Raummoden - Entstehung und Unterschiede - aixFOAM

Im tieffrequenten Bereich – unter 100 Hz – ist die Wellenlänge des Schalls so groß, dass die reflektierende Fläche kaum oder nur sehr geringen Einfluss auf den Energieverlust hat. Deshalb breitet sich der Schall hier nicht analog zum Licht als Schallstrahl, sondern als Welle aus. Die Wellenlänge von 100 Hz beträgt zum Beispiel 3,4m, d.h. ist nun ein Raum genau 3,4 m lang, so bildet sich eine stehende Welle in der Längsrichtung aus.

Der Begriff „stehende Wellen“ ist auch unter der Bezeichnung „Raummoden“ bekannt. Sie treten auf, wenn zwei Schallwellen mit gleicher Ausrichtung – aber unterschiedlicher Ausbreitungsrichtung aufeinandertreffen. Sofern der Raum begrenzt ist, kommt es zur Reflexion der Schallwellen an den jeweiligen Begrenzungsflächen als auch zur Interferenz der einfallenden und reflektierten Wellen. Diese Reflexion kann durchaus auch mehrfach geschehen.

Das Problem mit den stehenden Wellen ist dabei, dass wenn man sich durch den Raum bewegt, man starke schwankende Schalldruckunterschiede wahrnimmt - besonders bei tiefen Frequenzen.

Grundsätzlich entsteht eine Raummode durch eine Überlagerung der Schallwelle mit sich selber, d.h. wenn die halbe Schallwellenlänge des Schalls mit dem Abstand zwischen zwei parallelen Wänden übereinstimmt.

Die Schallschnelle ist aufgrund der Reflexion am sogenannten Reflexionspunkt gleich Null. Dieses Phänomen ist auch unter den Begriffen „Wellenknoten“ oder „Schnelleknoten“ bekannt.

Zur Raummitte aber wächst die Schallwelle wieder an und erfährt dort (bei der Grundmode) ihr Maximum, auch „Wellenbauch“ genannt. Findet eine Verdoppelung der Frequenz statt, entstehen diese Schnelleknoten zusätzlich im Raum. Bezogen auf diese Frequenz ist der Schalldruck in den Wellenknoten und hauptsächlich an den Wänden maximal – während hingegen der Schalldruck im Schnellebauch gleich Null ist.

Durch die oben genannten Vorgänge entsteht ein dreidimensionales Feld von sich überlagernden Druckminima und Druckmaxima. Dieses ist innerhalb aller Begrenzungsflächen bei einem statischen Schallsignal ortsfest. Hierbei ist zu beachten, dass die Druckminima und Druckmaxima im tieffrequenten Bereich besonders stark ausgeprägt sind.

Die sogenannten axialen Moden werden durch ein einzelnes Wandpaar hervorgerufen und sie sind für die Akustik von großer Bedeutung. Denn: Bei einer Reflexion zwischen zwei Wänden geht nur ein äußerst geringes Maß der Schallenergie verloren. Im Umkehrschluss bedeutet dies natürlich, dass die verbleibende Schallenergie entsprechend groß ist und somit bedeutende Auswirkungen ausübt.

Alle anderen bekannten Modenarten weisen durch deutlich mehr Reflexionen einen größeren Verlust von Schallenergie auf. Moden im Allgemeinen werden über sogenannte Indizes gekennzeichnet.

Tangentiale Moden zum Beispiel treten zwischen zwei Wandpaaren auf und betreffen 4 Oberflächen. Die tangentialen Moden verlieren durch die höhere Anzahl der Reflexion zwischen vier Oberflächen naturgemäß mehr Schallenergie als die oben erwähnten axialen Moden bei der Reflexion zwischen zwei Flächen.

Oblique Moden – auch schräge Moden genannt – werden durch 6 Wandflächen verursacht. Aber da durch die häufigen Reflexionen die Schallenergie sehr stark reduziert wird, finden Sie in der akustischen Betrachtung kaum Beachtung und können getrost nicht einbezogen werden in Raumakustische Überlegungen.