CN106251848A - 一种钢琴弹奏音准的检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢琴弹奏音准的检测装置，包括按压传感器组件，总线电路板、数据处理装置、电源与电气线缆，所述按压传感器组件设置在钢琴键本体上表面或者钢琴键本体下方，所述按压传感器组件由88个按压传感器组成，所述按压传感器组件连接到总线电路板上，所述总线电路板通过电气线缆连接到数据处理装置，所述数据处理装置负责处理按压传感器组件的信号，所述电源负责整个检测装置的供电。本发明的钢琴弹奏音准检测装置通过设置按压传感器组件，可以检测出钢琴弹奏时哪个琴键被按下以及按下的力度大小等级，通过数据处理装置对传感器组件进行数据采集与分析处理，可以对钢琴弹奏时的音准进行准确识别。

Description

一种钢琴弹奏音准的检测装置
技术领域
本发明涉及钢琴弹奏教学领域，尤其涉及一种钢琴弹奏音准的检测装置。
背景技术
钢琴是一种源自西洋古典音乐的键盘乐器。音域范围广，从A2(27.5Hz)至c5(4186Hz)，几乎包括了乐音体系中的全部乐音。钢琴普遍用于独奏、重奏、伴奏等演出，作曲和排练音乐十分方便。演奏者通过按下键盘上的琴键，牵动钢琴里面包着绒毡的小木槌，继而敲击钢丝弦发出声音。钢琴因为它宽广的音域，绝美的音色，被称为乐器之王，与小提琴、古典吉他并称为世界三大乐器。
钢琴是由键盘、弦列、共鸣板、支撑结构、踏脚机械系统和琴壳等部件的近万个零件组合而成，它的结构精密。钢琴的发音体是琴弦，钢琴是通过键盘的杠杆作用，将演奏者手指触键的能量传送给联动杠杆，再由联动杠杆在上升的同时，以推杆顶起小锤下方的凸轮，进而推动小锤借惯性冲力击弦，琴弦在小锤的力的作用下振动而发音。
钢琴是一种十二平均律制的乐器，其八度的音程(二倍频程)按频率等比例地分成十二等份，每一等份称为一个半音，即小二度。一个大二度则是两等份。半音是十二平均律组织中最小的音高距离。国际标准音规定，钢琴的a1(小字一组的a音，对应钢琴键是49A)的频率是为440Hz；又规定每相邻半音的频率比值为根据这一规定，就可以算出钢琴上88个琴键音(52个白键，36个黑键)的标准频率。
在目前的钢琴教育及学习过程中，被最广泛运用的传统钢琴(区别于电子琴、电钢琴等)是一种纯机械结构装置，不能在演奏者弹奏的过程中采集音准的数据，来对演奏者的演奏进行对比和分析，无法实现标准化、精细化和智能数字化的教学。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种钢琴弹奏音准的检测装置。
为解决以上问题，本发明的解决方案是一种钢琴弹奏音准的检测装置，包括按压传感器组件，总线电路板、数据处理装置、电源与电气线缆，所述按压传感器组件设置在钢琴键本体上表面或者钢琴键本体下方，所述按压传感器组件由88个按压传感器组成，所述按压传感器组件连接到总线电路板上，所述总线电路板通过电气线缆连接到数据处理装置，所述数据处理装置负责处理按压传感器组件的信号，所述电源负责整个检测装置的供电。
作为进一步的改进，所述按压传感器组件设置在钢琴键本体下方，所述钢琴键本体下方具体为钢琴键本体下表面，以实时检测钢琴弹奏的音准。
作为另一种的改进，所述按压传感器组件设置在钢琴键本体下方，所述钢琴键本体下方具体为钢琴键本体下方的前挡部件上，以实时检测钢琴弹奏的音准。
作为进一步的改进，所述按压传感器为单个轻触式薄膜开关。
作为进一步的改进，所述按压传感器由多个轻触式薄膜开关构成。
作为进一步的改进，所述按压传感器为单个薄膜式压力传感器。
作为进一步的改进，还包括通信装置，所述通信装置采用无线或有线通信，所述通信装置为集成在数据处理装置内的功能模块。
作为另一种的改进，还包括通信装置，所述通信装置采用无线或有线通信，所述通信装置为独立部件与数据处理装置连通。
作为进一步的改进，所述电源是普通干电池或可重复充电的电池或外接电源。
从以上描述可以看出，本发明具有以下优点：
本发明的钢琴弹奏音准检测装置通过设置按压传感器组件，可以检测出钢琴弹奏时哪个琴键被按下以及按下的力度大小等级，通过数据处理装置对传感器组件进行数据采集与分析处理，可以对钢琴弹奏时的音准进行准确识别。
附图说明
图1为本发明的传感器组件设置在钢琴键表面的结构示意图；
图2为本发明的传感器组件设置在钢琴键下方的结构示意图；
图3为本发明的传感器组件设置在钢琴键下方具体安装位置的结构示意图；
附图标记：1、按压传感器组件，2、总线电路板，3、数据处理装置，4、通信装置，5、电源，6、电气线缆，7、钢琴键本体，8、前挡部件，9、垫圈部件，10、扁销部件。
具体实施方式
结合图1，详细说明本发明的第一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
如图1所示，一种钢琴弹奏音准的检测装置，包括按压传感器组件1，总线电路板2、数据处理装置3、电源5与电气线缆6，所述按压传感器组件1设置在钢琴键本体7上表面，所述按压传感器组件1由88个按压传感器组成，所述按压传感器组件1连接到总线电路板2上，所述总线电路板2通过电气线缆6连接到数据处理装置3，所述数据处理装置3负责处理按压传感器组件1的信号，所述电源5负责整个检测装置的供电。
如图1所示为按压传感器组件1设置在钢琴键本体7上表面，按压传感器的大小形状与钢琴键本体7的尺寸基本一致并稍小一点，这样有利于安装贴合。
更具体地，所述按压传感器可以是单个轻触式薄膜开关。
更具体地，所述按压传感器可以是单个薄膜式压力传感器。
更具体地，总线电路板2用于连接各按压传感器和数据处理装置3，采用连接导线或柔性电路板，设置有与各部件连接的电气接口。
更具体地，数据处理装置3包括传感器信号调理电路和处理器电路，负责实时将传感器装置中各类传感器信号转换成对应的数据信息，然后通过通信装置4将数据实时发送给外部设备中定制的应用软件，应用软件根据需要进一步对采集到的数据作相关处理和应用。
更具体地，还包括通信装置4，所述通信装置4采用无线或有线通信，所述通信装置4可以为集成在数据处理装置3内的功能模块，也可以作为独立部件，并与数据处理装置3连通。
更具体地，所述电源5是普通干电池或可重复充电的电池或外接电源，负责给整个装置提供稳定可靠的工作电源。
结合图2、图3，详细说明本发明的第二个和第三个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
如图2、图3所示，按压传感器组件1设置在钢琴键本体7下方，根据行业标准文件QB/T 2444-2010中规定的钢琴组成零部件尺寸和形状，为了能让扁销部件10正常嵌入到钢琴键本体7中，所以按压传感器的形状是一个圆环，大小尺寸和垫圈部件9相同。
如图3所示，第二个具体实施例为所述按压传感器组件1设置在钢琴键本体7下方，所述钢琴键本体7下方具体为钢琴键本体7下表面(即图示钢琴键本体7下表面的阴影部分)；第三个具体实施例为所述按压传感器组件1设置在钢琴键本体7下方的前挡部件8上(即图示前挡部件8上表面的阴影部分)，以实时检测钢琴弹奏的音准。
更具体地，所述按压传感器可以是单个轻触式薄膜开关。
更具体地，所述按压传感器可以是单个薄膜式压力传感器。
更具体地，所述按压传感器可以由多个轻触式薄膜开关构成。
根据按压传感器的安装位置不同以及需要实现的功能不同，按压传感器分为三种类型：
1、如果只需要检测是哪一个钢琴键被按下，则只需要单个轻触式薄膜开关构成即可，此时按压传感器可安装在钢琴键本体7上表面或钢琴键本体7下表面或钢琴键本体7下方的前挡部件8上；
2、如果在确认哪一个钢琴键被按下的同时还需要知道按压力度，则需要将单个轻触式薄膜开关换成单个薄膜式压力传感器，此时按压传感器可安装在钢琴键本体7上表面或钢琴键本体7下表面或钢琴键本体7下方的前挡部件8上；
3、考虑到单个轻触式薄膜开关无法检测力度和薄膜式压力传感器价格昂贵的问题，本发明还设计了另外一种替代方案，即用多个轻触式薄膜开关代替单个轻触式薄膜开关或单个薄膜式压力传感器，实现了既能检测按压力度，同时价格又合适，适用于大规模生产。基于钢琴键的运动符合杠杆原理，所以在钢琴键按下时钢琴键本体7存在一定的倾斜角度。利用这个倾斜角度，将钢琴弹奏力度的大小不同与钢琴键本体7与垫圈部件9受力后接触面积的大小不同进行一一对应，力度小则接触面积小，反之，力度大则接触面积大。利用这个简单的对应关系，可以将单个轻触式薄膜开关或单个薄膜式压力传感器改换成多个轻触式薄膜开关，钢琴键本体7与垫圈部件9的接触面积小的时候被按下的薄膜开关数量就少，反之，接触面积大的时候被按下的薄膜开关数量就多。虽然这种方式不能检测出连续性的力度值，但是可以通过软件算法的配合检测出分段的力度值，既实现了钢琴弹奏力度等级的检测，同时又大大降低了生产成本。此时按压传感器可安装在钢琴键本体7下表面或钢琴键本体7下方的前挡部件8上。
综上所述，本发明的钢琴弹奏音准检测装置通过设置按压传感器组件，可以检测出钢琴弹奏时哪个琴键被按下以及按下的力度大小等级，通过数据处理装置对传感器组件进行数据采集与分析处理，可以对钢琴弹奏时的音准进行准确识别。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果，但都在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢琴弹奏音准的检测装置，其特征在于：包括按压传感器组件(1)，总线电路板(2)、数据处理装置(3)、电源(5)与电气线缆(6)，所述按压传感器组件(1)设置在钢琴键本体(7)上表面或者钢琴键本体(7)下方，所述按压传感器组件(1)由88个按压传感器组成，所述按压传感器组件(1)连接到总线电路板(2)上，所述总线电路板(2)通过电气线缆(6)连接到数据处理装置(3)，所述数据处理装置(3)负责处理按压传感器组件(1)的信号，所述电源(5)负责整个检测装置的供电。
2.根据权利要求1所述的钢琴弹奏音准的检测装置，其特征在于：所述按压传感器组件(1)设置在钢琴键本体(7)下方，所述钢琴键本体(7)下方具体为钢琴键本体(7)下表面，以实时检测钢琴弹奏的音准。
3.根据权利要求1所述的钢琴弹奏音准的检测装置，其特征在于：所述按压传感器组件(1)设置在钢琴键本体(7)下方，所述钢琴键本体(7)下方具体为钢琴键本体(7)下方的前挡部件(8)上，以实时检测钢琴弹奏的音准。
4.根据权利要求1所述的钢琴弹奏音准的检测装置，其特征在于：所述按压传感器为单个轻触式薄膜开关。
5.根据权利要求1所述的钢琴弹奏音准的检测装置，其特征在于：所述按压传感器由多个轻触式薄膜开关构成。
6.根据权利要求1所述的钢琴弹奏音准的检测装置，其特征在于：所述按压传感器为单个薄膜式压力传感器。
7.根据权利要求1所述的钢琴弹奏音准的检测装置，其特征在于：还包括通信装置(4)，所述通信装置(4)采用无线或有线通信，所述通信装置(4)为集成在数据处理装置(3)内的功能模块。
8.根据权利要求1所述的钢琴弹奏音准的检测装置，其特征在于：还包括通信装置(4)，所述通信装置(4)采用无线或有线通信，所述通信装置(4)为独立部件与数据处理装置(3)连通。
9.根据权利要求1所述的钢琴弹奏音准的检测装置，其特征在于：所述电源(5)是普通干电池或可重复充电的电池或外接电源。
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