Hallo liebe PA-Gemeinde,
ein Bekannter schreibt gerade eine Studienarbeit und hat mich um Hilfe gebeten.
Da das Thema im weitesten Sinne mit Lautsprechern und Bassreflexboxen zu tun hat und hier ja einige begabte Boxenbauer aktiv sind, die auch über breites theoretisches Wissen verfügen, möchte ich gerne die Fragen an Euch weiterleiten.
Ich selbst kann ihm zwar die beobachteten Effekte zum Teil erklären, aber mir fehlen die Quellenangaben und konkrete Formeln.
Für die genaue Problemstellung zitiere ich seine Email:
ZitatAlles anzeigenIm Rahmen einer Studienarbeit soll mit Hilfe des Helmholtzresonatorprinzips der Füllstand in Silos ermittelt werden können (siehe Aufgabenstellung im Anhang).
Als mathematisches Modell habe ich bisher die in der Literatur die weit verbreitete Formel (wie sie u.a. unter http://de.wikipedia.org/wiki/Helmholtz-Resonator erklärt wird) verwendet und sie zunächst mal an einer 1,5l PET-Flasche getestet.Für die mit unterschiedlich viel Wasser gefüllte Flasche, die ich durch Pusten angeregt habe (und mittels Mikrofon und Frequenzzähler die Resonanzfrequenz ermittelt habe), gibt das Modell die Wirklichkeit relativ genau wider. Wenn ich aber statt Wasser Schüttgut (wie z.B. Granulat oder Sand) in die Flasche einfülle, kann ich nur noch für geringen Füllstände (ab ca. halbes Flaschenvolumen) eine Resonanzfrequenz feststellen, die bei weiter abnehmendem Füllstand nur noch sehr gering ändert.
Somit treten für mich u.a. folgende Fragen auf:1. Welchen Einfluss hat die Art des Schüttguts auf den Helmholtzresonator und wie kann ich diesen Effekt mathematisch in die allgemeine Helmholtzformel problembezogen einbinden?
2. Oder kann ich den Helmholzresonator als Masse-Feder-Dämpfer-System betrachten? Wie kann ich dann die Anteile mathematisch bestimmen?
3. Wie kann ich das Silo möglichst gut anregen bzw. die Resonanzfrequenz möglichst ohne störende Querempfindlichkeiten bestimmen?
Bisher habe ich mir gedacht, dass ich in den Silodeckel ein Loch für einen Lautsprecher einbaue und ein Loch für das Resonatorloch einbaue und die Resonanzfrequenz derart im Versuch bestimme, dass ich den Lautsprecher über einen Sinusgenerator anrege und die Resonanzfrequenz durch einen Strömungssensor bestimme.Könnte es Probleme bei dem Versuchsaufbau geben und wie dimensioniere ich mein Loch, wenn das Volumen des leeren Silos ca. 186 Liter sind und ich dieses dann nach und nach mit Granulat fülle?
Wichtig ist für meine Dokumentation der Studienarbeit, dass ich Quellen für die aufgestellten Thesen geben kann und diese dann im Versuch bestädigen kann!
Vielleicht kann ja jemand einen schon leicht verzeifelten Mechatronikstudenten weiterhelfen.
Schon mal danke und viele Grüße,
Telly