Klangoptimierung von HiFi-Racks by pengxiang

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									Klangoptimierung von HiFi-Racks
durch Einsatz von Resonator-Technologie

                                Mit freundlicher Unterstützung
                                und in Zusammenarbeit mit

                               Fachhochschule
                               Dortmund
                                University of Applied Sciences
                                Dortmund
Schwingungs- und Schallreduktion
technischer Systeme mit Resonatoren



                                        In Forschungskooperation mit der Fachhochschule Dortmund entwickelte
                                        finite elemente eine Klangoptimierung der pagode° Master Reference-Racks durch
                                        den Einsatz von Resonatoren, relativ kleinen, balkenförmigen Zusatzbauteilen,
                                        die im Rack montiert werden und angeregte Resonanzschwingungen anstelle der
                                        großflächigen Geräteebenen ausführen, unhörbar aufgrund ihrer kleinen
                                        Schallabstrahlungsfläche.


                                        Das patentrechtlich gemeldete Verfahren basiert auf mechanischen Energieprinzipien
                                        zur mathematischen Bestimmung der Resonatorgeometrie. Resonanzschwingungen
                                        des Racks werden vermieden, indem die naturgemäß leichter anregbaren und
Akustik-Dummy mit PULSE-System          klangneutralen Resonatoren die störende Schwingungsenergie dissipieren,
zur Messung des Luftschalldruckpegels
                                        d.h. in Wärmeenergie umwandeln. Wird eine Geräteebene des Racks durch
                                        Umgebungs- oder Lautsprecherschall angeregt, so wird diese Systemkomponente in
                                        klangstörende Schwingungen versetzt. Resonatoren in der Geräteebene montiert,
                                        übernehmen die zugeführte Schwingungsenergie und bewegen sich anstelle
                                        der Geräteebene.


                                                                                                   Mit freundlicher Unterstützung
                                                                                                   und in Zusammenarbeit mit

                                                                                                   Fachhochschule
                                                                                                   Dortmund
                                                                                                   University of Applied Sciences
                                                                                                   Dortmund


                                                                                                                                    2
Schwingungs- und Schallreduktion
technischer Systeme mit Resonatoren




ROT = Maximale Schwingung, BLAU = keine Schwingung


Modalanalyse ohne Resonator                          Modalanalyse mit Resonator                  Versuchsaufbau mit Resonator


   Eigenresonanz: 125 Hz                               Doppelresonator berechnet auf 125 Hz,       Doppelresonator 125 Hz auf allseitig
                                                       einseitig eingespannt                       eingespannter Metallplatte
   Fläche schwingt unkontrolliert
   mit starker Amplitude                               Fläche schwingt nicht mehr
   80% starker Schwingungsanteil                       Resonator schwingt anstelle der Fläche
   20% schwingungsfrei
                                                       90% schwingungsfrei
                                                       10% reduzierter Schwingungsanteil


Ergebnis: Extremer Klangverlust                      Ergebnis: Erhebliche Klangverbesserung
          durch Störresonanzen                                 durch geringste Eigenresonanzen


                                                                                                                                          3
Konventionelles HiFi-Rack




Ausführung:                              Messergebnis:                             Auswirkung:
  konventionelle Konstruktion              unkontrolliertes Schwingungsverhalten     komprimiertes und konturloses Klangbild
  Stahlrohr geschweißt oder geschraubt     sehr viele klangschädigende               fehlende Transparenz
                                           Störresonanzen
  Gerätebenen in MDF massiv                                                          eingeschränkte Dreidimensionalität
                                           zu viele hohe Amplituden
  alternativ in anderer Holzart                                                      tonale Verschiebungen
  mit Sand- und/oder Bleischrotfüllung     hohe Schalldruckwerte
                                                                                     ungenügende Detailauflösung
                                           = deutlich hörbar bei Musikwiedergabe
  unzureichende Dämpfung und Ableitung
                                                                                     begrenzter Dynamikumfang




                                                                                                                               4
Pagode Master-Reference ohne Resonatoren




Ausführung:                                Messergebnis:                               Auswirkung:
  klangoptimierte Leichtbau-Konstruktion     optimiertes Schwingungsverhalten            offenes und konturiertes Klangbild
  Seitenprofile in massivem Aluminium        nur noch sechs Eigenresonanzen: 220 Hz,     hohe Transparenz
                                             486 Hz, 512 Hz, 550 Hz, 670 Hz, 882 Hz
  Gerätebenen als Holzrahmen                                                             ausgedehnte Dreidimensionalität
  in kanadischem Ahorn                       Reduzierung der höchsten Amplituden
                                                                                         korrekte Tonalität
  definiert angekoppelte                     deutlich verringerte Schalldruckwerte
                                                                                         sehr gute Detailpräzision
  Absorber-Einlegeböden                      = kaum noch hörbar bei Musikwiedergabe
                                                                                         großer Dynamikumfang
  horizontale Verspannung der
  Geräteebenen mittels Edelstahlspikes
  ausgewogenes Konzept
  aus Dämpfung und Ableitung                                                                                                  5
Pagode Master Reference mit Resonatoren




Ausführung:                                    Messergebnis:                                   Auswirkung:
  Konstruktion wie Pagode MR                     perfekt kontrolliertes Schwingungsverhalten     überragend offene und
                                                                                                 konturierte Musikwiedergabe
  kontrollierte Resonanzdämpfung                 keine klangbeeinflussenden Eigenresonanzen
  mit Resonatoren                                                                                hervorragende Transparenz
                                                 drastisch minimierte Schalldruckwerte =
  4 Resonatoren pro Ebene,                       nicht mehr hörbar bei Musikwiedergabe           holographische Dreidimensionalität
  exakt berechnet auf die 6 Eigenresonanzen
                                                                                                 perfekte Tonalität
  des Beispielracks: 220 Hz, 486 Hz, 512 Hz,
  550 Hz, 670 Hz, 882 Hz                                                                         exzellente Detailpräzision
                                                                                                 sehr großer Dynamikumfang
                                                                                                 extrem homogenes Klangbild

                                                                                                                                 6
Funktionsprinzip des Resonators




Schwingungsamplituden innerhalb von technischen Systemen, die durch Luft- oder Körperschall angeregt werden, lassen sich durch
Integration oder Adaption von Resonatoren deutlich reduzieren. Resonatoren sind balkenförmige Metallstäbe, die mit ihrer ersten
Eigenfrequenz auf die Erregerfrequenz oder die Systemeigenfrequenz ausgelegt sind. Große Anteile der kinetischen Energie –
bei Eigenerregung bis zu 90%, bei Zwangserregung bis zu 70% - werden von den Resonatoren unhörbar in Wärme umgewandelt.
Das Beispiel zeigt den Amplitudenverlauf mit und ohne Resonator bei 512 Hz.

Ausführung:                                 Messergebnis ohne Resonator:                 Messergebnis mit Resonator:
  einseitig in Edelstahlzylinder               sehr hohe Amplitude bei 512 Hz               Amplitude bei 512 Hz
  eingespannter Metallstab                                                                  um Faktor 6 reduziert
                                               Nebenbereiche oberhalb und
  Resonatorgeometrie exakt berechnet           unterhalb von 512 Hz mit                     Bandbreitenwirkung des Resonators
  auf 512 Hz                                   erhöhten Amplituden                           _10%) reduziert ebenfalls Amplituden
                                                                                            (+
                                                                                            oberhalb und unterhalb von 512 Hz
  Edelstahlzylinder flächenkontaktierend
  mit zu bedämpfendem System                                                                                                        7
  verschraubt
Modalanalyse
eines konventionellen HiFi-Racks




                                                                                                 Legende:
                                                                                                       keine Schwingung
                                                                                                       minimale Schwingung
                                                                                                       geringe Schwingung
                                                                                                       mittelstarke Schwingung
                                                                                                       starke Schwingung
                                                                                                       maximale Schwingung




Messergebnis:                                                   Auswirkung:
  unkontrolliertes Schwingungsverhalten                           komprimiertes und konturloses Klangbild
  sehr viele klangschädigende Störresonanzen                      fehlende Transparenz
  zu viele hohe Amplituden                                        eingeschränkte Dreidimensionalität
  hohe Schalldruckwerte = deutlich hörbar bei Musikwiedergabe     tonale Verschiebungen
                                                                  ungenügende Detailauflösung
                                                                  begrenzter Dynamikumfang
                                                                                                                                 8
Modalanalyse
eines Pagode Master Reference




                                                                                 Legende:
                                                                                       keine Schwingung
                                                                                       minimale Schwingung
                                                                                       geringe Schwingung
                                                                                       mittelstarke Schwingung
                                                                                       starke Schwingung
                                                                                       maximale Schwingung




Messergebnis:                                   Auswirkung:
  perfekt kontrolliertes Schwingungsverhalten     überragend offene und konturierte Musikwiedergabe
  keine klangbeeinflussenden Eigenresonanzen      hervorragende Transparenz
  drastisch minimierte Schalldruckwerte =         holographische Dreidimensionalität
  nicht mehr hörbar bei Musikwiedergabe
                                                  perfekte Tonalität
                                                  exzellente Detailpräzision
                                                  sehr großer Dynamikumfang
                                                  extrem homogenes Klangbild                                     9
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