CN104575450A - 钢琴琴键下沉负荷的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢琴琴键下沉负荷的测量方法，其包括：在钢琴的高中音琴弦排列区的一端设置光发射装置，在该区的同一端或另一端设置光接收装置，使得当该区的任一琴槌由未击打变为击打琴弦状态时，光接收装置由接收不到变为能接收到光发射装置所发出的光，或者由能接收到变为接收不到光发射装置所发出的光；在钢琴的低音琴弦排列区附近设置拾音装置，使得当该区的任一琴槌轻微击打琴弦时，拾音装置可检测到该琴弦振动所发出的声音；踩下钢琴延音踏板，并在待测琴键的前端逐渐增放砝码，直到所述光接收装置产生的电信号发生改变或所述拾音装置产生电信号为止，此时，该待测琴键上的砝码的总重量即为该琴键的下沉负荷值。方法精确且效率高。

Description

钢琴琴键下沉负荷的测量方法

技术领域

本发明涉及钢琴调试领域，具体说，涉及一种钢琴琴键下沉负荷的测量方法。

背景技术

钢琴是一种常见的键盘乐器，一般包括88个顺序排列的琴键。这些琴键通过钢琴内的击弦机构分别与相应的琴槌连接，当弹奏者按下某个琴键时，击弦机构就会牵动与该琴键相应的琴槌，使其击打相应的琴弦，从而发出声音。图1是侧视示意图，示出了钢琴中琴键、琴槌和琴弦的关系。如图1所示，琴键10通过击弦机构20与琴槌30连接，琴槌30与琴弦40相隔一定的距离。当弹奏者按下琴键10(如琴键10上方的箭头所示)时，击弦机构20带动琴槌30转动(如琴槌30右侧的箭头所示)，使琴槌30击打与之相对的琴弦40，从而发出与该琴键10对应的声音。

按下琴键10使琴槌30击打琴弦40所需要的最小的力称为钢琴的琴键下沉负荷。钢琴的琴键下沉负荷对弹奏者的影响重大。当琴键下沉负荷较小时，有基础的钢琴弹奏者会感觉触键缺少力度，难以表达出乐曲的强弱层次，而当琴键下沉负荷较大时，容易使弹奏者感到疲劳，甚至会影响弹奏者(特别是少年儿童弹奏者)的手指健康。为此，钢琴国家标准GB/T 10159-2008规定，当立式琴键下沉负荷小于0.39N或大于0.74N、三角钢琴琴键下沉负荷小于0.45N或大于0.85N时，即判定琴键不合格。

琴键下沉负荷的传统测量方法如下：踩下延音踏板，在待测琴键的前端逐渐增放砝码，直到该琴键匀速下沉、与该琴键相连的琴槌轻微击打相应的琴弦发出声音为止。此时，该待测琴键上的砝码的总重量即为该琴键的下沉负荷。

琴键下沉负荷的传统测量方法依赖于调琴师的耳力。而调琴师的耳力是因人而异的。另外，人耳对于高音和低音的灵敏度也是不一样的，而且环境噪音会影响调琴师对于琴音的捕捉。因此，基于人耳倾听琴音来判断琴槌是否轻微击打琴弦的传统方法在测量琴键下沉负荷时存在一定误差，而且会使调琴师比较疲劳、测量速度较慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢琴琴键下沉负荷的测量方法，该方法利用光电装置和声学装置取代人耳来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻，不仅可以提高琴键下沉负荷的测量精度，而且可以提高测量效率。

为了实现上述目的，在本发明的一个方面，提供一种钢琴琴键下沉负荷的测量方法，其包括：在钢琴的高音或中音琴弦排列区的一端设置光发射装置，在该琴弦排列区的同一端设置光接收装置，使得当该琴弦排列区所对应的琴槌排列区中的任一琴槌未击打该琴槌所对应的琴弦时，所述光接收装置接收不到由所述光发射装置发出的光，而当该琴槌击打其所对应的琴弦时，所述光接收装置可接收到由所述光发射装置发出以及由该琴槌反射的光，并产生相应的电信号；在钢琴的低音琴弦排列区附近设置拾音装置，使得当该琴弦排列区所对应的琴槌排列区中的任一琴槌轻微击打该琴槌所对应的琴弦时，所述拾音装置可检测到该琴弦振动所发出的声音，并产生相应的电信号；踩下钢琴延音踏板，并在待测琴键的前端逐渐增放砝码，直到所述光接收装置产生电信号或所述拾音装置产生电信号为止，此时，该待测琴键上的砝码的总重量即为该琴键的下沉负荷值。

优选地，所述光发射装置与所述光接收装置可以集成在一起。

在本发明的另一个方面，提供一种钢琴琴键下沉负荷的测量方法，其包括：在钢琴的高音或中音琴弦排列区的一端设置光发射装置，在该琴弦排列区的另一端设置光接收装置，使得当该琴弦排列区所对应的琴槌排列区中的任一琴槌未击打该琴槌所对应的琴弦时，所述光接收装置可接收到由所述光发射装置发出的光，并产生相应的电信号，而当该琴槌击打其所对应的琴弦时，所述光接收装置接收不到由所述光发射装置发出的光，从而使所述电信号消失；在钢琴的低音琴弦排列区附近设置拾音装置，使得当该琴弦排列区所对应的琴槌排列区中的任一琴槌轻微击打该琴槌所对应的琴弦时，所述拾音装置可检测到该琴弦振动所发出的声音，并产生相应的电信号；踩下钢琴延音踏板，并在待测琴键的前端逐渐增放砝码，直到所述光接收装置所产生的电信号消失或所述拾音装置产生电信号为止，此时，该待测琴键上的砝码的总重量即为该琴键的下沉负荷值。

优选地，所述拾音装置可以包括：拾音头，用于接收琴弦振动所发出的声音，并产生相应的电信号；放大电路，用于对所述拾音头产生的电信号进行放大；比较电路，用于将所述放大电路输出的信号与预定阈值进行比较，并在所述放大电路输出的信号大于该预定阈值时，输出表征检测到琴弦振动所发出的声音的信号。

从上面的描述和实践可知，在本发明中，根据钢琴的结构特点和声学规律，在测量高音或中音区中的琴键的下沉负荷时，采用光电装置来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻，而在测量低音区中的琴键的下沉负荷时，采用声学装置来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻，从而最大限度地提高琴键下沉负荷的测量精度。具体说，钢琴中高音和中音区的琴弦因其所在的背板弧度很小而排列得很平直，而且高音或中音区的琴弦在受到轻微击打时所发出的声音不易被人耳或声学设备检测到，因此，在高音或中音区采用光电装置来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻可以提高高音或中音区琴键的下沉负荷的测量精度。另一方面，钢琴低音区的琴弦往往因其所在的背板曲面不规则而排列得不是非常平直，而且低音区的琴弦在受到轻微击打时所发出的声音很容易被人耳或声学设备检测到，因此，在低音区采用声学装置来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻可以保证低音区琴键的下沉负荷的测量精度。另外，利用光电装置和声学装置取代人耳来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻，可以大大提高测量效率，减小调琴师的疲劳。

附图说明

图1为侧视示意图，示出了钢琴中琴键、琴槌和琴弦的关系；

图2为流程图，示出了本发明的第一实施例所述的钢琴琴键下沉负荷的测量方法；

图3a和图3b为示意图，示出了本发明的第一实施例中在高音区或中音区判断琴槌轻微击打琴弦的过程；

图4为示意图，示出了本发明的第一实施例中在低音区判断琴槌轻微击打琴弦的过程；

图5为流程图，示出了本发明的第二实施例所述的钢琴琴键下沉负荷的测量方法；

图6a和图6b为示意图，示出了本发明的第二实施例中在高音区或中音区判断琴槌轻微击打琴弦的过程。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的钢琴琴键下沉负荷的测量方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

图2为示意图，示出了本发明的第一实施例所述的钢琴琴键下沉负荷的测量方法。图3a和图3b为示意图，示出了第一实施例中在高音区或中音区判断琴槌轻微击打琴弦的过程；图4为示意图，示出了第一实施例中在低音区判断琴槌轻微击打琴弦的过程。参照图2，本发明的第一实施例所述的钢琴琴键下沉负荷的测量方法包括以下步骤。

在步骤S11中，如图3a和图3b所示，在钢琴的高音或中音琴弦排列区4的一端设置光发射装置50a，在该琴弦排列区4的同一端设置光接收装置50b，使得当琴弦排列区4所对应的琴槌排列区3中的任一琴槌30未击打该琴槌30所对应的琴弦40时，光接收装置50b接收不到由光发射装置50a发出的光51(如图3a所示)，而当琴槌30击打其所对应的琴弦40时，光接收装置50b可以接收到由光发射装置50a发出以及由琴槌30反射的光51(如图3b所示)，并产生相应的电信号。为此，光发射装置50a和光接收装置50b的设置要使得光发射装置50a所发出的光51贴着琴弦的排列面传播，并且光发射装置50a发出的光束要足够细，以提高测量精度。

这里，可以根据光发射装置50a和光接收装置50b的有效工作范围来确定琴弦排列区4和琴槌排列区3的宽度，琴弦排列区4可以包括高音区或中音区中的所有琴弦，也可以只包括高音区或中音区中的一部分琴弦。在后一种情况下，可以通过设置多套光发射装置50a和光接收装置50b或通过移动所述光发射装置50a和光接收装置50b来覆盖整个高音区和中音区的琴弦。

优选地，光发射装置50a与光接收装置50b可以集成在一起。

在步骤S12中，如图4所示，在钢琴的低音琴弦排列区4’附近设置拾音装置60，当琴弦排列区4’所对应的琴槌排列区3’中的任一琴槌30’轻微击打琴槌30’所对应的琴弦40’时，拾音装置60可以检测到琴弦40’振动所发出的声音，并产生相应的电信号。具体地，拾音装置60可以设置在低音区震动的最强点附近。

拾音装置60可以包括：拾音头61、放大电路62以及比较电路63。其中，拾音头61可以使用例如驻极体麦克风，用于接收琴弦振动所发出的声音，并产生相应的电信号。可以将拾音头61贴在钢琴的背板上，并放置在低音区震动的最强点附近。放大电路62用于对拾音头61产生的电信号进行放大。比较电路63用于将放大电路62输出的信号与预定阈值进行比较，并在放大电路62输出的信号大于该预定阈值时，输出表征检测到琴弦振动所发出的声音的信号，如果放大电路62输出的信号小于该预定阈值，则认为是外界噪声。

上述步骤S11和S12可以同时进行，也可以依次进行，并且两者的顺序可以交换。

然后，参看图2，在步骤S13中，踩下延音踏板，并在待测琴键的前端放置初始砝码。在钢琴国家标准中，当立式钢琴琴键下沉负荷小于0.39N或大于0.74N、三角钢琴琴键下沉负荷小于0.45N或大于0.85N时，即判定琴键不合格。因此，初始时所放置的砝码应当小于39克(1克砝码的重量为1克力，约为0.01N)。可以选择较轻的初始砝码，使得将初始砝码放置在待测琴键上时，不会将该琴键压下。

接着，在步骤S14中，判断光接收装置50b是否产生电信号或者拾音装置60是否产生电信号。若判断结果为否，则执行步骤S15，增加砝码重量，并返回步骤S14。这里，增加的砝码的重量可以为测量精度，例如，若测量精度为1克力(约等于0.01N)，则增加的砝码的重量为1克力。另一方面，若判断结果为是，即若光接收装置50b产生了电信号，或者若拾音装置60产生了电信号，则说明与待测琴键相连的琴槌击打了其所对应的琴弦，那么，执行步骤S16，记录下此时该待测琴键上的砝码的总重量，即得到待测琴键的下沉负荷值。

应该注意，上述步骤S13-S16也可以通过更快的方式来完成。例如，对于某时刻在待测琴键上放置的砝码，若光接收装置50b产生了电信号或者拾音装置60产生了电信号，则减小砝码的重量，若光接收装置50b没有产生电信号或者拾音装置60没有产生电信号，则增加砝码的重量，直到对于某时刻在待测钢琴上放置的砝码来说，再增加一个最小的砝码(该砝码为测量精度，例如1克力)则光接收装置50b产生了电信号或者拾音装置60产生了电信号，或者再减小一个最小的砝码(该砝码为测量精度，例如1克力)则光接收装置50b没有产生电信号或者拾音装置60没有产生电信号为止。这些不同的放置砝码的方法本质上是等价的，因此都落入本发明的保护范围中。

图5为流程图，示出了本发明的第二实施例所述的钢琴琴键下沉负荷的测量方法。图6a和图6b为示意图，示出了本发明的第二实施例中在高音区或中音区判断琴槌轻微击打琴弦的过程。参照图5，本发明的第二实施例所述的钢琴琴键下沉负荷的测量方法包括以下步骤。

在步骤S21中，如图6a和图6b所示，在钢琴的高音或中音琴弦排列区4的一端设置光发射装置50a，在琴弦排列区4的另一端设置光接收装置50b，使得当琴弦排列区4所对应的琴槌排列区3中的任一琴槌30未击打该琴槌30所对应的琴弦40时，光接收装置50b可接收到由光发射装置50a发出的光51(如图6a所示)，并产生相应的电信号，而当琴槌30击打其所对应的琴弦40时，琴槌30会挡住光51的传播线路，使光接收装置50b接收不到由光发射装置50a发出的光51(如图6b所示)，从而使所述电信号消失。为此，光发射装置50a和光接收装置50b的设置要使得光发射装置50a所发出的光51贴着琴弦的排列面传播，并且光发射装置50a发出的光束要足够细，以提高测量精度。

接着，在步骤S22中，在钢琴的低音琴弦排列区4’附近设置拾音装置60。步骤S22与第一实施例中的步骤S12相同，这里不再赘述。

之后，在步骤S23中，踩下延音踏板，并在待测琴键的前端放置初始砝码。在步骤S24中，判断光接收装置50b所产生的电信号是否消失或者拾音装置60是否产生电信号。若判断结果为否，则执行步骤S25，增加砝码重量，并返回步骤S24；若判断结果为是，即光接收装置50b所产生的电信号消失，或者拾音装置60产生电信号，则说明与待测琴键相连的琴槌30击打了其所对应的琴弦40，那么，执行步骤S26，记录下此时该待测琴键上的砝码的总重量，即得到待测琴键的下沉负荷值。

从上面的描述和实践可知，在本发明中，根据钢琴的结构特点和声学规律，在测量高音或中音区中的琴键的下沉负荷时，采用光电装置来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻，而在测量低音区中的琴键的下沉负荷时，采用声学装置来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻，从而最大限度地提高琴键下沉负荷的测量精度。具体说，钢琴中高音和中音区的琴弦因其所在的背板弧度很小而排列得很平直，而且高音或中音区的琴弦在受到轻微击打时所发出的声音不易被人耳或声学设备检测到，因此，在高音或中音区采用光电装置来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻可以提高高音或中音区琴键的下沉负荷的测量精度。另一方面，钢琴中低音区的琴弦往往因其所在的背板曲面不规则而排列得不是非常平直，而且低音区的琴弦在受到轻微击打时所发出的声音很容易被人耳或声学设备检测到，因此，在低音区采用声学装置来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻可以保证低音区琴键的下沉负荷的测量精度。另外，利用光电装置和声学装置取代人耳来判断琴槌轻微击打琴弦的时刻，可以大大提高测量效率，减小调琴师的疲劳。

本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的钢琴琴键下沉负荷的测量方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进和组合。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (4)

1.一种钢琴琴键下沉负荷的测量方法，该方法包括：

在钢琴的高音或中音琴弦排列区的一端设置光发射装置，在该琴弦排列区的同一端设置光接收装置，使得当该琴弦排列区所对应的琴槌排列区中的任一琴槌未击打该琴槌所对应的琴弦时，所述光接收装置接收不到由所述光发射装置发出的光，而当该琴槌击打其所对应的琴弦时，所述光接收装置可接收到由所述光发射装置发出以及由该琴槌反射的光，并产生相应的电信号；

在钢琴的低音琴弦排列区附近设置拾音装置，使得当该琴弦排列区所对应的琴槌排列区中的任一琴槌轻微击打该琴槌所对应的琴弦时，所述拾音装置可检测到该琴弦振动所发出的声音，并产生相应的电信号；

踩下钢琴延音踏板，并在待测琴键的前端逐渐增放砝码，直到所述光接收装置产生电信号或所述拾音装置产生电信号为止，此时，该待测琴键上的砝码的总重量即为该琴键的下沉负荷值。

2.如权利要求1所述的钢琴琴键下沉负荷的测量方法，其中，

所述光发射装置与所述光接收装置集成在一起。

3.一种钢琴琴键下沉负荷的测量方法，该方法包括：

在钢琴的高音或中音琴弦排列区的一端设置光发射装置，在该琴弦排列区的另一端设置光接收装置，使得当该琴弦排列区所对应的琴槌排列区中的任一琴槌未击打该琴槌所对应的琴弦时，所述光接收装置可接收到由所述光发射装置发出的光，并产生相应的电信号，而当该琴槌击打其所对应的琴弦时，所述光接收装置接收不到由所述光发射装置发出的光，从而使所述电信号消失；

在钢琴的低音琴弦排列区附近设置拾音装置，使得当该琴弦排列区所对应的琴槌排列区中的任一琴槌轻微击打该琴槌所对应的琴弦时，所述拾音装置可检测到该琴弦振动所发出的声音，并产生相应的电信号；

踩下钢琴延音踏板，并在待测琴键的前端逐渐增放砝码，直到所述光接收装置所产生的电信号消失或所述拾音装置产生电信号为止，此时，该待测琴键上的砝码的总重量即为该琴键的下沉负荷值。

4.如权利要求1或3所述的钢琴琴键下沉负荷的测量方法，其中，所述拾音装置包括：

拾音头，用于接收琴弦振动所发出的声音，并产生相应的电信号；

放大电路，用于对所述拾音头产生的电信号进行放大；

比较电路，用于将所述放大电路输出的信号与预定阈值进行比较，并在所述放大电路输出的信号大于该预定阈值时，输出表征检测到琴弦振动所发出的声音的信号。