Ein Helmholtz-Resonator ist ein akustischer Resonator.

Er besteht aus einem Gasvolumen mit einer engen Öffnung nach außen. Durch die Elastizität des Luftvolumens im Inneren in Kombination mit der trägen Masse der in der Öffnung befindlichen Luft entsteht ein mechanisches Masse-Feder-System mit einer ausgeprägten Eigenresonanz. Der Helmholtz-Resonator wurde benannt nach Hermann von Helmholtz.

Ein Beispiel für einen Helmholtz-Resonator ist eine angeblasene Flasche: Die Luft im Flaschenhals wirkt als träge Masse, die über der "Luft-Feder" im Innern der Flasche schwingen kann. Bei einer solchen versagt das für Flöten oder Orgelpfeifen bewährte Modell, die Resonatoren als Hohlleiter zu betrachten und aus der Rohrlänge auf die Wellenlänge zu schließen.
Bei Musikinstrumenten mit einem Hohlraumresonator (Gitarren und ähnliche Instrumente, Harfe, Streichinstrumente) bestimmt dessen Frequenz im Wesensentlichen die untere Grenzfrequenz, d.h. den tiefsten Ton des Instrumentes.

Die folgende Formel stammt aus einem Physik-Lehrbuch (vor 1970 und geht vermutlich auf Helmholtz zurück.
Der Wert des Korrekturgliedes für die Grenzflächen des Rohres ist etwa nur halb so groß wie in der weiter unten angehebenen Formel:

f = c /(2·π) · Wurzel( π· r² / {V · (l + π · r / 4)}

• c : Schallgeschwindigkeit
  
• V : Volumen des Hohlkörpers
  
• r : Radius des Rohres
  
• l : Länge des Rohres
  

Korrekturglied für die Grenzflächen des Rohres : + pi·r/4

Helmholtz-Resonatoren finden im Lautsprecherbau Verwendung. Ein Bassreflex-Gehäuse arbeitet nach dem Prinzip des Helmholtz-Resonators, um den Wirkungsgrad in exakt definierten Frequenzbereichen zu vergrößern. Auch in der Raumakustik finden Helmholtz-Resonatoren Verwendung, um Raumresonanzen zu unterdrücken (Bassabsorber).

Da der Übergang zwischen Luft-Bereichen, die als Masse, bzw. als Feder wirken, fließend ist, ist die Frequenz eines Helmholtzresonators schwer exakt zu berechnen.

Näherungsformel zur Berechnung der Resonanzfrequenz:

• l: Länge des Tunnels
• A: Fläche des Tunnels
• V: Innenvolumen der Box
• z: Anzahl der Enden, die eine ebene Begrenzungsfläche haben

$fb\; =\; \backslash sqrt\{\backslash frac\{3000A\}\{Vl+0,846V\backslash sqrt\{A\}\}\}$

Weblinks

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• Helmholtz Resonance - engl.

Akustik | Tontechnik

Helmholtz resonance | Risonanza di Helmholtz | Helmholtzresonator