen wünschens wert sein kann. Mit anderen Worten stellt die Vorrichtung 41 zum Unterschied zu der akustischen Funktion der eigentlichen Abstimmeinheiten 16, 17, 23, 27, 33 ein akustisches Leck oder Loch dar. Die Änderung des Frequenzgangs ist eigentlich eine Funktion davon, daß die akustische Güte Q reguliert wird. Eine generelle Formel für die Güte Q ist als Gleichung 10 im Anhang II wiedergegeben. Die Formeln sind selbstverständlich für den Fachmann angegeben (siehe auch Tabelle I, Seite 24).

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann bei Vorkommen teils einer Abstimmeinheit von Tunneltyp 17, 24, 25, 23, 27, 33, teils einer Abstimmeinheit von dem in Fig. 11 gezeigten Typ, ein besonders günstiges Zusammenwirken zwischen den Abstimmverhältnissen dieser Abstimmeinheiten erzielt werden. Dies wird erreicht, wenn die Einheit z. B. nach den Fig. 5 - 10 auf die Frequenz f₁ abgestimmt und mit geringem Strömungs widerstand gegenüber dem der Einheit 41 ausgeführt ist, so daß deren gesamte akustische Abstimmfrequenz in einer synergisti schen Weise einfällt. Es wird dann möglich, auf die für f_s im Normalfall verwendete Abstimmeinheit zu verzichten, die dabei eliminiert werden kann.

Diese synergistisch wirkende Ausführungsform der Erfindung erlaubt auch eine innerhalb von weiten Grenzen durchführbare Ausdämpfung des bei f_d vorkommenden Impedanzmaximums, welche Funktionseigenschaft sich in beschriebener Weise von der Impe danzniveauregulierung unterscheidet, welche durch Verwendung von nur Abstimmung mit zwei diskreten Einheiten erzielt werden kann, und zwar bei f_s bzw. f₁, wobei die beiden Einheiten nach z. B. einer der Fig. 5-10 ausgebildet sind.

In Fig. 20 sind Kurven der elektrischen Impedanz für eine Konstruktion mit zwei bei getrennten Frequenzen (und zwar f_s bzw. f₁ nach den Formeln im Anhang II) abgestimmten Einheiten 27 nach Fig. 5 und 6 mit Pfropfen aus akustischem Schaum kunststoff gezeigt. Die auf f_s abgestimmte Einheit 27 enthält einen Schaumkunststoffpfropfen 29 mit der Länge 20 mm im unbe lasteten Zustand und der Partikeldichte 80 ppi. Auf beiden Seiten des Pfropfens gegen die Innenseite von 1 mm dicken, festgeleimten Streckmetallgittern 31, 32 anliegend, die im gegenseitigen Abstand von 16 mm angeordnet sind und eine Maschen weite von 2×3 mm aufweisen, gibt es zwei in Reihe angeordnete 0,5 mm dicke Scheiben aus schwarzen Stapelfasern der Dichte 70 gm^-2. Das Verdichtungsverhältnis ist somit 1:1,37. Das Rohr 28, das eine Wanddicke von 5 mm hat, ist im übrigen ungefüllt und hat einen Innendurchmesser von 50 mm und eine Gesamt länge von 190 mm.

Bei der auf f₁ abgestimmten Einheit 27 ist die Länge des Schaumkunststoffpfropfens 10 mm und die Partikeldichte 30 ppi sowie ist der Rohrinnendurchmesser 24 mm, die Rohrdicke 3 mm und die Rohrlänge 178 mm. Auf beiden Seiten des Pfropfens - gegen die Innenseite festgeleimter Streckmetallgitter im Abstand von 12 mm anliegend - gibt es auch hier zwei in Reihe angeord nete Stapelfaserscheiben vom angegebenen Typ, was ein Verdich tungsverhältnis von 1:1 ergibt. Beide Rohre bestehen aus Alumi nium. Das Innere des Gehäuses ist mit Plattenmaterial aus Acryl fasern gedämpft.

Die Kurve 1 in Fig. 20 zeigt die oben beschriebene Lautspre chervorrichtung nach der Erfindung, wenn beide Abstimmmeinheiten wirksam sind, wobei das Maximum der Impedanz etwa 14 Ω bei etwa 57,5 Hz beträgt, während die Kurve 2 eine Impedanz von etwa 16 Ω bei derselben Frequenz zeigt, wenn die Mündungen der beiden Abstimmeinheiten mit Klebefilm beklebt sind. Das Dämp fungsniveau bei f_d ist somit nur 1,2 dB, was auch den mäßigen akustischen Energieverlust zeigt, der gegenüber einem gedachten äquivalenten Druckkammersystem entsteht. Für eine gut ausge führte Konstruktion gilt a), daß die Frequenz für das Impedanz maximum (bei f_b) in beiden Fällen wesentlich dieselbe und b) zur Erzielung eines möglichst hohen akustischen Wirkungsgrades die Impedanzänderung mäßig bis keine sein soll. Trotz des Vor handenseins der zu f₁ verlegten Abstimmeinheit mit geringerem Strömungswiderstand wird doch eine kontinuierliche, mit ledig lich einem Maximum (Druckkammercharakter) auftretende Impedanz kurve erhalten.

Wenn die Messung der Impedanz ein gegen niedrige Frequenz markant vergrößerndes Impedanzniveau aufweisen sollte, während das Impedanzmaximum doch in der Nähe von f_b auftritt, so wäre diese Fehlfunktion wahrscheinlich dadurch verursacht, daß die Abstimmeinheit für f₁ auf eine zu hohe Frequenz abgestimmt ist und/oder der Strömungswiderstand im Mündungsgebiet der Einheit zu klein ist.

Wenn auf der anderen Seite die Frequenz für die Resonanz f_d des dynamischen Systems bei einer höheren Frequenz gefunden werden sollte als die Frequenz f_b, welche die Systemresonanz frequenz nach Gleichung 1) im Anhang II ist, die lediglich bei einem ganz geschlossenen Drucksystem vorhanden sein kann, so ist dies wahrscheinlich dadurch verursacht, daß die Dimensio nierung der Abstimmeinheit, welche bei höherer Frequenz als f₁ einwirkt, und zwar optimiert in der Nähe von f_s, in nicht optimaler Weise justiert ist. Dabei kann als Anweisung für die Optimierung generell angegeben werden, daß dann z. B. die Tunnel länge in einer zu kurzen Proportion im Verhältnis zur Quer schnittsfläche des Tunnels gewählt ist und/oder daß das Ein griffsgebiet für den strömungsbegrenzenden Einsatz zu weit im Verhältnis zu der genannten Tunnellänge gewählt ist und/oder daß der verwendete Strömungswiderstand zu gering ist.

Ein anderes Kennzeichen für eine solche, nicht optimierte Justierung der Abstimmeinheit kann eine kräftige Reduktion des Impedanzmaximumniveaus bei der Systemresonanzfrequenz sein, etwas was normalerweise auch mit einer erheblichen Verschiebung von f_d gegen höhere Frequenz zusammenfällt, sowie auch daß eine beginnende oder gut erkennbare Impedanzsteigerung gegen sehr niedrige Frequenz geschieht.

Es soll in diesem Zusammenhang bemerkt werden, daß der erfin dungsgemäß erhaltene besondere akustische Effekt, hier dynami scher Effekt genannt, nicht mit Verwendung üblicher Messung der Schalldruckkurve bei niedrigen Frequenzen, z. B. von 100 Hz und abwärts, nachweisbar ist. Tatsächlich weist die mit Klebefilm beklebte Modellkonstruktion eine beinahe identische Frequenz charakteristik auf wie die, zu der die Erfindung Veranlassung gibt (Fig. 19), d. h. es ergibt sich bezüglich der Schalldruck kurve keine meßbare Erklärung zu dem Hörunterschied, der tatsäch lich erzielt wird und der die dynamische Lautsprechervariante von ihrem verschlossenen Aquivalent unterscheidet. Ein Grund für diesen im vorliegenden Zusammenhang bemerkenswerten Umstand, daß man die beiden Varianten frequenzmäßig nicht unterscheiden kann, dürfte darin zu finden sein, daß die eine, d. h. die er findungsgemäße Variante, ein in dynamischer Weise regulierter Druckkammerlautsprecher ist, was die andere Variante ja nicht ist. Der genannte dynamische Regulierungseffekt wird somit akustisch in einer anderen Dimension entwickelt als die, welche durch übliche Frequenzmessung meßbar ist. Diese Dimension ist ein akustischer Effekt, der nur momentan auftritt und der die Dimension Nsm^-5 hat - als einen effektgebenden Parameter -, d.h. die Dimension einer akustischen Impedanz und eine weitere Dimension, und zwar dt, die von den verwendeten Abstimmeinheiten entwickelt wird. Aufgrund des Vorkommens der genannten momen tanen dynamischen Effektentwicklung wird eine bessere Auflösung und Trennung des Programmaterials wiedergegeben, als es bei einer gewöhnlichen Lautsprechervorrichtung der Fall ist.

In den Fig. 12-19 werden in Diagrammform gewisse weitere Messungen veranschaulicht, wobei die Fig. 12-15 die spezi fische Bewegungsnachgiebigkeit M_C (m³N^-1) für die Lautspre chereinheit in den verschiedenen Varianten der Modellkonstruk tion zeigen sowie die Fig. 16 und 17 die relative Dämpfung der Bewegungsgeschwindigkeit v_s der Lautsprechereinheit im Verhältnis zu der aufgeprägten Spannung u_s. Die Fig. 18 u. 19 zeigen beide den erhaltenen Schalldruck pro elektrisches Watt p (Nm^-2 W_e ^-1), wobei die Kurve 1 der Fig. 18 das gemessene Schallniveau p bei der Mündung der Einheit mit 50 mm Durchmesser bzw. Kurve 2 den entsprechenden Schalldruck bei der Mündung der anderen Einheit zeigt, wobei die beiden Einheiten auf den je weiligen strömungsbegrenzenden Teilen evakuiert sind. Fig. 19 zeigt das in der Mündungszone des Lautsprechers - mit strömungs begrenzenden Teilen in beiden Abstimmeinheiten - gemessene Druckniveau, wobei bei den Messungen die zugeführte Spannung nach den Fig. 18 und 19 konstant gehalten wurde.

Sämtliche Messungen nach den Fig. 12-19 sind in dB über der Frequenz (Hz) angegeben, wobei die Messungen durch FFT- Analyse eines langsam durchgestimmten Sinussignals bewirkt sind, das zur Bewirkung einer Mittelwertbildung mehrmals durchgestimmt wurde, wobei die Druckstimmung bei der Frequenz 1 Hz begonnen wurde.

Fig. 12 zeigt die gemessene Bewegungskomplianz in dem fertigen Modellsystem nach der Erfindung, das oben näher beschrieben wurde, wobei festgestellt werden kann, daß die Bewegungsnachgie bigkeit etwa konstant von der höchsten gezeigten Frequenz bis etwa 30 Hz verläuft, d. h. zum Gebiet für f_s 28 Hz des Lautspre chers, und daß die Bewegungskomplianz in einer dynamisch kon trollierten Weise bis zur niedrigsten nachgewiesenen Frequenz, d .h. 1 Hz, ansteigt. Auf den Teil der Kurve unterhalb 1 Hz kann man verzichten.

Die Bewegungscharakteristik, die der Lautsprecher in dem von der Erfindung abweichenden akustischen System aufweist, das sich ausbildet, wenn die beiden im Modell verwendeten Abstimm einheiten von ihren jeweiligen strömungsbegrenzenden Material einsätzen befreit sind, wird in Fig. 13 gezeigt. Dabei wird die gemeinsam ausgebildete Abstimmmungsfrequenz als ein charakte ristisches Minimum bei etwa 28 Hz wiedergefunden (Helmholtzcha rakter). Gegenüber dem Diagramm in Fig. 12 hat die Nachgiebig keit nach Fig. 13 mit etwa 6 dB bei der Frequenz f_s zuge nommen und ist wieder der Nachgiebigkeit äquivalent, die Fig. 12 bei 100 Hz zeigt.

Danach wird in Fig. 14 die Bewegungskomplianzkurve für die Variante von mit Klebefilm beklebten Abstimmeinheiten gezeigt (Druckkammernäherung). Gegenüber der in Fig. 12 gezeigten Kurve ist die Nachgiebigkeit - 1 dB weniger bei 10 Hz und dieselbe bei 100 Hz. Man bemerkt, daß, während die Nachgiebigkeitsfunktion nach Fig. 14 im gemessenen Gebiet wesentlich konstant verläuft, die Nachgiebigkeit - 12 dB geringer bei der unteren Grenzfrequenz 1 Hz der Kurve ist, welch letztgenanntes Verhältnis bedeutet, daß die Nachgiebigkeit bei 1 Hz als 4 mal größer für das erfin dungsgemäße System im "Strömungsgebiet", d. h. gegen 0 Hz ge messen wird.

Fig. 15 zeigt die Variation in der Nachgiebigkeit des Lautspre chersystems, die erhalten wird, wenn die f₁ abstimmende Einheit (23) mit Klebefilm beklebt ist, und zwar als Kurve 2, wobei die in Fig. 12 gezeigte Kurve mit Kurve 1 in Fig. 15 identisch ist.

Die Dämpfungscharakteristik , die im Modellsystem nach der Erfindung erhalten wird, ist in Fig. 16 gezeigt.

Fig. 17 zeigt die entsprechende Dämpfungsfunktion, aber in dem von der Erfindung abweichenden Fall, wo die strömungsbegrenzen den Teile der beiden Abstimmeinheiten herausgenommen sind.

Bei Verwendung der Gleichungen im Anhang II - in erster Linie der Verwendung von Gleichung 9), in die die Querschnitts fläche A_p der Abstimmeinheit, das Gehäusevolumen V_b und die Verlängerung l_t der akustisch wirksamen Fläche eingehen -, ergeben sich die folgenden Tabellen I und II.

Tabelle I

Tabelle II

Es ist so, daß die körperliche Querschnittsfläche sowohl groß als auch gering sein kann, während die Resonanzfrequenz f_b der Abstimmeinheit bei konstant gehaltener Querschnittsfläche A_p bzw. konstant gehaltener Länge l_t gegen Null geht, wenn das Volumen gegen unendlich geht. Hieraus ergibt sich, daß der akustische Reguliereffekt einer gegebenen Querschnittsfläche in erfindungsgemäß ausgeführten Abstimmeinheiten zu der Luft menge in Beziehung steht, welche akustisch durch die Fläche der Vorrichtung als Volumen verschiebbar ist. Dieses Verhältnis wird als ein Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei ein Rohr mit einer Querschnittsfläche bei einem konstant gehal tenen Rohrdurchmesser von 50 mm gewählt worden ist, und wofür die Länge l_t des Rohres ebenfalls 50 mm ist. In Tabelle I ist angegeben, daß bei allmählich halbiertem Gehäusevolumen V_b von 200 dm³ auf 6,25 dm³ f_p zwischen 18 und 101 Hz variiert.

Tabelle II zeigt die ungefähre Rohrlänge l_t, welche bei den Gehäusevolumen 100, 50 und 25 dm³ gefordert werden würde, um mit konstant gehaltenem Rohrdurchmesser von 50 mm die Abstimmfrequenz f_p bei etwa 25 Hz zu halten.

Wie sich auch aus der Tabellenbeschreibung oben ergibt, gibt es sehr große Variationsmöglichkeiten von dynamisch erhaltenem Reguliereffekt bei Systemen nach der Erfindung, d. h. durch Variieren des Verhältnisses zwischen gewählter Querschnittsflä che und Tunnellänge. Als eine Anweisung um ein gut ausbalancier tes Verhältnis zwischen der Eigenfrequenz f_s des Lautsprechers, dem gewählten Komplianzverhältnis s nach Gleichung I, Anhang II und dem zweckmäßigen dynamischen Reguliereffekt zu erreichen, werden unten folgende ungefähre Richtwerte angegeben.

Wenn sich die Eigenfrequenz f_s auf einen verhältnismäßig kleinen (z. B. 6′′) Lautsprecher bezieht, so kann f_s etwa 50- 60 Hz und der Volumenparameter 12 dm³ sein. In Tabelle I wird angegeben, daß bereits eine verhältnismäßig kleine Querschnitts fläche A_p in einem so kleinen Volumen eine so hohe Abstimm frequenz entwickelt, daß sofern die Querschnittsfläche nicht so gering gewählt wird, daß sie so ungünstig klein (ungünstiger/ versäumbarer Reguliereffekt) sein kann, daß das System nicht auf f_s abgestimmt werden kann, wenn nicht eine verhältnismäßig große Fläche mit einer Tunnellänge verbunden ist, die körperlich so groß ist, wie die Konstruktion zuläßt. Die in Tabelle II angegebene Frequenz würde dann ohne Zusatz von wesentlicher Rohrlänge bei 71 Hz einfallen. Es ist zweckmäßig, die Fläche mäßig groß zu halten, um dadurch auch die Resonanzfrequenz der Konstruktion wirksam regulieren zu können, welche bei dieser Frequenz 71 Hz innerhalb des hörbaren Gebietes für niedrige Frequenzen fällt, wobei es wünschenswert sein kann, auch die Querschnittsfläche noch größer zu machen sowie die Konstruktion in Übereinstimmung mit dem nach Ansprüchen 8 und 9 angegebenen auszuführen.

Hinsichtlich des Konstruktionsfalles, worin ein sehr gene rös bemessenes Volumen bevorzugt wird, so kann in erster Linie mit Rücksicht darauf, daß man bei Komplianzverhältnissen um 1,0 oder weniger als 1,0 keinen so großen akustischen Regulier effekt haben muß, es am zweckmäßigsten sein kann, die Quer schnittsfläche A_p klein zu wählen.

Eine Volumenmenge, die ein Komplianzverhältnis s der Größen ordnung 1,0 ergibt, bringt mit sich, daß die die Beweglich keit bzw. der akustische Wirkungsgrad des Lautsprechers hin sichtlich stationärer (sinusförmiger) Ausschwingungsbewegung automatisch optimiert wird, da das Komplianzverhältnis 1,0 das optimale akustische Einspannungsverhältnis in einem Druckgehäuse ist. Daher kann die dynamische Strömungsregulierung einen außer ordentlichen Regulierungseffekt entwickeln, auch wenn die effekt entwickelnde Querschnittsfläche bei einer Abstimmeinheit phy sisch als klein auffaßbar ist; so wird bei korrekter Einstellung der Strömungsbegrenzung in der Einheit (d. h. hoher Einstellung) eine günstige geringe, beinahe vernachlässigbare statische Strömung erhalten.

Mit Bezug auf Gleichung 10) im Anhang II, die den Güte oder Q- Wert beschreibt, der in einem akustischen Kreis erhalten wird, verhält es sich so, daß die Güte Q, die für eine gewisse, be stimmte Querschnittsfläche, hauptsächlich als Funktion davon bestimmt wird, daß die Größe Q gegen einen großen Wert geht, wenn die Länge l_t der Abstimmeinheit gegen einen größeren Wert geht. Die Größe Q stellt somit ein Maß für die Wirkung des Eingriffs dar, den eine erfindungsgemäß ausgeführte Abstimmein heit im akustischen System als solche entwickelt, wobei diese zusammenfassend ebenso viel größer wird wie es das Längen-Flä chen-Verhältnis für die jeweilige Abstimmeinheit wird.

Unter Konstanthaltung eines zugeführten Sinussignals ist das außerhalb des Modellautsprechers auftretende Schalldruck niveau pro elektrisches Watt in Fig. 18, Kurve 1, bei der von strömungsbegrenzendem Material befreiten Mündung der ⌀ 50 mm- Einheit (F₁-Einheit 33) ausgemessen worden, wobei gleichzeitig auch die Abstimmeinheit 20 von Dämpfungsmaterial befreit gewesen ist. Die entsprechende Schalldruckkurve für die letztgenannte Abstimmeinheit wird als Kurve 2 gezeigt.

Fig. 19 zeigt das bei der Mündung des 10′′-Lautsprechers gemes sene Signalniveau, wenn die strömungsbegrenzenden Teile der Abstimmeinheiten wiedereingesetzt worden sind (Erfindungssystem).

Fig. 21 zeigt auf der Zeitachse des FFT-Analysatoren ein 10 Perioden langes "tone burst" wobei das Mikrophon in demselben Mündungspunkt angebracht war, der bei der Messung zu Fig. 19 verwendet wird. Die verwendete Frequenz wurde hier bei f_d, d. h. bei 55 Hz, gelegt. Wie ersichtlich ist es ein sehr schnell einschwingendes und stoppendes "burst", das aufgrund des Vor kommens von Resonanz im System - bei und unter f_d - auf 10 bis 11 Sinusperioden verlängert wird.

Fig. 22 zeigt die dem Lautsprecher aufgeprägte Spannung bei derselben Frequenz, wobei die Polaritätsrelationen solche sind, daß das Meßmikrophon umgekehrte Polarität zeigt. Der Druck ist beim Einschalten der Lautsprecher vermindert. Aufgrund des Druckabfalls bewegt sich der Lautsprecherkonus nach innen.

Bei der Messung nach Fig. 23 wurde die Signalfrequenz auf eine niedrige Frequenz, und zwar bei 0,7×f_d, d. h. 38 Hz gelegt. Die darunter befindliche Figur, d. h. Fig. 24, zeigt die mit 10 Sinusperioden bei der neuen Frequenz aufgeprägte Spannung, wobei das Spannungsniveau dasselbe ist wie in Fig. 22.

Aus diesen vier Signalanalysen kann man teils den Spitzen wert berechnen, den das Druckniveau erhält, teils den Grad feststellen, in welchem akustische Verlängerung des aufgedrück ten Signals stattfindet. Hinsichtlich des erstgenannten Verhält nisses kann man sehen, daß das akustische Spitzenniveau ± 10 Nm^-2 bei f_d beträgt, während es auf ± 5 Nm^-2 bei 0,7 f_d, abgenommen hat, ein Ergebnis, das man für besonders gut halten muß, da sich das Schalldruckniveau dadurch nur um -6 dB vermin dert hat, d. h. halb so groß ist wie bei f_d. Hinsichtlich der Verlängerung, die in einem akustischen System stattfinden muß, ist zu sagen, daß eine solche Verlängerung wenigstens eine Periode bei einer bei f_d oder darunter einfallenden Frequenz betragen muß (aperiodisch gedämpftes System). Die Verlängerung bei 38 Hz beträgt nach Fig. 24 auch eine Sinusperiode, was bedeutet, daß die Leistungen des bereits gezeigten Systems transientmäßig aus einem aperiodisch gedämpften System erhalten sind.

Anhang I
Definition der Kurzbezeichnungen
A_p
Pfortenfläche in Helmholtzresonatorsystemen;
f_H	Helmholtzresonanzfrequenz in einem Helmholtzresonatorsystem; ist gewöhnlich gleich f′_s < f_s;
f₁	untere Grenzfrequenz in Helmholtzresonatorsystemen;
f₂	obere Grenzfrequenz in Helmholtzresonatorsystemen;
f(f_b)	Systemresonanzfrequenz in einem Druckkammersystem;
f_s	Eigenfrequenz bei einer elektroakustischen Lautsprechereinheit;
f_p	Pfortenresonanzfrequenz in einem Helmholtzresonatorsystem; liegt gewöhnlich bei f′_s < f_s;
f′_s	durch akustische Belastung der Lautsprechereinheit gegen niedrige Frequenz verschobene Eigenfrequenz f_s;
f_d	in dem dynamisch akustisch regulierten System auftretende neue und frequenzverschobene (+ oder -) f_b.
V_AS	Luftvolumen, das bei Belastung einer elektroakustischen Lautsprechereinheit mit der Eigenfrequenz f_s ein Komplianzverhältnis S = 1,0 ergibt, aus dem sich auch f_b und f_d berechnen lassen;
V_b	Volumen eines Druckkammersystems;
V_t	durch die Länge l_t eines Tunnels bestimmter körperliches Volumen für die Querschnittsfläche des Tunnels;
l_t	körperliche Länge eines akustischen Tunnels;
s	Komplianzverhältnis, wenn die elektroakustische Lautsprechereinheit von einem Druckkammervolumen akustisch so belastet ist, daß f = f_b gilt (unendliche Stirnwand);
s_b	Komplianzverhältnis, das für eine unendliche Baffelkonstruktion gilt; in deren Kompressionsvolumen auch eine Tunnelkonstruktion eingeht (V_b-V_t);
s_d	fällt für erfindungsgemäße Systeme normalerweise bei etwa 0,9 s_b ein und stellt die durch dynamische, akustische Regulierung normalerweise erhaltene vermehrte Nachgiebigkeit dar (siehe Gleichung 4 Anhang II);
Q	Q = f₀/(f₂ - f₁) ist die Gütezahl eines akustischen Kreises, aus dem der Dämpfungsfaktor desselben Systems als umgekehrter Wert berechnet werden kann. Messung von f₁ und f₂ erfolgt bei einem Niveau, das 3 dB niedriger gegenüber dem Niveau bei f₀ ist.
η =	Dämpfungsfaktor

Anhang II. Formelsammlung

Claims

1. Lautsprechervorrichtung mit mindestens einem Lautsprecher, der in einer für ihn bestimmten Öff nung (15) eines Gehäuses angebracht ist, in dem eine weitere Öffnung (16) eine Resonatoröffnung gegen die Umgebung darstellt und eine Größe hat, die als sol che mit dem Gehäusevolumen bei einer Frequenz Resonanz gibt, die wesentlich größer ist als die Eigenfrequenz (f_s) des Lautsprechers und die strömungsbegrenzendes Material (24, 25, 29-31, 35, 38) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Resonatoröffnung (16) wenigstens ein ein akustischer Tunnel (17; 28; 34; 37) anschließt, der vorzugsweise bei seiner Mündung gegen die Umgebung mit einem verhältnismäßig kurzen Pfropfen (23, 24, 25, 27, 33) aus dem strömungsbegrenzenden Material versehen ist und mit diesem Pfropfen eine Abstimmeinheit (21; 16, 17, 24, 25; 23; 27; 33) bildet, die der Vorrichtung Druckkammercharakter verleiht und die Resonanz frequenz mäßig deutlich nach unten verschiebt.

2. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmeinheit (17, 24, 25, 23, 27, 33) so angeordnet ist, daß sie die Resonanz im wesent lichen auf die Eigenfrequenz (f_s) des Lautsprechers oder darunter verschiebt.

3. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie über eine erste Abstimmeinheit hinaus zusätzlich mindestens eine aus einer Öffnung und gegebenenfalls Pfropfen oder ähnlichem aus akustisch resistivem Material gebildete weitere Abstimmeinheit aufweist, die auf eine Frequenz abgestimmt ist, die unterschiedlich zu der von der ersten Abstimm einheit bewirkten Resonanzfrequenz ist und die wesentlich unter der Eigenfrequenz des Lautsprechers liegt sowie sich der Grenzfrequenz (f₁) des Lautsprechers in der Lautsprechervorrichtung nähert oder diese Grenzfrequenz unterschreitet.

4. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tunnel der zweiten Abstimm einheit (23′) in dem Tunnel der ersten Abstimm einheit (17, 24, 25), zweckmäßig parallel mit der letzte ren, angeordnet ist, wobei die Mündungen der Abstimm einheiten gegen die Umgebung in wesentlich derselben Ebene gelegen sind.

5. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tunnel einer zweiten Abstimmeinheit einen schlitzförmigen Querschnitt aufweist.

6. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das strömungs begrenzende Material (24, 29, 35) Schaumkunststoff, vorzugsweise akustischer Schaumkunststoff, ist.

7. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das den Laut sprecher enthaltende, eigentliche Gehäusevolumen (V_b) inwendig mit akustisch absorbierendem Material (22) ausgekleidet ist, das zweckmäßig 50-70% des Gehäusevolumens ausfüllt.

8. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich wenigstens eine weitere Abstimmeinheit (24) mit einem Tunnel (42) aufweist, der eine Größe hat, die Resonanz mit dem Gehäusevolumen bei einer Frequenz gibt, die wesentlich höher ist als die Eigenfrequenz des Lautspre chers und der mit einem Pfropfen (45) aus strömungsbe grenzendem Material ausgefüllt ist, der den Tunnel (42) im wesentlichen akustisch schließt.

9. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannte Abstimmeinheit (17, 24, 25, 23, 27, 33) auf eine sehr niedrige Frequenz wie f₁ oder darunter abgestimmt ist.

10. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfropfen (24, 25, 29, 35, 43) an seiner einen oder seinen gegenüberliegenden Seiten mit einer oder mehreren dünnen, scheibenförmigen Schichten aus Material abgeschlossen ist, das einen akustischen Widerstand aufweist, z. B. Stapelfaserschichten oder feinma schiges Metalldrahtnetz.

11. Lautsprechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hyper ventilationsvorrichtung aufweist, welche so ange paßt ist, daß sie eine kontrollierte, gegen niedrige Frequenz progressive Steigerung der Nachgiebigkeits zunahme bewirkt, aber das Druckminimum (bei f_d) im wesentlichen unverändert zurückläßt.

12. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hyperventilationsvorrichtung ein schmaler, durchgehender Schlitz in der den Lautsprecher tragenden Gehäusewand ist, welcher Schlitz gegen die Umgebung im wesentlichen derselben Ebene wie der Mündungsteil des Lautsprechers mündet und daß sie vorzugsweise in der Nähe des Lautspre chers gelegen ist.

13. Lautsprechervorrichtung nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite und eine dritte zusätzliche Abstimm einheit (23, 47) aufweist, von denen die zweite Abstimm einheit so abgestimmt und mit Bezug auf die strömende Luftmenge pro Zeiteinheit so angepaßt ist, daß sie eine kontrollierte, gegen niedrige Frequenz gerichtete Stei gerung der bereits von der erstgenannten Abstimmeinheit (17, 24, 25, 27) verursachten Nachgiebigkeitsver mehrung gegen sehr niedrige Frequenz bewirkt, während die dritte Abstimmeinheit so abgestimmt und mit Bezug auf die Luftmenge pro Zeiteinheit so angepaßt ist, daß sie nach Anpassung der zweiten Einheit (23) eine ebenso kontrollierte und gegen noch niedrigere Frequenz zusätz liche progressive Vermehrung der sowohl von der erst genannten als auch von der zweiten Abstimmeinheit verur sachten gesamten Nachgiebigkeitsvermehrung bewirkt.