CN101896793B - 用于弦乐器的静电拾音的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于来自弦乐器的声音的静电拾音的方法和装置，以使用便携式、可拆卸、操作安全、易于使用、低噪音的静电拾音器来处理声学弦乐器的独特要求，静电拾音器捕获乐器的音调，可与普通乐音系统一起使用，避免与现场环境中的空气麦克风相关的声反馈问题，且易于使用当前的普通材料和操作规程来制造。

Description

用于弦乐器的静电拾音的方法和装置

本发明的技术领域和工业应用

本发明涉及弦乐器及其制造的声音的静电拾音的方法和装置。

本发明的背景

本领域技术人员知道麦克风和乐器的拾音器的发展的漫长历史。但是没有人完全处理对声学弦乐器例如吉他、洋琴、竖琴、奇特琴、大键琴、钢琴以及其他弦乐器的独特要求。

拾取乐器声音的一个方法是通过使用麦克风，例如置于乐器附近或内部的空气麦克风或固定到乐器上的接触麦克风。在使用麦克风以放大声学弦乐器中的困难，特别是在现场舞台布置中，很长时间以来就被本领域技术人员认识到。在麦克风选择和相对于乐器的放置中必须非常小心，以便如实地捕获乐器的音调。另外，特别是对于现场表演，在放大器调整中和在扬声器的放置中时必须特别小心，以便避免当由扬声器产生的一些共振声音在一个或多个共振频率处反馈回麦克风时导致的声反馈，每当该声音被麦克风拾取并且在其返回到扬声器的途中被再次放大时本身极大地增强，导致可能损坏设备且听起来厌烦的极为熟悉的反馈长尖叫声。

本领域技术人员很长时间以来已认识到，用于振动调谐音叉(例如，美国专利1,906,985，May 2，1933，W.A.Marrison，Vibratory FrequencyStandard)以及用于弦乐器的静电拾音器例如在电吉他(例如美国专利2,175,325，Oct10，1939，H.S.Sunshine，Magnetic Pick-Up Device for StringedMusical Instruments；2,455,575，Dec 7，1948，C.L.Fender，et.al.，PickupUnit For Instruments；2,573,254，Oct 30，1951，C.L.Fender，CombinationBridge and Pickup Assembly for String Instruments；2,896,491，July 28，1959，S.E.Lover，Magnetic Pickup for Stringed Musical Instrument；3,090,274，May21，1963，C.L.Fender，Electric Piano；4,220,069，Sep 2，1980，L.C.Fender，Electromagnetic Pickup For Stringed Musical Instruments)上的当前操作不捕获乐器的全部音调。实际上，通常惯例是，电吉他具有位于桥和音柱板之间的不同距离处的多组拾音器，以便捕获变化的音调特征。通常由磁体和线圈组件组成的电磁拾音器感测在其磁线圈附近的铁金属弦的振动，磁线圈通常只围绕总弦长的很小的一部分。当不同的电磁拾音器沿着振动弦的长度都感测弦的基本振动(或音符)时，每个拾音器加重出现在弦上的那个点处的弦的谐振，使得每个拾音器沿着弦产生不同的、通常是截然不同的音色或音调。电磁拾音器的使用使由铁或铁类合金(例如镍或磷青铜)制成的弦的使用成为必要，以使弦振动能够引起拾音器线圈中的电流，使电磁拾音器不适合于使用非铁弦例如银或尼龙的声学乐器。

电磁拾音器的可选方案是压电元件，其通常嵌入到桥组件中且与乐器弦相接触(例如，2,222,057，Nov 19，1940，Hugo Benioff，Stringed MusicalInstrument；6,078,006，June 20，2000，H.Raisaen，et.al.，Stringed MusicalInstrument Transducer and Procedure for Its Fabrication；6,515,214，Feb 4，2003，Yojiro Takabayashi，Pickup Unit Incorporated in Stringed Instrument forConverting Vibrations of String to Electric Signal in Good Fidelity)。尽管单个压电元件可用在乐器之上、之内或附近，例如接触拾音器、尾部拾音器或桥拾音器，通常做法是当每个弦穿过桥组件时在每个弦下方使用一个(或多个)压电元件。一般地，这种布置是优选的，以便更好地捕获乐器的音调。由于弦、压电元件和乐器桥的复杂关系，压电元件通常在制造的时候被嵌入乐器内。压电元件的电输出被组合以由放大器使用。

电磁拾音器的另一可选方案是具有簧风琴的漫长历史的静电拾音器(例如，GB 434,421，Aug 27，1935，A.H.Midgley，Apparatus for ProducingSounds of a Musical Character；2,015,014，Sept 17，1935，F.A.Hoschke，Musical Instrument；2,318,936，May 11，1943，R.C.Fisher，MultifrequencyOscillator；2,462,531，Feb 22，1949，B.Minshall，Musical VibrationTranslating Unit；2,542,611，Feb 20，1951，V.I.Zuck，Pickup for ElectricOrgans；2,911,870，Nov 10，1959，H.G.Bauer，Organ Reed SupportAssembly)、带有转盘的风琴(例如，1,785,915，Dec 23，1930，F.M.Robb，Sound Reproducing Instrument；BE 451,466，Aug 31，1943，N.V.Philips，Gloeilampenfabrieken；1,996,669，April 2，1935，L.E.A.Bourn，ElectricalMusical Instrument；2,001,708，May 21，1935，W.F.Curtis，Production ofMusic；GB 454,783，Oct 6，1936，A.H.Midgley，Apparatus for ProducingSounds of a Musical Character；2,176,525，Oct 6，1936，F.A.Firestone，Electrical Musical Instrument；2,214,764，Sept 17，1940，L.Hammond，Electrical Musical Instrument；2,770,995，Nov 20，1956，G.R.Stibitz，WaveForm Generator；2,921,494，Sept 13，1960，D.J.Leslie，Electrostatic MusicalTone Generator System；2,952,179，Sept 13，1960，C.W.Andersen，ElectronicPiano；ES 291/473，Nov 16，1963，J.A.Dereux，Dispositif de Silence pourOrgue Electro-Statique；3,621,106，Nov 16，1971，J.M.Irastorzo，ElectronicTone Generator；FR 2,187,170，Jan 11，1974，Rameau(SA)，Piano Electronique；3,259,683，July 5，1966，D.J.Tomcik，Electric Organ)、带有振动棒、杆或弦的钢琴(例如1,915,859，June 27，1933，B.F.Miessner，et.al.，Method andApparatus for the Production of Music；1,952,630，March 27，1934，N.A.Palmgren，Musical Instrument；2,986,963，June 6，1961，E.M.Jones，Electropiano；3,139,476，June 30，1964，O.J.Alvarez，Elecrical Musical StringInstrument；3,334,174，Aug 1，1967，T.Shiga，et.al.，Electronic MusicalInstrument)、钟琴(例如，2,261,346，Nov 4，1941，G.W.Demuth，ElectricCarillon；2,284,911，June 2，1941，L.A.Maas，Musical Instrument；2,582,441，Jan 15，1952，J.T.Kunz，Electric Bell Tone Generator Mechanism)、手风琴(例如，2,368,842，Feb6，1945，Y.K.Kealoha，Musical Instrument)、音乐盒(例如，2,018,924，Oct 29，1935，R.H.Ranger，Apparatus for ProducingMusical Tones)、口琴(例如，3,322,875，May 30，1967，J.B.Roll，et.al.，Harmonica Electronic Amplification)、静电接触或内部麦克风(例如，2,228,881，Jan 14，1941，M.F.Le Clair，Music Producing Apparatus；4,230,013，March 21，1979，F.L.Wellings，Electro-Acoustic Transducer；4,495,641，July11，1983，R.Vernino，Microphone Pickup for Musical Instruments；4,995,293，Feb 26，1991，P.N.Anderson，Acoustic Instrument with Internally PositionedMicrophone Means for Receiving Acoustical Vibrations)、以及留声机拾音器(例如，GB 524,619，Aug 12，1940，Steatit-Magnesia AG，Improvements in andRelating to Electrostatic Recorders and Pick-Ups；2,623,996，Dec 30，1952，J.W.Gray，Capacity Motion Responsive Device)。但是，静电拾音器的发展在很大程度上忽略了对声学弦乐器的独特要求并在最近几年得到很少的注意。

在1949年，Julius W.Gebhardt(在纽约的Poukeespie附近；现已故；个人通信)使用声学弦乐器的静电拾音器做实验。基于他在对在钢琴和簧风琴中的电容式拾音器的一些前面提到的早期专利时的读物，他发明了克服很多前述限制的新颖的方法。不是使用簧片或转盘，Gebhardt使用一个或多个乐器弦作为电容式静电拾音器的一侧并使用带电的金属板作为另一侧来做实验。他使用来自通常可用在真空管放大器中的高电压直流电源的电以240伏直流电(DC)对金属板充电，隔DC电容器恢复由弦振动产生的信号。在随后的几年期间，他将他的系统安装到音乐会奇特琴上用于自己使用，而没有对他的拾音系统申请专利。

Gebhardt先生安装他的拾音器的音乐会奇特琴具有5个音柱板弦和30个或更多个伴奏弦，每组弦下方有一个拾音板；两个拾音板都连接到带有拉线钉和螺钉的乐器上。为了防止与板的不需要的接触，护板被置于音柱板拾音板和弦的上方；伴奏弦的拾音板被置于远离被拨弦的区域的弦的下方。音柱板弦上方的护板限制了可使用拨片的区域，稍微改变演奏者手的位置。

尽管有护板和覆盖板的涂料，演奏者手指或拨片与拾音板的偶然的意外接触将给演奏者带来不愉快的电击(类似于在低湿度冬季天气期间在地毯上行走之后接触门把手)。另外，突然失控的静电放电在隔DC电容器的输出信号上产生突然的强烈噼啪声噪音，将可能破坏性的噪音脉冲发送到所连接的设备和扬声器，听者将其感受为大声的、尖锐的劈啪声噪音。

弦乐器的静电电容式拾音器的现有技术包括Gebhardt的实施方式有两个其他问题。第一，用穿透乐器的主体或结构的至少三个螺钉安装连接每个板所需的拾音板。嵌入乐器的主体内的螺钉的侵入性质以及金属板的刚性连接提供了改变它们所连接到的声学乐器的音调属性的不同的可能性。在至少一种情况下，一些演奏者感觉到在伴奏弦下方的奇特琴上的长拾音板物理地消弱乐器的声音，减弱其音调。拾音板安装的永久特性使得其移除很难，阻碍乐器的未被损害的使用，而不管演奏者决定使用拾音器还是不使用拾音器。

另一个问题是对拾音板的高电压电荷的需要，通常超过240伏DC。Gebhardt使用到真空管放大器的板电源的导线。虽然简单且有效，它需要管放大器和合格的服务人员对放大器的更改。为了与未更改的放大器一起的便携使用，特别对便携式管无线电装置制造的240伏电池可被使用。但是当晶体管无线电装置变得普遍时，便携式管无线电装置及其高电压电池变得较难得到，最终变得过时。

发明概述

本发明使用便携式、可拆卸、操作安全、易于使用、低噪音的静电拾音器来处理声学弦乐器的独特要求，静电拾音器捕获乐器的音调，可与普通音乐音响系统一起使用，防止与现场环境中的空气麦克风相关的声反馈问题，且易于使用当前的普通材料和操作规程来制造。下文中描述的本发明目的在于改进弦乐器的静电拾音系统的如上所述由Gebhardt例示的现有技术；具体地，本发明操作安全，防止对演奏者和所连接的电子设备的电击危险，允许拾音组件在没有对乐器的侵入性改变的情况下容易被连接和移除，阻挡杂散电嗡嗡声和噪音，从小的便携式电池供电的或插入式电源操作，可与现有的音乐声音系统一起使用，捕获乐器的音调，且易于使用普通材料和操作规程制造。

本发明提供了一种用于弦乐器的静电拾音器，包括：

(i)拾音组件，其具有：

(a)包住其他拾音部件包括拾音板和接地板的介电材料；

(b)金属拾音板，其位于乐器的弦附近；

(c)金属接地板，其位于所述金属拾音板远离所述弦的一侧的后面，使得所述拾音板位于所述弦和所述接地板之间；

(d)高介电材料，其分离拾音板和接地板；

(e)导线，其连接到所述板和电连接器；以及

(g)软保护脚和/或其他配件，其用于非侵入性(临时的)连接或永久(可能是侵入性的)连接；

(ii)电子组件，其具有：

(a)电池电源或适当的线路供电电池消除器，其带有可选的保护和过滤；

(b)将低电压提高到低电流过滤的高电压的装置；以及

(c)电路，其将高电压施加到拾音板并隔离由振动弦产生的交流信号用于连接到放大器或其他电子设备；

(iii)被屏蔽的导线连接的拾音组件、静电拾音器电路以及放大器或其他电子设备。

本发明的用于弦乐器的静电拾音系统中，包住拾音组件的介电材料足以在被任何接地物体例如演奏者的手指、拨片、琴拨、音锤、琴弓或其他物体接触时防止静电放电。

拾音组件可以含位于远离弦的拾音板后面的接地板，将拾音板置于接地弦和接地板之间，从而可以将拾音板从杂散电场屏蔽，减少嗡嗡声和噪音。

拾音板和接地板可以被高介电材料分离以最小化拾音板和接地板之间的电容耦合，从而最小化接地板对由振动弦产生的信号的任何阻尼效应。

拾音组件能够容易以非侵入的方式被连接而不需要螺钉、螺栓、胶水或嵌入乐器中的配件，从而保护乐器的声学特性且不损坏乐器；但是这不排除拾音器使用螺钉、螺栓、胶水或配件的连接，如果这么需要，例如作为乐器的嵌入式静电拾音器。

静电拾音器电路和拾音板的操作所需的低电流过滤的高电压可以通过提高低电压电池功率或适当的线路供电设备来提供，从而使得静电拾音器系统是独立的，而不依赖于外部高电压电源。

拾音系统能够被连接到现有声学弦乐器、与现有声学弦乐器一起使用以及从现有声学弦乐器中移除，能够嵌入到新的或现有声学弦乐器中，且能够与现有音乐声音放大系统一起使用。

本发明涉及用于弦乐器的静电拾音系统，克服了用于弦乐器的前述拾音方法的限制并改进了用于弦乐器的静电拾音器的现有技术。在优选的实施方式中，静电拾音系统：

(i)防止在拾音组件被演奏者手指、拨片、琴拨、音锤、琴弓或其他物体意外地接触时的突然的静电放电；

(ii)通过使用内部接地板屏蔽不期望有的电噪音；

(iii)避免机械侵入式拾音器安装机构，因此不需要对乐器的更改，从而保护了乐器的声学特性且还便于拾音器的连接和从乐器的移除；但是如果需要，尤其是对于嵌入式拾音器，不排除永久性连接。

(iv)捕获通过使用非侵入式拾音器支架而增强的声学弦乐器的音调；

(v)可与传统电乐器例如电吉他上的电磁拾音器一起使用或取代该电磁拾音器；

(vi)由普通电池或普通家庭电源供电，而不需要改变任何连接的附属电子设备例如放大器；

(vii)容易使用可用的零件且可用通常做法被构造。

这些优点是除了在Gebhardt的用于弦乐器的静电拾音器的现有技术中所体现的优点之外的优点，包括：

(i)与以传统材料制造的弦一起使用，包括铁和非铁金属，例如，钢、黄铜、银、尼龙、肠线等；

(ii)将多个弦例如一组高音弦、低音弦、音柱板弦或伴奏弦组合在一起；

(iii)提供一个或多个电信号输出；

(iv)捕获弦乐器的音调。

本发明的静电拾音器使用置于乐器的弦附近的金属板。板形成电容器的一侧且弦作为电容器的另一侧起作用。见上面的引用，静电拾音器的现有技术的绝大部分除了Gebhardt实施方式外，依靠振动的簧片、棒或杆或转盘作为音调发生器，而在Gebhardt实施方式上构造的本发明使用现有声学乐器的振动弦作为音调源。

在本发明的静电拾音器中，在拾音板上放置并维持电势电荷。弦维持在地电势处，使得它们可被演奏者(或其他机械装置)拨动并可例如通过将手指放在音柱板或指板上方的弦上而被停止(缩短)。当一个或多个弦振动时，由板和弦形成的电容器的两侧之间的距离改变，依照电容的公知原理产生板的电势的改变(对于更多内容见以下关于弦乐器的静电拾音器的操作的电子理论)。连接到拾音板的耦合电容器阻挡板上的直流电荷但传递由弦振动产生的交流信号。因而得到的电信号可接着被传递到放大器以用于使用。

本发明的静电拾音组件的革新是第二板，该第二板置于拾音板远离弦的一侧的后面的拾音组件内部。这个第二板处于地电势且从任何杂散电场屏蔽拾音板的背部，包括可由充当天线的演奏者身体感受到的任何电场。也处于地电势的弦屏蔽拾音板的前侧或弦侧。这种布置将拾音板置于接地的弦和接地的背板之间。这在电嘈杂环境中消除不需要的嗡嗡声和噪音时是很有效的，所述电嘈杂环境例如是在电子数字设备如电子键盘、电乐器、音频设备、个人计算机、显示器、打印机、调制解调器、电源等的附近。另外，所有的导线和连接器是电屏蔽的，这是乐器拾音器的通常惯例。

另一个革新是被具有高介电常数的材料例如木材或塑料包围并分离的拾音器和接地板。介电覆盖层必须足够厚以当演奏者或物体以任何方式意外地或有意地接触拾音板组件时防止突然的静电放电。由于演奏者接触未被保护的拾音板而导致的任何突然失控的放电可能给演奏者带来不愉快的电击(类似于在低湿度冬季天气期间在地毯上行走之后接触门把手)。另外，失控的静电放电可对耦合电容器的输出信号强加不需要的噼啪声噪音，将可能破坏性的噪音信号发送到所连接的音频设备和扬声器，噪音信号可能是听起来最不愉快的。如果拾音板被接触，简单地油漆拾音板不足以停止噼啪声噪音；但是，用一薄层适当的介电材料包围板是有效且可靠的预防方法。介电覆盖层增加在拾音板和弦之间的总有效气隙(与材料的介电常数和厚度成比例)，这可有助于减小相对于拾音板的弦高度中的任何变化。类似地，在拾音板和背部上的接地板之间的高介电材料等效于在拾音板和接地板之间的大得多的气隙，这可大大地减小在拾音板上由振动弦产生的信号的衰减。

一个静电拾音组件可与一个或多个弦一起使用，且一个或多个拾音组件可被电连接，因此弦乐器可具有多于一个的拾音器。一个优选的布置是对高音板弦或音柱板弦使用一个拾音器，并对伴奏弦或低音弦使用第二拾音器。从每个拾音组件的耦合电容器输出的信号可被发送到其自己的放大器，用于单独控制和放大。根据乐器上的弦的结构，对于多于一个的拾音板使用单个背向接地板可能是可能的。对于静电拾音器的另一个布置模仿电吉他上的多个拾音器的放置，以强调在弦上的不同位置处的不同的音调特征。但是，通过使用宽板(通常在自由弦长的5％到10％的范围内)，来自弦的较宽部分的振动可被获得，保证了对输出信号中的较宽范围的弦谐音的捕获。因此对于声学弦乐器，乐器的声调可被每个期望组的弦的宽静电拾音板捕获。静电拾音组件安装在弦的附近，仅仅足够远以避免与振动弦接触，通常在3到10个弦直径的范围内。

本发明中所描述的用于弦乐器的静电拾音组件的优选实施方式的另一革新集中在它们的使用和安装机构上；静电拾音器可被用在乐器上而不需要对乐器的任何结构更改。静电拾音器可搁在具有软保护脚的乐器上，并使用软泡沫配件、加衬垫的托架、软带或弹性带等保持在适当的位置。尤其是对于声学弦乐器，使用拾音器而不物理地改变乐器的能力保护乐器的有价值和独特的声学特性和特征；另外，乐器可按需要在有拾音器或没有拾音器的情况下被演奏。也就是说，拾音板可置于乐器上而不需要对乐器的任何物理的或结构的改变，因此乐器的声学质量保持不变。不需要侵入性的孔、螺栓、螺钉、钉子、托架、配件、连接物、胶水等。

如在以下的例子中所讨论的，本发明的用于静电拾音器的安装方法相当灵活。对于演奏者拨弦的乐器例如吉他、曼陀林琴、洋琴和奇特琴，拾音组件可安装在弦的下方，即，在被拨的弦的一侧的下方；在吉他上，拾音器可越过音孔安装且可通过音孔的边缘保持在适当的位置；在两侧上的弦都被拨的竖琴上，拾音器可远离演奏者手指、在弦的振动部分的一端附近安装；在键激活弦振动的大键琴、古钢琴或钢琴上，拾音器可安装在弦的下方(理想地对于嵌入式拾音器)或弦的上方(理想地对于便携式可移动的拾音器)。

乐器的声音和振动弦的物理性质对本发明中所描述的静电拾音器的心理声学响应度积极地起作用。这个效果在以下的事件链中被描述：

(i)低音高音符需要较重的、较大直径的弦；

(ii)与具有较高频率的较细的弦比较，较大直径的振动弦在板-弦电容器的一侧有效地在拾音器板上产生较大的信号；

(iii)尤其在较低的听力水平，人的听力和扬声器都需要增加的低音放大，以便低音高(音符)相对于较高的音高在不变的平稳频率响应处被感觉到(因此是音频设备中的低音放大或响度控制的通常惯例)

在用于弦乐器的静电拾音器中，基于控制乐器的声学特征的振动弦的物理特性，低音放大固有地由较大直径的低音弦提供。另外，弦的末端与乐器结构和主体的紧密接触以及乐器和弦的空中声学耦合保证弦谐音音调被发送到乐器以及由乐器增强(或减弱)的谐音又反馈给弦，增强(或减弱)不同的弦力度强弱，这有助于由静电拾音器获得的音调。

弦乐器的静电拾音器的操作的电理论精密地类似于电容式麦克风的电原理(见美国专利1,758,777，Frederick C.Barton，May 13，1930，CondenserMicrophone)，其也被称为电容器麦克风。根据操作原理，电容式麦克风的振动隔膜在用于弦乐器的静电拾音器的设计中被振动弦替换。在这两种情况下，操作原理由公知的电容方程规定：

Q＝C·V

其中Q是以库伦为单位测量的电荷，C是以法拉为单位的电容，而V是在板间的以伏特为单位的电势。对于给定的被保持在恒定电荷处的一组板，板电容与板间的距离成反比地变化。将板间的距离减半因而使电容加倍，而使板间的距离加倍使电容减半。当板间的距离改变时，板上的电荷保持几乎不变，但是板间的有效电压与板的移动成比例地改变。对于弦乐器的静电拾音器，振动弦形成电容的移动的振动侧。

对上述电容式麦克风的变形是较新的驻极体麦克风，其也被称为驻极体电容式麦克风(美国专利号3,118,022，G.M.Sessler和J.E.West，Jan 14，1964，Electroacoustic Transducer)，其还可被用作接触麦克风(例如，6,689,948，Feb 8，2004，H.E.Raisanen，Transducer and Method for Forming aTransducer；6,852,402，Feb 8，2005，Kirjavainen，et.al.，Dielectric CellularElectret Film and Procedure for Its Manufacture)。驻极体麦克风包含由薄聚合物膜组成的隔膜，在极接近于金属板的一侧上被给予永久性电荷，形成永久充电的电容器。隔膜移动在隔膜和板之间产生小的电信号；通常，嵌入式前置放大器例如低功率FET在小的电信号被馈送到放大器之前放大该小的电信号。因为聚合物膜上的电荷是永久性的，不需要将任何电压电荷提供到驻极体麦克风的电容器的一侧。但是，对任何嵌入式前置放大器都需要一些电功率。

附图的简要说明

通过以下的如图1、2和3中示出的依照本发明的用于弦乐器的静电拾音器的装置的优选实施方式的示例性描述，本发明的主要特点将变得更明显且变得更易于理解。

图1是本发明的静电拾音组件的三维图示，其不按比例示出了静电拾音组件的内部部件。

图2提供了本发明的静电拾音系统的电子原理图的优选实施方式；该原理图包括以A到B到C的顺序连接的三个部分。

图2A：9VDC电源是可由普通9伏电池(或较长持续时间的6AA电池的电池组)或由带有9伏直流输出的普通插入式壁式变压器供电的电源部分的低电压部分。

图2B：9VDC到400VDC变换器由图2A的低电压电源的输出在左侧供电；电流将9VDC提高到400VDC以用于输出。图2B中的LED 2指示高电压何时存在。

图2C：静电拾音器电路连接到图2B的高电压输出的左侧。图2C示出了静电拾音组件的拾音板和接地板如何连接到高电压电源以及由振动弦产生的交流输出信号如何从拾音板获得并馈送到放大器以用于后续使用。

图3：带有公共接地板的两个静电拾音板示出了拾音组件，该拾音组件包含使用公共组件中的一个单个接地板工作的两个拾音板。该图示显示连接到立体声输出插孔的两个信号引线的两个拾音板，接地板连接到插孔的接地引脚；接地引脚还连接到接地线，接地线夹到弦的电桥标准导线以为弦提供静电接地。如所示出的，一个拾音板收集来自乐器的音柱板弦的信号，而另一拾音板收集来自伴奏弦的信号。每个拾音板连接到其自己的静电拾音器电路(图2C)，其可连接到由单个低电压电源(图2A)驱动的公共高电压电源(图2B)。

优选实施方式的详细描述

参考附图，其中数字指所示出的元件，且电子部件使用带有被规定的部件值的标准电子符号被描述。所有电阻值都以欧姆为单位。

图1示出了由数字2指示的静电拾音组件。该图示并不按比例，但示出了各种部件的相对位置。拾音组件2的外表面由高介电材料例如木材或塑料组成。拾音器被置于串联在桥1之上的一个或多个乐器弦3的附近。在这个图示中桥1合并接触弦3的金属导线，其用于保持弦处于静电地电势。在实践中，其它装置也可用于提供与地进行电接触的弦。在拾音组件2的内部有两个金属板，拾音板4和接地板6，其被具有高介电常数的金属5分开。导线9向拾音板4提供高电压DC电荷；另一条导线8连接接地板6。在拾音组件2的末端有搁在乐器上的软脚或防撞垫7。

图2在三个部分中示出了低电压电源(图2A)、高电压电源(图2B)以及静电拾音器电路(图2C)。部件值对优选的实施方式示出。

图2A示出了低电压电源可从普通的9伏电池或带有9伏直流输出的普通插入式(对于标准家庭电源插座)壁式变压器供应。可由壁式电源的低电压连接器的插入启动的开关S1确定电池或壁式电源是否在使用中。开关2作为接通/关断电源开关起作用。四个二极管的桥避免电池或壁式电源的反极性连接。电容器和50欧姆电阻器过滤直流电流并提供限流，而9伏齐纳二极管提供电压调节。由1K欧姆限流电阻器保护的LED 1指示低电压电源的存在。

图2B示出了将图2A的9VDC提高到400VDC以用在图2C中的电路中的变换器，其连接到静电拾音组件。在图2B中，555集成电路定时器芯片被设置成通过10K欧姆和1K欧姆定时电阻器和2200皮法定时电容器在大约30KHz处运行。超声波频率的使用有助于避免可听得到的噪音。555定时器的输出被馈送到OFET晶体管，其通过限流3欧姆电阻器为470毫亨电感器充电。每当555定时器输出降到零时电感器放电；电感器的迅速衰减的磁场产生由1000伏1安培快速恢复二极管整流、由1000伏0.05微法电容器过滤的高电压尖峰信号。100K欧姆电阻器将电流限制到调整输出电压的400伏齐纳二极管。由限流2.2兆欧姆电阻器保护的LED 2指示高电压输出的存在。

图2C示出了图2B的高电压输出如何连接到由拾音板和接地板组成的静电拾音组件。图2C还示出了信号如何脱离拾音板并被馈送到放大器(未示出)以用于后续使用。在图2C中高电压输入用于通过5兆欧姆电阻器给1.0微法存储电容器充电。20兆欧姆电阻器从存储电容器移动以为拾音板充电并保持拾音板电荷恒定。0.05微法1000伏电容器阻挡直流电，同时传递由振动弦在拾音板上产生的交流信号；因而得到的信号可接着被传递到放大器上以用于后续使用。

注意，图2A、图2B和图2C还共享公共地线，该地线连接到静电拾音组件中的接地板并连接到接收输出信号的放大器的地线。

图3示出了在公共接地板33上方具有两个拾音板32和42的静电拾音组件31。实际上，单个接地板可按需要与多个拾音板一起使用。多个拾音板还可能电连接到一起并共享一个或多个电连接的接地板。尽管图3中的两个拾音板32和42在一个组件31中，它们可由导线40和41独立地连接到输出插孔39的各个接触点以提供两个输出信号，例如用于立体声输出。一个拾音板42位于一个通道的高音或音柱板43弦36下方，而另一拾音板32位于另一通道的剩余的弦35包括低音弦的下方。每个拾音板连接其自己的静电拾音器电路，以便将其自己的信号传递到其自己的放大器通道。输出连接器39的接地环通过导线38连接到接地板33并通过导线和夹37连接到电桥标准导线34。接地板33通过高介电材料例如木材或塑料与拾音板32和42分离开。整个静电拾音组件31被高介电材料例如木材或塑料包住或覆盖。

尽管对于本发明显示并描述了优选实施方式，本领域技术人员将理解，可在其中作出形式和细节上的各种修改而不偏离本发明的范围和精神。因此，对优选的实施方式的修改对本领域技术人员将是容易明显的，且此处所限定的一般原理可被应用到其他实施方式、乐器或应用中而不偏离本发明的范围和精神。

Claims (10)

1.一种捕获弦乐器的声音的集成独立的静电拾音系统，包括：

(a)电容式拾音板，其位于接地板和电接地乐器弦之间，其中所述拾音板在前侧上通过接地的所述弦并且在背侧上通过所述接地板从杂散电场中屏蔽，减小了嗡嗡声和噪音；

(b)高介电材料，其处于所述拾音板和接地板之间以最小化所述接地板对由振动弦产生的信号的阻尼效应；

(c)低电压电源；

(d)将低电压提高到低电流过滤的高电压用于拾音板充电的装置；

(e)将高电压施加到所述拾音板并隔离由振动弦产生的交流信号用于连接到放大器或其他电子设备的装置。

2.如权利要求1所述的捕获弦乐器的声音的集成独立的静电拾音系统，其中，所述拾音板具有自由弦长度的5％到10％的范围的宽度，以捕获所述乐器的一定范围的弦谐音。

3.如权利要求1所述的捕获弦乐器的声音的集成独立的静电拾音系统，还包括覆盖所述拾音板以在被任何接地物体接触时防止静电放电的足够的介电材料。

4.如权利要求1所述的捕获弦乐器的声音的集成独立的静电拾音系统，还包括用于临时地且非侵入性地安装所述拾音器的配件。

5.如权利要求1所述的捕获弦乐器的声音的集成独立的静电拾音系统，还包括用于永久地安装所述拾音器的配件。

6.如权利要求1所述的捕获弦乐器的声音的集成独立的静电拾音系统，其中所述静电拾音系统不依赖于外部高电压电源，允许与现有的音乐声音放大系统一起使用。

7.一种用于弦乐器的静电拾音系统，包括拾音组件(2)和电子组件，其中所述拾音组件(2)包括包住通过介电材料(5)分开的金属拾音板(4)和金属接地板(6)两者的介电材料，其中，当所述拾音组件(2)被演奏者或任何接地的物体接触时，包住所述金属拾音板(4)和金属接地板(6)的介电材料足以防止具有400伏DC的电荷的所述金属拾音板(4)的静电放电；所述金属拾音板(4)靠近乐器的弦(3)设置，使得所述金属拾音板(4)位于所述弦(3)和所述金属接地板(6)之间；电桥标准导线(1)将所述弦(3)连接接地；导线(8和9)将所述金属接地板(6)和金属拾音板(4)连接到所述电子组件的拾音电路，所述拾音电路包含由普通电池或插入式壁式变压器供电的DC到DC升压变换器。

8.如权利要求7所述的用于弦乐器的静电拾音系统，其中所述普通电池或插入式壁式变压器具有9伏DC输出。

9.如权利要求7所述的用于弦乐器的静电拾音系统，其中所述拾音组件(2)放置在所述乐器上，所述乐器没有螺钉、螺栓，也没有嵌入到所述乐器内的配件，通过使用所述拾音组件(2)上作为脚(7)的软泡沫或毡垫，并通过加衬垫的托架或软带或弹性带支持在合适位置，由此不改动所述乐器并保持所述乐器的声学特性。

10.如权利要求7所述的用于弦乐器的静电拾音系统，其中所述静电拾音系统由所述普通电池或插入式壁式变压器供电，且所述静电拾音系统连接到普通乐器放大器输入。

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