Helmholz-based sound absorber design for large room volumes

Abstract

Denne oppgaven beskriver designet, konstruksjonen og målingen av lydabsorbentprototyper for lavfrekvent absorpsjon. Prototypene ble designet med Helmholtz-resonatorprinsippet. Designene var rettet motå oppnå høye absorpsjonskoeffisienter ved 1/3-oktavbåndene 125 Hz og henholdsvis 250 Hz. Flere forskjellige motstandsstoffer ble målt og sammenlignet slik at prototypen ville oppnå høy absorpsjon. De ønskede resonansfrekvenseneble oppnådd ved bruk av like hulromstørrelser for begge resonansfrekvenser, men med forskjellig halsstørrelser. De teoretiske resonansene til prototypene ble funnet til ̊a være f1H = 144.4 Hz og f2H = 236.7 Hz. Målingene ble sammenlignet med teoretiske modeller, og det ble funnet en betydelig forskyvning i resonansfrekvens sammenlignet med både beregnede absorpsjonskoeffisienter og teoretiske resonansfrekvenser, som ikke kunne forårsakes av unøyaktighet i forbindelsemed konstruksjonen. Selv om de maksimale absorpsjonskoeffisientene til prototypene ble forskjøvet i frekvens, ble den oppnådde lavfrekvensabsorpsjonen målt å være høy. De målte absorpsjonskoeffisientene α1,max= 0.934 i 125 Hz 1/3-oktavbåndet og α2,max= 1.196 i samme frekvensbånd.

This thesis describes the design, construction, and measurement of low-frequency sound absorber prototypes. The prototypes were designed using the Helmholtz resonator principle. The designs were aimed at obtaining high absorption coefficients at the 1/3-octave bands of 125 Hz and 250 Hz. Several different resistance fabrics were measured and compared, such that the prototype would achieve high absorption. The desired resonance frequencies were obtained using equal cavity sizes for both resonance frequencies but regulating the neck sizes of the resonators. The theoretical resonances were found to be f1H= 144.4Hz and f2H= 236.7Hz. Measurements were compared to theoretical models and it was found a considerable shift in resonance frequency compared to both calculated absorption coefficients and theoretical resonance frequencies, which could not be caused by imprecise construction. Although the peak absorption coefficients of the prototypes were shifted down in frequency, the measured low-frequency absorption was found to be high. The measured absorption coefficients α1,max= 0.934in the 125 Hz 1/3-octave band and α2,max= 1.196in the same frequency band.