CN1035214C - 八音琴音板调音方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及八音琴音板的调音方法及专用装置，它不怕杂音干扰、不需专用隔音室，其检测运算(6)、频率比较(7)和控制运算(8)单元被包容在一个微机里，传感器检测到实测频率后对其作出定量检测，然后与标准频率比较，运算出频差，调音是借助于自动控制的金属去除执行器按来自于控制运算单元的当量脉冲数，对被调音齿进行特定部位的金属去除以改变被校音齿的固有频率，使之逼近达到标准频率。本发明的方案成本低、生产率高，对工人的素质要求不高，最大的优点就是不怕杂音干扰。

Description

八音琴音板调音方法及装置

本发明涉及八音琴、玩具、小钢琴、口琴、风琴等等音响器件的发声振动组件——音板的调音方法及装置。

传统的调音(校音)方法是让振动板上与每个音阶对应的音齿(或称音键)一个一个被弹拨产生振动，令其发音，将与每一音阶对应的标准频率的电振荡作为同步信号输入到示波器的一轴，而将由音齿振动变换过来的电信号加入到示波器的另一轴。然后根据示波器显像管上信号的流动情况来观察音齿固有频率的偏差，判断结果后，再对音齿的厚度或者前端的重锤部分进行研削，修正固有频率。还有更原始的方法就是由操作者直接根据听音的感觉来确定该音齿的固有频率过高或者过低，再决定对音齿如何进行研削加工，使其固有频率被调整到准确的值上。

这种陈旧的校音方法，其校音质量在很大程度上依赖于操作者的判断能力，而且音齿修正的加工方式也是属于人工的方法，这样的方法不仅需要操作者有熟练的技术，而且还掺入了人为的感觉误差，即使采用了上述的示波器也不能作定量的检测，也就是说，对两个频率的频率偏差不能作定量差别，况且对音齿进行研削的过程也不是定量的，因为操作者对究竟应研削多少量才算恰当心中无数，所以作业效率很低。

另一方面，这种传统的调音方法，其将音齿机械振动所发出的声音转换成电信号的传感器是采用麦克风(话筒)，为了避免让周围环境的杂音进入话筒(声电变换器)就需要有隔音室，这就大大增加了生产设备的投资。而且为了获得取好的声电转换效果，麦克风与音板的相对位置必须十分留意地布置。

本发明的目的是要实现一系列不需要将音板严格定位的传感器及其布置方案，使操作时根本无需顾及周围杂音对声电传感器的干扰，因此可以省去隔音室，从而使设备的投资大大节约的音板调音方法和装置。

本发明的另一目的是以先进的微处理机软、硬件的结合来实现标准频率与振动音齿发出的声音之间的频率偏差实现定量的判别，使熟练度低的人和音感低的人也能正确地进行调音工作。

本发明再一个目的是为八音琴音板的调音提供能自动定量地对音齿进行金属去除的自动执行器，它具有较高的金属去除精度和较高的调音效率。

本发明的技术方案包含有传感器部分、电子电路、微处理机程序部分和最后的执行器这几大部分。

为了解决现有技术中在声电转换环节需要隔音室来避免外界的杂音干扰，本发明推出三种不需隔音条件的传感方式和结构，它们分别是属于磁、电领域的非接触式传感器，它们在安装时不需要严格的定位，这类传感器只对音齿的振动作出反应，因此对其他的周围环境杂音造成的干扰可以忽略不计。

一种是涡流测振传感器，另一种是磁阻测振传感器，还有一种是霍尔测振传感器，这三种传感器在安装时被非接触地直接布置在音板音齿的下面或前面，不需要严格的定位。

弹性体振动理论和大量实验都证明，象八音琴音齿那样的振动发音是衰减性的音频正弦波，图2是该类振动波的示意图，振动波可分为激振区、余音区和无声区三个阶段。激振区中音齿正受外力作用着，波形乱，无规律可循，随激振方式不同，发音有极大差异。余音区是音齿自由振动阶段，振幅的包络是条指数曲线，但其振动周期固定不变。无声区振幅基本衰减为零，发声也难以察觉了。本发明抓住音齿振动的余音区的振动特征，借微处理机的智能软件，实现精确的振频数字化测算，继而进行微量定量的修正加工，逐次逼近，完成精确自动调音。余音振动的数学表达式为

h＝He^-t/τ·sin2πft，表示音齿前端某点离静态平衡位置的偏移量h随时间t推移遵循指数衰减的正弦振动频率，H为最大起始振幅、τ是衰减时间常数、f为振频率。一般振频越高时间常数越小，即余音越短；反之余音越长。例如小字四组的D音阶频率为2346.94Hz，一般余音仅0.1秒左右，其间约历234个周期；小字一组的C音阶频率为261.62Hz一般余音达1秒左右，约可得261个周期，以微机晶振时标计得Δt，历数周期N，运算出频率f＝N/Δt，本发明据此测频。

本发明为了克服外界杂音对传感器的干扰，传感元件被直接非接触地布置在被测音板音齿的前方或下方。

由于本发明的传感器只对音板的音齿振动作出反应，所有不足以使音齿产生有效振动的环境杂音均不能对传感器的工作产生干扰，所以也就无法对本系统的调音产生干扰而被有效地隔绝了。这样，只要使用本发明的传感器，就可以省去传统技术所必需的隔音室，使设备投资大大被节约

以下对本发明的三种传感器一一进行叙述。

首先要介绍的是一种磁阻测振传感器，它包含有一个铁质基台，在基台的主体上安装有被测音板，基台的下底有一磁轭向前延伸，直到其前端头在与音板音齿的最前端相对应的位置开始上翘，二者相向迎合但保留一定的工作间隙(气隙)。有一具有恒定磁势的永磁体将所述的磁轭同所述的基座连接起来，嵌在其中，使磁路通过空气隙被闭合。磁轭上翘部靠气隙的端口要做得薄些，磁路工作气隙应是足够大，则磁吸力对音齿振动产生的阻尼可以忽略不计。工作气隙的大小沿自低音趋向高音的方向递减，低音区间隙大，而高音区趋小。当音板音齿发生振动时气隙的尺寸也随之振变，其振变规律符合h＝He^-t/τ·sin2πft的函数变化，套在磁轭上的电磁线圈的二个端头之间就会产生一个交变电势e＝KHe^-t/τ·sin2πft＝Ee^-t/τ·sin2πft，K是传感器比例常数，与气隙尺寸、磁势、线圈匝数、材料的磁导率有关，H是气隙最大时的起始振幅，τ是振动衰减的时间常数、E是感应电势最大起始幅值，数值上E＝KH，f是振动频率，即音齿的乐音频率。

其次要介绍的是霍尔测振传感器，它也适用于导磁材料制作的音板，这种传感方式是与本发明的电磁激振方式并用的。其方案是将霍元元件布置在音板的前方，传感器的平板与音齿的纵长方向轴线呈相互垂直的几何关系。由于激振方式是采用强电流所产生的强电磁吸引方式，由布置在音板下方的电磁铁来使，其一音齿激振、发音，当音齿被吸下时前端头部与铁芯相碰，此时，铁芯——音板——音齿前端构成的磁路处于饱和的强磁通状态。当快速切断电磁线圈的电流时，由于磁势突然消失，磁路中的磁通衰减为很小的剩磁值，不足以克服音齿的反弹力，即弹起发声，激振完成。同时，音齿前端头部的剩磁恰能被对磁性有高灵敏度的霍尔元件所感知。这样，随音齿的振动，磁通也跟着振变，得霍尔电势e＝Ee^-t/τ·sin2πft，E是电势最大起始幅值(它与剩磁、气隙、霍尔元件灵敏度等因素有关)，τ是振动衰减时间常数、f是振动频率，即被测音齿的音频。一般淬得硬的钢质音板经强磁磁化后数十分钟内其剩磁有几百高斯，而霍尔元件的灵敏度最高可达零点几高斯，体积又小得可同音齿端头相比拟，只要有微微磁通穿过，即可检测到霍尔电势。

第三种传感器称涡流测振传感器，适用于导电材料(非铁质的也可)制作的音板，它是一只被布置在音齿下方的高频电流激励线圈，在这个圈数少而线径粗的线圈内，通有高频电流，这样，从该线圈芯部发出的交变磁通会在音板音齿上感应出高频涡电流来。而音板音齿的高频交变涡电流由于音齿的振动反过来也会对位于其下方的高频涡流线圈产生影响，使线圈入端阻抗产生振变。由于励磁电流是交变恒流源提供的，所以线圈上压降亦产生与音齿振动相一致的振变(包络线)，检波后滤去高频，就可得到音齿振动的音频信号(包络线部分)。

代表音齿振变的电压信号μ＝Ue^-t/τ·sin2πft，τ是衰减时间常数，U是最大起始电压幅值，取决于线圈阻抗和恒流幅值与高频频率。当传感器与音板之间的距离数倍于音齿振幅时，电压与所述距离关系有段线性区，所以音齿的机械振动得到正确传感。

这类传感器可以与压缩空气激振方式并用，此时在传感器高频线圈中心制成中孔，以便让压缩空气导管穿过，对被校音执行吹奏激振。该涡流测振传感器上可以将其所需的相应电子线路也附加上去与线圈做在一起，用树脂胶封为一体。

关于调准音律，本发明是采用对被校音齿的前端重锤部进行磨削减重的方法来提高其发音频率，或采用对音齿的腹部中间下侧面进行磨削去除金属的减厚方法来降低发音频率，由此实现对音齿发音的校准。

关于金属材料的去除，可以采用传统的磨削或铲刮去除法，本发明还推出电解去除法。

本发明的机械金属去除执行器是采用一套由来自控制运算单元的脉冲当量来确定刀具位移量的复合联动机构，它由一块可平移的基板和固定在该基板上的曲柄连杆机构所组成，所述的曲柄连杆机构产生铲刮动作，在连杆的端头上固定有铲刮刀具，驱动基板使其产生平移的是一个驱动步进电机，在步进电机与基板之间有一连接机构，借助于所述的连接机构步进电机的转动被转化为基板的平移，而所述的基板是根据所述的脉冲当量数来产生定量的位移，也就是控制切削加工量。

本发明的系统中除了用机加工的方法来实现音齿的金属去除之外，还提供一套用电解方法来去除金属的装置。所述的电解装置是直接位于音齿需要去除金属的特定部位的一个微型电极，电极一般由紫铜制成空心的以便电解液自电极上部导入后在电极同音齿的间隙中流出。电极宽度应大体同音齿宽度相等，电极同音齿的间隙一般保持在0.3～0.6毫米，脉冲电流电压取24～36V，音板和电极分别接电源正负极，这样就由脉冲数来控制电解去除的金属数量，亦即控制音齿的金属去除加工。

金属去除量的控制是由自控制运算单元送来的当量脉冲数决定的，输向执行器的功率脉冲数越多，音齿上被去除的金属量也越多，被去除金属的部位是每一音齿的近根部下侧腹部，也可以是音齿前端端头的重锤部。

本发明的八音琴调音装置，其电子电路包含有放大器、信号处理、检测运算、频率比较、控制运算、当量脉冲功率等电路单元、其连接方式如下：当拾音传感器采集到某一音齿受激振后发出乐音信号后输入到放大器，放大后的乐音信号由放大器输出送达信号处理单元，同时显示在信号显示单元，被经过取舍和整形的信号波从信号处理单元输出进入检测运算单元，在检测运算单元中进行“计数”和“计时”的信号根据f＝N/Δt的关系式运算出乐音频率，所说的频率信号由检测运算单元输给存有标准频率和频率公差的频率比较单元，进行比较后得出的频率偏差值进而被输入到控制运算单元，同时，频率偏差值被显示于显示器，所说的频率偏差值经运算后得出“当量脉冲数”，所说的“当量脉冲”经功率放大器放大后送入执行器。所说的检测运算单元、频率比较单元和控制运算单元被包含在一个微处理器内，所说的微处理器进一步包含有输入装置和设定显示器。

传感器从工件(音板)上测到振动频率后必须经过以下几个步骤去控制调音(音齿金属量的去除加工)。其流程如下：振动的工件(音板音齿)→传感器→放大器→信号处理→检测运算→频率比较→控制运算→功率放大→执行器→工件。上述流程是适用于自动执行的调音过程。对于手动执行情况，其流程如下：振动的工件→传感器→放大器→信号处理→检测运算→频率比较→通过显示器观察频率偏差→用手工操作执行金属的去除→激振器→工件(令其再次振动)。在上述两个程序中可以在放大器至信号处理二单元之间加一个信号显示，其功能就是显示被传感器接收到的振动波信号的幅值和持续时间，以监视信号是否正常。检测运算单元对被实测到的音齿的乐音信号作定量的检测，实测到的信号频率值是通过对来自传感器的模拟量的乐音信号执行波形的过零检测和石英晶振时标来确定的。另外，由检测运算、频率比较和控制运算三个单元构成的微处理机有一个输入装置和一个设定显示，用以输入待调音齿的音名或标准频率，允许频率偏差值(即频率公差)、控制命令等等和显示装置输入的情况，从频率比较单元引出通向效果单元的Yes通路，当实测频率落入频率公差范围内时，该通路的Yes口有输出，显示该音齿的调音告成。在频率比较单元和控制运算单元之间可接有一个显示器，用于显示频率偏差值，在同样的位置还引出一条通往激振器的通路，当金属去除加工执行完毕后，频率比较单元延迟结束，指令激振器再次工作，让音齿产生又一次振动，再一轮自动调音开始。

以下结合实施例和附图对本发明作详细叙述。

附图简要说明：

图1为本发明的总操作流程方框图。

图2为被校音齿受激后所发出的波形图。

图3为磁阻式测振传感器的结构图。

图4为霍尔测振传感器与电解执行器的布局图。

图5为涡流测振传感器的结构布置图。

图6为涡流传感器原理波形图。

图7为自动调音工作示意图。

图8为手动调音工作示意图。

实施例1的传感器是磁阻式测振传感器(2a)，适用于导磁材料制作的音板，图3显示了其基本的结构。音板(1)参与磁路，因此每一音齿(1a)上流过磁通，固定音板(1)的基座(17)下部有一向前延伸的磁轭(18)，磁轭延伸到与音板(1)前端头相对应的位置开始上翘，二者相互迎合但保留一定间隙，磁轭(18)与基座(17)之间嵌有一块具有恒定磁势的永磁体(19)，电磁线圈(20)套在磁轭(18)、永磁体(19)和基座(17)的连接部位上。因低音音齿的振幅比高音音齿的振幅要大，故工作气隙(21)的大小沿磁轭(18)端口切斜向高音音齿方向递减，一般高音端气隙为1.5～3.5mm，低音端气隙3～5mm。磁轭(18)靠近气隙(21)的端口要做得薄些，约1～3mm。磁路工作气隙足够大的话，则磁吸力对音齿的振动的阻尼可以略去。当音齿振动时，气隙高度在发生变化，其振变规律符合公式h＝He^-t/τ·sin2πft，磁通亦随气隙高度的变化发生相应的变化，线圈(20)上即感应出正比于磁通的交变电势e＝KHe^-t/τ·sin2πft，在此，K是传感比例常数，与气隙高、磁势、线圈匝数、材料的磁导率有关，H是气隙最大起始振幅，τ是振动衰减的时间常数，E是感应电势最大起始幅值，数值上E＝KH，f是振动频率，即被测音齿的发振音频。

实施例2的传感器是霍尔测振传感器(2b)，图4是电磁激振时霍尔测振传感器及其使用布置图，在该实施例中采用的金属去除方法为电解方法。它适用于具有导磁性能的音板(1)。霍尔元件(2b)被非接触地布置在音板音齿(1a)的前方，霍尔元件(2b)的平面与音齿的纵长方向相垂直布置，在本实施例中音齿的激振方式为电磁激振。作为激振器的电磁铁的铁芯(22)和电磁线圈(23)被在校音齿的下方，当需要令音齿(1a)振动时，强电流通入电磁线圈(23)，铁芯(22)即产生较强磁通吸引音齿，当音齿(1a)下弯至音齿头部与铁芯(22)相碰时构成封闭的磁路处于磁饱和的强磁通状态。快速切线圈(23)的电流，由于磁势突然消失，磁路中的磁通衰减为很小的剩磁值，不以克服音板音齿(1a)的反弹力，音齿(1a)即弹起发音，激振完成。同时音齿的头部的剩磁恰能被霍尔元件(连前置放大器)(2b)所感知，随着音齿(1a)的振动、霍尔元件(2b)的磁通也跟着振变，得霍尔电势e＝Ee-t/τ·sin2πft，E是电势最大起始幅值，与剩磁、气隙、霍尔元件的灵敏度有关，τ是振动衰减时间常数，f是振动频率，即被测音齿的音频。一般淬得硬的碳钢经强磁磁化后几十分钟内其剩磁有几百高斯，而霍尔元件的灵敏度最高，可达零点几高斯，体积又小得可同音齿端头相比拟，只要有微微磁通穿过即可检测到霍尔电势。本实施例所采用的金属去除执行器(11a)的方案是实样的：采用一个微形的电极(24)，它上下二端贯通，电解液自上口引进从下口流出，电极下口对准音齿(1a)需要去除金属的部位，其长方形的宽度尺寸与音齿(1a)的宽度大致相等，该电极(24)是一个空心铜电极。在进行电解去除金属时，音板(1)的音齿接电源正极而被酸根负离子蚀除，电极接电源负极不断供给负电荷使过程平衡。电蚀金属去除量是由来自微机控制部分(16)的当量脉冲信号数目来确定的，这在下文中将作进一步介绍。

本发明实施例3使用的传感器是涡流测振传感器(1c)，它是一个高频恒流源激励的线圈(如图5所示)，其线径粗、圈数少，该线圈(25)和高频恒流源及信号检出的相应电子电路可以组合在一块板子上用树脂封成一体，它被非接触地置于被校音齿的下方，线圈(25)的平面与音板的平面(16)大体相平行。本实施例选用的令音齿激振的装置是压缩空气吹动式激振器(12b)，所述的激振器(12b)包含有电磁阀(27)和导气管(28)，当电磁阀(27)的电磁线圈(26)通电时压缩空气由导气管(28)喷出去吹振工件(被校音齿)(1a)、使其发出响声。在所述的涡流线圈(25)内通以高频激励电流(高频恒流波)如图6a所示，当通以高频电流的线圈(25)靠近(但不接触)被校音齿(1a)的下侧时，会在被校音齿(1a)的导体内感应出涡电流，涡电流使线圈(25)入端阻抗发生变化，而涡电流强弱又取决于线圈(25)和工件(被校音齿)(1a)之间的距离，如果参数配合得当，距离变化同阻抗变化将呈现一段线性比例关系，线圈(25)上的高频压降就同工件(音齿)振动相一致，得如图6b所示波形，经检波后得如图6c所示的波形。所述线圈(25)的电压输出符合公式μ＝Ue^-t/τ·sin2πft，在此，τ是衰减时间常数、U是最大起始电压幅值，取决于线圈阻抗和恒流幅值与高频频率，f是振动频率，即音齿的乐音频率。涡流传感器(1c)中包含了传感所需的相应电子电路(未显示)和线圈(25)，并在线圈(25)部分制成中空，以便需要时供压缩空气管(28)穿过，对音齿(1a)执行激振。

本实施例采用的金属去除方法是采用机械铲刮的方法，执行器(11b)包含有按控制运算单元(8)送来的当量脉冲数来确定转动角度范围的驱动步进电机(29)和由步进电机的转角来确定平移移距的滑板(30)，步进电机(29)的动力输出轴(31)为一螺杆，它与固定在所述滑板(30)上的一个螺母(32)构成螺接。所述的滑板(30)二侧边卡入二条固定槽内，可在槽内上下移动。在所述的滑板(30)上还固定有一个执行铲刮动作的曲柄连杆机构，它由一个曲柄盘(33)、曲柄销(34)、连杆(35)所组成。铲刮动作是这样产生的：当电动机(未显示)驱动曲柄盘(33)旋转，曲柄销(34)也跟着旋转，带动连杆(35)动作，由于连杆(35)柄端尾部受后支销(36)的约束，装在连杆(35)头部的合金刀头(37)就按虚线所示的轨迹运动；另外还有一组运动，是由所述的步进电机(29)的旋转通过螺母(32)使滑板(30)产生上下移动。上述两组运动复合后，合金刀(37)的刀尖运动轨迹也随之上下可作进刀或退刀运动。进刀量就决定了音齿(1a)的金属去除量。在铲刮时应在音齿(1a)下面布置有砧铁(38)，曲柄盘(33)每转一周，就可对音齿(1a)作一次铲刮，滑板(30)下移的距离大体上也就是铲刮加工的吃刀深度，直接反映出音齿(1a)上金属去除量的多少。

上述三个实施例虽然其传感器部分和执行器部各不相同，但是其控制信号的传送和对执行器的控制过程是同一的。下文将具体叙述这个控制过程。

本发明的电子电路部分中有一部分是被布置在传感器上的，但检测运算单元(6)、频率比较单元(7)和控制运算单元(8)这三大块被包容在一个微机内，由微处理机来构成一个控制器(如图1中的方框16所示)。该控制器(16)带有输入键盘(14)和设定显示器(15)，输入键盘(14)供打入被校音齿的音名或标准频率，允许频率偏差、各种控制命令等等，设定显示器(15)显示输入键盘(14)输入的情况。另有一显示器(9)是显示来自控制器(16)频率比较单元(7)的输出信号，显示音齿(1a)的实际乐音频率相对于标准频率的频率偏差值。所述控制器(16)的主要功能是将频率偏差值转换成当量脉冲，通过功率放大单元(10)直接定量地作用于执行器(11)的工作。

以下结合图1介绍来自传感器的测振信号是怎么转换为脉冲来控制加工量。

首先，由各种形式的激振器使音板上的某一被测音齿激振发音，传感器(2)检测到振动信号，经放大器(3)放大后送到信号处理(5)和信号显示单元(4)。信号显示单元(4)的作用是显示被测信号的幅值和持续时间，以监视信号是否正常。信号处理单元(5)将信号按时序进行提升来抑制衰减，随后将信号波整形送入微机。微处理机有三大功能块：检测运算(6)、频率比较(7)、控制运算(8)。

检测运算(6)被信号处理单元(5)送来的信号所触发、延时，将信号处于激振区的头上一段波形去掉，延时结束开始计数余音区内的信号周期和所历时间，运算出信号频率，这种“计数”和“运算”可进行几次，比较结果，认定一致后，将结果输给频率比较单元(7)，同时将信号太弱或多余的部分，即无声区的信号舍弃(如图2所示)，这种“去头”和“弃尾”随音名或频率不同而自动决定其时刻。再者检测运算单元(6)还定时发出信号，使信号显示单元(4)清零。频率比较单元(7)首先检出由键盘(14)所指定的音名的标准频率值和频率公差，在接到检测运算单元(6)送来的实测频率后进行频率偏差运算和频率公差比较；若频率偏差超过频率公差就执行三种操作：开通一条延时指令，同时将频率偏差值(可正可负)输给显示器(9)显示，又同时将频率偏差值输给控制运算单元(8)，控制运算单元(8)依据频率偏差值运算出控制当量——脉冲数。当量脉冲经功率放大单元(10)后就是前述实施例中各执行器(11)的控制信号，以此完成对工件(音齿或音簧)的定量微量加工。当加工结束时延时也到，频率比较单元(7)即指令前述实施例中各激振器使工件振动发音——又一轮调音循环开始，……。当频率偏差落入误差公差时，频率比较单元仅在Yes口有输出，指令效果单元(13)发出声光信号，宣告这一音阶调音完成，同时微处理机的循环程序终止，发其它控制信号以便整个自动生产系统执行别的控制操作。一般每一轮调音循环时间2秒左右，循环2～3次就能完成一个音齿(1a)或音簧(1b)的调音。如人工执行对工件作调音加工的话，省去功率放大(10)和执行器(11)，控制运算由操作工根据所显示的频率偏差依据经验和手法去进行加工。激振器(12)可以人工操动工具代替，也可人工操动开关由原设激振器去进行激振。

图8显示了手工调音的情况，它显示的是用本发明的方法对其他发声组件(如玩具小钢琴钢簧)进行调音的情况。调音工用手工打击的方法使钢簧(1c)发音振动，然后乐音信号经上述的处理过程到达频率比较单元(7)时，调音工通过观察显示器(9)显示的频率偏差值来确定金属去除量操作，并用槌子(12c)再次打击钢簧(1c)令其激振发音，进行下一轮调音循环。当显示器(9)显示的频率偏差值落入公差时，频率比较单元(7)输出Yes信号，效果单元(13)作出反应，调音工便知道调音已告结束。在此，传感器采用的，是磁阻式测振传感器(2a)，它包含有铁质基架(17)、电磁线圈(20)、磁轭(18)、用于金属去除加工的工具是砂轮(39)。

综上所述，本发明不仅适用于对八音琴的调音，还适用于导磁或导电材料制作的其他乐器的发音簧键集组的调音。其特点是对工件定位要求不高，不需要隔音室、也不怕杂声干扰，大大地节约了设备投资成本，而且不需要高素质的调音技工，具有普通操作水平的调音工就可以胜任，既可手工操作，又可自动生产，实现了微量和定量加工、显示直观、运算快速而准确，调音精度高，是一种应用范围广、实用性好的调音方法和专用装置。

本发明在不同的实施例中所显示的不同的传感器和不同的金属去除加工方案在相当范围是可以互换的，这就大大方便了不同的使用者。

Claims (12)

1.一种八音琴音板的调音方法，它包含有以下几个操作步骤：①令八音琴音板的某一被校音齿激振发音并将音齿发出的音响转变为电气信号，再作放大；②将音齿振动发出的乐音信号的频率与标准频率进行比较、判断出频率偏差；③根据频率偏差值对被校音齿进行特定部位的金属去除，改变其固有频率，使乐音信号的频率逼近到与标准频率相一致的程度，其特征在于：

a.激振器令被校音齿激振，使之发音；

b.位于音板音齿前方或下方的非接触式拾音传感器(2)将音齿的发音转换成电信号，送入信号处理单元(5)，并对信号波形按时序进行提升来抑制衰减，随后将信号波整形后送入检测运算单元(6)，根据不同频率乐音的历时长短(Δt)和过零检测所得周期数N，用公式f＝N/Δt计算出实测乐音的频率；

c.将b步骤所算得的乐音频率与该音齿音程的标准频率进行比较，算出频率偏差，判断其是否超出频率公差的范围：

d.若频率偏差在频率公差范围内，调音设备自动作出合格的告示，调音自动停止；

e.若频率偏差未入频率公差时将频率偏差值输给控制运算单元(8)，算出当量脉冲数，并将当量脉冲输给功率放大单元(10)进行功放后再去控制执行器(11)对音齿的特定部位进行定量的微量金属去除加工；

f.一次加工结束后频率比较单元延迟结束，指令激振器再次工作，让音齿产生又一次振动发音，再一轮自动调音，重复b、c、e的工序，循环开始……直到频率偏差落入频率公差范围时，频率比较单元(7)在Yes口有输出，指令效果单元(13)发出声光信号，宣告调音告成。

2.如权利要求1所述的八音琴音板的调音方法，其特征是：当以人工方式利用本发明对音板进行调音时，所述的操作步骤是：先进行所述的a、b、c工序，当频率偏差未入频率公差时，根据频率偏差值的大小进行相应的金属定量去除，如此循环可重复多次，直至频率偏差落入频率公差为止。

3.如权利要求1所述的八音琴音板的调音方法，其特征是：与各被校音齿相对应的标准频率及其频率公差经输入装置(14)输入，被储存在微处理机的记忆单元里，被用微处理机输入装置(14)输入的内容，如与被校音齿对应的标准频率或音名、频率公差、各种操作命令均被显示于设定显示单元(15)。

4.一种八音琴音板的调音装置，它包含有传感器、电子电路、音齿金属去除加工执行器这三大部分，其特征在于：

a.所述的传感器(2)是呈非接触状态被置于被调音板音齿(1a)的前面或下面的拾音传感器。

b.所述的电子电路包含有放大器、信号处理、检测运算、频率比较、控制运算、当量脉冲功率等电路单元、其连接方式如下：当拾音传感器采集到某一音齿受激振后发出乐音信号后入到放大器(3)，放大后的乐音信号由放大器(3)输出送达信号处理单元(5)，同时显示在信号显示单元(4)上，被经过取舍和整形的信号波从信号处理单元(5)输出进入检测运算单元(6)，在检测运算单元(6)中进行“计数”和“计时”的信号根据f＝N/Δt的关系式运算出乐音频率，所说的频率信号由检测运算单元(6)输给存有标准频率和频率公差的频率比较单元(7)，进行比较后得出的频率偏差值进而被输入到控制运算单元(8)，同时，频率偏差值被显示于显示器(9)，所说的频率偏差值经运算后得出“当量脉冲数”，所说的“当量脉冲”经功率放大器(10)放大后送入执行器(11)。

c.所述的执行器是根据功率放大器(10)输出的当量脉冲数对被调音齿的金属进行定量去除加工的金属定量去除装置。

5.如权利要求4所述的八音琴调音装置，其特征在于：所说的检测运算单元(6)、频率比较单元(7)和控制运算单元(8)被包含在一个微处理器(16)内，所说的微处理器(16)进一步包含有输入键盘(14)和设定显示器(15)。

6.如权利要求4所述的八音琴音板调音装置，其特征在于：所述的传感器是磁阻式传感器，它包含有铁质基台，在其上固定有一片被校音的音板，在基台的下底有一向前延伸的磁轭，磁轭延伸到与音板前端头与音齿相对应的位置开始上翘，二者相互迎合但保留一定的间隙，在所述的磁轭与所述的基座之间夹有一块具有恒定磁势的永磁体，所述的被校音齿参与磁路，磁路通过空气隙被闭合，在所述的磁轭上套有电磁线圈。

7.如权利要求4所述的八音琴音板调音装置，其特征在于：所述的传感器是霍尔测振传感器，它被布置在音齿前端的前方，传感器的传感平板与音齿的纵长方向轴线呈相互垂直的几何关系。

8.如权利要求4所述的八音琴音板调音装置，其特征在于：所述的传感器是涡流传感器，它是一个圈数少而线径粗的线圈，所述的线圈内通有高频交变恒幅电流，它被布置在位于被校音齿下方的相应位置上。

9.如权利要求4所述的八音琴音板调音装置，其特征在于：所述的金属去除加工的执行器是一个微型的流通着电解液的空心电极，其空心截面的宽度尺寸与被校音齿的宽度大体相等。

10.如权利要求4所述的八音琴音板调音装置，其特征在于：所述的金属去除加工的执行器是一个复合联动机构，它包含有按控制运算单元送来的当量脉冲数来确定转动角度范围的驱动步进电机和由步进电机的转角来确定平移移距的滑板，在所述的滑板上固定有带铲刮刀具的曲柄连杆机构。

11.如权利要求4所述的八音琴音板调音装置，其特征在于：所述的激振器(12)包含有电磁阀和压缩空气导气管(28)，所述的导气管(28)的喷口对准被校音齿(1a)。

12.如权利要求4所述的八音琴音板调音装置，其特征在于：所述的激振器(12)是一个电磁铁吸引装置，它包含有铁芯(22)和电磁线圈(23)。

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