CN111551242A - 一种弦振动测量装置、弦乐器调音装置和调音方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种弦振动测量装置、弦乐器调音装置和调音方法，其中弦振动测量装置包括：投光部，用于发出检测光；反射部，用于反射检测光；受光部，用于接收所述反射部反射的检测光，并将光信号转化为电信号；处理部，用于根据所述电信号计算弦的振动频率；所述投光部和所述受光部相邻设置在弦的同一侧；所述投光部和所述反射部分别设置在弦的两侧。本弦振动测量装置、弦乐器调音装置和调音方法，由于是直接测量弦的振动频率，避免了利用拾音器采集声音的传统方案中，环境杂音的干扰；另一方面，由于是非接触式的测量，避免了利用振动传感器采集弦振动的传统方案中，接触测量对弦振动的影响。
Description
技术领域
本发明涉及调音技术领域，尤其涉及一种弦振动测量装置、弦乐器调音装置和调音方法。
背景技术
弦乐器是通过弦的振动发出声音的，弦的振动频率即为弦音的频率。例如小提琴有4根弦，每根弦有各自特定的声调，对应不同的振动频率。在演奏弦乐器之前，经常需要调音，即通过调节弦的紧绷度来调节弦的振动频率。
在调音过程中，需要实时检测弦的振动频率，一般会用到调音器。传统的调音器方案有几种：一种是通过拾音器非接触地采集弦音，通过音频信号处理得出弦音的频率；另一种是采用振动传感器接触式地采集弦振动信号，进而检测出弦音的频率。
第一种容易受到环境杂音的干扰，例如旁边说话声，或别的乐器的声音都会影响频率检测结果；第二种则容易受到乐器的其它部位振动带来的干扰，另外，由于是接触式测量，其对弦音会有影响。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种弦振动测量装置、弦乐器调音装置和调音方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种弦振动测量装置，包括：
投光部，用于发出检测光；
反射部，用于反射检测光；
受光部，用于接收所述反射部反射的检测光，并将光信号转化为电信号；
处理部，用于根据所述电信号计算弦的振动频率；
所述投光部和所述受光部相邻设置在弦的同一侧；所述投光部和所述反射部分别设置在弦的两侧。
优选的，所述投光部设置有光束调节部件；
所述光束调节部件用于调节所述检测光的光束发散角和/或光束宽度。
优选的，所述光束调节部件为透镜和/或光阑。
优选的，所述投光部设置有光源；
所述光源为激光和/或LED光源。
优选的，所述受光部设置有受光元件；
所述受光元件为光电二极管、光电三极管、光电池中的一种或多种。
优选的，所述反射部设置有回归反射元件。
本发明还提出了一种弦乐器调音装置，包括显示部和上述任一项所述的弦振动测量装置；
所述显示部与所述弦振动测量装置的处理部连接，用于显示所述振动频率。
优选的，还设置有隔振部件；
所述弦振动测量装置和显示部通过所述隔振部件安装在弦乐器上。
本发明还提出了一种弦乐器调音方法，通过上述弦乐器调音装置进行调音。
优选的，所述弦乐器调音装置还设置有隔振部件；
所述弦振动测量装置和显示部通过所述隔振部件安装在弦乐器上。
本发明提出的弦振动测量装置、弦乐器调音装置和调音方法，采用光学的方法非接触的测量弦的振动频率，即用投光部向弦发出检测光，用反射部将检测光原路反射回去，弦的振动会改变其对光路的遮挡程度，从而对检测光的反射能量进行调制，相应的，受光部输出的电信号也被弦的振动调制周期变化的信号。处理部对该周期信号进行处理和分析，即可得出该周期信号的频率，该频率即为弦振动的频率。由于是直接测量弦的振动频率，避免了利用拾音器采集声音的传统方案中，环境杂音的干扰；另一方面，由于是非接触式的测量，避免了利用振动传感器采集弦振动的传统方案中，接触测量对弦振动的影响。
附图说明
图1为本发明实施例提出的弦振动测量装置的光束调节部件的结构示意图；
图2为本发明实施例提出的弦振动测量装置的结构示意图；
图3为本发明又一实施例提出的弦振动测量装置的投光部的结构示意图；
图4为本发明实施例提出的弦乐器调音装置的结构示意图；
图中：1、乐器本体，2、弦，3、投光部，4、受光部，5、处理部，6、反射部，7、隔振部件，8、支架，31、光源，32、光束调节部件，321、透镜，322、光阑。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种弦振动测量装置，包括：
投光部3，用于发出检测光；
反射部6，用于反射检测光；
受光部4，用于接收所述反射部反射的检测光，并将光信号转化为电信号；
处理部5，用于根据所述电信号计算弦的振动频率；
所述投光部3和所述受光部4相邻设置在弦2的同一侧；所述投光部3和所述反射部6分别设置在弦2的两侧。
本发明提出的弦振动测量装置，采用光学的方法非接触的测量弦的振动频率，即用投光部向弦发出检测光，用反射部将检测光原路反射回去，弦的振动会改变其对光路的遮挡程度，从而对检测光的反射能量进行调制，相应的，受光部输出的电信号也被弦的振动调制周期变化的信号。处理部对该周期信号进行处理和分析，即可得出该周期信号的频率，该频率即为弦振动的频率。由于是直接测量弦的振动频率，避免了利用拾音器采集声音的传统方案中，环境杂音的干扰；另一方面，由于是非接触式的测量，避免了利用振动传感器采集弦振动的传统方案中，接触测量对弦振动的影响；反射部包含回归反射元件，检测光不需要垂直于反射部表面入射，使用过程中操作方便。
在本发明的一个优选实施例中，所述投光部设置有光束调节部件；
所述光束调节部件用于调节所述检测光的光束发散角和/或光束宽度。
本申请中，为了便于进行弦的振动测量，可以在投光部设置光束调节部件，光束调节部件用于调节检测光的发散角和光束宽度中的至少一种。
举例来说，光束调节部件为透镜，通过透镜折射，可以调节检测光的发散角。
当光束调节部件为为光阑时，可以约束光束的宽度。
如图1所示，本申请中，光束调节部件32同时包括透镜321和光阑322，检测光通过透镜321改变发散角，通过光阑322改变了光束宽度。
在本发明的一个优选实施例中，所述投光部3设置有光源31；
所述光源31为激光和/或LED光源。
在本发明的一个优选实施例中，所述受光部设置有受光元件；
所述受光元件为光电二极管、光电三极管、光电池中的一种或多种。
本实施例中，受光部的作用是接收检测光，将其转换为电信号供处理部处理，因此其需要受光元件。
具体的，受光元件可以为光电二极管、光电三极管、光电池中的一种或多种。
在本发明的一个优选实施例中，反射部设置有回归反射元件。
本申请中，反射部的作用是将检测光反射至受光部供受光部检测，因此其应当为反射率较高的材质。
回归反射元件具有把不同方向的入射光向原方向反射的能力，使用回归反射元件时，无需将投光部与反射部垂直以便于光线反射至受光部，操作方便。
如图2所示，本发明实施例提供了一种弦振动测量装置，包括：
投光部3，用于发出检测光；
反射部6安装在乐器本体1上，用于反射检测光；
受光部4，用于接收所述反射部反射的检测光，并将光信号转化为电信号；
处理部5，用于根据所述电信号计算弦的振动频率；
所述投光部3和所述受光部4相邻设置在弦2的同一侧；所述投光部3和所述反射部6分别设置在弦2的两侧。
反射部6与投光部近垂直设置，使得投光部发出的检测光通过反射部反射到受光部处。
如图2和图3所示，本发明实施例提供了一种弦振动测量装置，包括：
投光部3，用于发出检测光；
反射部6安装在乐器本体1上，用于反射检测光；反射部设置有回归反射元件，如
受光部4，用于接收所述反射部反射的检测光，并将光信号转化为电信号；
处理部5，用于根据所述电信号计算弦的振动频率；
所述投光部3和所述受光部4相邻设置在弦2的同一侧；所述投光部3和所述反射部6分别设置在弦2的两侧。
如果反射部采用镜面反射元件，则投光部和受光部的位置必须满足镜面反射条件，才能使大部分反射光能进入受光部，这将导致在使用过程中操作十分不便。
回归反射材料含有高折射率玻璃珠或者微晶格结构，每平方厘米的面积内排列着上千个微小单元，可将光线按原路反射回光源处，这种现象称为回归反射特性。利用回归反射元件，检测光不需要垂直于反射部表面入射。
图2中，弦未遮挡光路时，检测光照射到反射部的回归反射体上，然后被原路反射回去，进入受光部的光能量较大。
图3中，弦遮挡住光路时，检测光部分或全部光束无法照射到反射部的回归反射体上，而被弦发射至其他方向或吸收掉，反射进入受光部的光能量极少。
本发明实施例还提出了一种弦乐器调音装置，包括显示部和上述任一项所述的弦振动测量装置；
所述显示部与所述弦振动测量装置的处理部连接，用于显示所述振动频率。
具体的，处理部对周期信号进行处理和分析，即可得出周期信号的频率，该频率即为弦振动的频率，显示部显示弦振动的频率，使用人员即可根据振动频率进行调音。
如图4所示，在本发明的一个优选实施例中，弦乐器调音装置还设置有隔振部件7；
所述弦振动测量装置安装在支架8上，支架安装在弦乐器本体上，支架8与乐器本体1之间设置有隔振部件7。
具体的，在检测时，弦乐器调音装置在进行调音时，需要安装在乐器本体1上，为了避免操作时引起振动，可以设置隔振部件，隔振部件采用吸振材料，可以有效降低弦振动测量的振动对测量的影响。
本发明还提出了一种弦乐器调音方法，通过上述弦乐器调音装置进行调音。
本发明提出的弦振动测量装置、弦乐器调音装置和调音方法，采用光学的方法非接触的测量弦的振动频率，即用投光部向弦发出检测光，用反射部将检测光原路反射回去，弦的振动会改变其对光路的遮挡程度，从而对检测光的反射能量进行调制，相应的，受光部输出的电信号也被弦的振动调制周期变化的信号。处理部对该周期信号进行处理和分析，即可得出该周期信号的频率，该频率即为弦振动的频率。由于是直接测量弦的振动频率，避免了利用拾音器采集声音的传统方案中，环境杂音的干扰；另一方面，由于是非接触式的测量，避免了利用振动传感器采集弦振动的传统方案中，接触测量对弦振动的影响。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种弦振动测量装置，其特征在于，包括：
投光部，用于发出检测光；
反射部，用于反射检测光；
受光部，用于接收所述反射部反射的检测光，并将光信号转化为电信号；
处理部，用于根据所述电信号计算弦的振动频率；
所述投光部和所述受光部相邻设置在弦的同一侧；所述投光部和所述反射部分别设置在弦的两侧。
2.如权利要求1所述的弦振动测量装置，其特征在于，所述投光部设置有光束调节部件；
所述光束调节部件用于调节所述检测光的光束发散角和/或光束宽度。
3.如权利要求1所述的弦振动测量装置，其特征在于，所述光束调节部件为透镜和/或光阑。
4.如权利要求1所述的弦振动测量装置，其特征在于，所述投光部设置有光源；
所述光源为激光和/或LED光源。
5.如权利要求1所述的弦振动测量装置，其特征在于，所述受光部设置有受光元件；
所述受光元件为光电二极管、光电三极管、光电池中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的弦振动测量装置，其特征在于，所述反射部设置有回归反射元件。
7.一种弦乐器调音装置，其特征在于，包括显示部和如权利要求1-6任一项所述的弦振动测量装置；
所述显示部与所述弦振动测量装置的处理部连接，用于显示所述振动频率。
8.如权利要求7所述的弦乐器调音装置，其特征在于，还设置有隔振部件；
所述弦振动测量装置通过所述隔振部件安装在弦乐器上。
9.一种弦乐器调音方法，其特征在于，通过权利要求6所述的弦乐器调音装置进行调音。
10.如权利要求9所述的弦乐器调音方法，其特征在于，所述弦乐器调音装置还设置有隔振部件；
所述弦振动测量装置通过所述隔振部件安装在弦乐器上。
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