Druckstau
Allgemein
Ein Druckstau tritt immer dann auf, wenn Schall aus frontalen Richtungen auf ein Hindernis trifft, das größer als die Wellenlänge (Lambda λ) des Schallsignals ist.
Der Schall wird dann gleichphasig reflektiert und man erhält vor dem Hindernis eine Erhöhung des Schalldruckpegels um 6 dB, da sich die Amplituden des einfallenden und reflektierenden Schalls addieren.
Die Frequenz, bei welcher der Druckstau eintritt, ist natürlich von der Größe des Hindernisses abhängig.
Sie berechnet sich wie folgt:
Frequenz f, Einheit: Hz = Schallgeschwindigkeit c, Einheit: m/s / Größe des Hindernisses d, Einheit: m
Hier einmal ein Beispiel bei etwa 15°C (Schallgeschwindigkeit bei 15°C ist etwa 340 m/s) und einem Hindernis von 30 cm:
Somit ist der maximale Druckstau bei einer Frequenz von 1,133 kHz erreicht und es kommt in diesem Bereich zu einer Verdopplung des Schalldrucks, das einem Anstieg von 6 dB entspricht.
Die Abbildungen rechts zeigen, warum es bei Schalleinfallaus frontalen Richtungen zu einem Druckstau kommt. Wenn der Schall schräg einfällt (untere Abbildung), wird er in eine andere Richtung reflektiert und der Druckstau wird geringer. Die häufige Behauptung, der Druckstau sei nur bei genau 0° Schalleinfall vorhanden, ist unrichtig.
Auftreten des Druckstaus
Hörbarer Druckstau ab: Lamda = 4 * Hindernis/Membrandurchmesser
max. Druckstau :Lamda = ½ * Hindernis/Membrandurchmesser
Verwendung des Druckstaus in der Tontechnik
Ein Druckstau kann bei allen Mikrofonen des Types Druckempfänger auftreten. Hier ist das Hindernis die Membran des Mikrofons. Es ist natürlich sinnvoll, hier relativ kleine Membranen zu verwenden, da diese aufgrund der geringeren Masseträgheit ein besseres Impulsverhalten besitzen als größere. Das bedeutet aber auch, dass der Druckstaueffekt nur bei hohen Frequenzen erscheint.
Um dieses zu umgehen verwendet man ein sogenanntes Grenzflächenmikrofon.
Hier baut man die kleine Mikrofonkapsel in ein etwas größeres Gehäuse ein, das dann an eine noch größere Begrenzungsfläche gelegt wird.
Somit wird das Prinzip des Druckstaus beim Druckempfänger (Mikrofon mit Kugelcharakteristik) durch Einbau in eine große Fläche zu tiefen Frequenzen hin erweitert.
Dieses findet unter anderem Verwendung in der Bass-Drum, Bassinstrumenten, Flügelaufnahme, Sprachaufnahme, Theater, Stereoaufnahmen (z. B. Grenzflächen in AB-Aufstellung).
Ein Druckstau ist häufig in Diskotheken oder kleineren Clubs wahrzunehmen, wenn man z. B. von der Tanzfläche zu einer den Boxen gegenüberliegenden Wand geht. Dort ist der Bass der Anlage deutlich lauter. Hier ist das Hindernis (die Wand) so groß, dass der Druckstau auch deutlich bei tiefen Frequenzen auftritt.