CN203787074U - 电子打击乐器及其非接触式传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电子打击乐器，其包括一接地的导电打击面及一非接触式传感器，该非接触式传感器包括一振荡电路，用于产生一振荡信号；一发射端，用于发射所述振荡信号而产生一交变电场，所述打击面置于交变电场中对交变电场进行扰动；一接收端，用于耦合交变电场而得到一调制信号；一解调电路，用于解调来自接收端的调制信号；以及一接口电路，用于输出解调后的信号。本实用新型所使用的传感器无需与乐器的打击面接触，不会影响乐器自身的振动性能，可大幅度提高振动检测的均匀性。而且由于采用打击面来实现载波调制，简化了传感器的电路结构、降低成本且提高抗干扰性能。同时，本实用新型还公开了一种用于上述电子打击乐器的非接触式传感器。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子打击乐器的技术领域，更具体地涉及一种电子打击乐器及其非接触式传感器。
背景技术
电子打击乐器，例如电子鼓，需要通过转换器（传感器）将打击产生的机械信号转换为电信号然而拾入音源，音源将信号转换成所需音色，再通过音箱或耳机变为人耳能听到的声音。
传统的电子打击乐器通常采用如下两种方式来实现信号转换：一种是采用以压电陶瓷为核心元件的压电传感器作为振动检测元件，其直接或间接接触于乐器的打击面，以将振动信号转换成电信号而传送至后续电路进行处理。另一种是电容式传感器，其包括两个相对应的导电电极，其中，一导电电极安装于振动面（打击面）的背面，而另一导电电极则固定于一绝缘块上，每一导电电极分别连接有通电用的导线。两导电电极通电以使两者之间充以一定电荷，振动面因打击而振动时，造成电容量的变化，从而利用电容量的变化来检测振动面所产生的振动信号。
然而，上述两种传感器均存在以下缺点：1.安装不便；2.抗干扰性能较差；3.由于传感器均需直接或间接地接触到乐器的振动面才能进行测量，而接触必然会影响乐器的振动性能，影响打击手感和振动检测的均匀性。
鉴于此，有必要提供一种可解决上述缺陷的电子打击乐器及其非接触式传感器。
实用新型内容
本实用新型所要解决的一个技术问题是提供一种方便安装、抗干扰性能较好的非接触式传感器，该非接触式传感器用于将待测面所产生的振动信号转换成电信号，其所实现的信号检测具有良好的均匀性。
本实用新型所要解决的另一个技术问题是提供一种具有非接触式传感器的电子打击乐器，该电子打击乐器所实现的信号检测具有良好的均匀性。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种非接触式传感器，其包括：一振荡电路，用于产生一振荡信号；一发射端，用于发射所述振荡信号而产生一交变电场，所述待测面置于所述交变电场中对所述交变电场进行扰动；一接收端，其用于耦合所述交变电场而得到一调制信号；一解调电路，用于解调来自所述接收端的调制信号；以及一接口电路，用于输出经解调电路解调后的信号。
优选地，所述振荡电路、解调电路及接口电路均设置在一电路板上，所述电路板上凸伸出两极板，两所述极板分别构成所述发射端和接收端。
优选地，两所述极板相互平行且其中心距离为1mm-100mm。
优选地，所述振荡信号采用频率大于2KHz的正弦波信号、三角波信号或方波信号。
为了解决上述问题，本实用新型还提供一种电子打击乐器，其包括一接地的导电打击面及一非接触式传感器，所述非接触式传感器位于所述导电打击面的下方以将导电打击面所产生的振动信号转换成电信号，所述非接触式传感器包括有：一振荡电路，用于产生一振荡信号；一发射端，用于发射所述振荡信号而产生一交变电场，所述导电打击面置于所述交变电场中对所述交变电场进行扰动；一接收端，用于耦合所述交变电场而得到一调制信号；一解调电路，用于解调来自所述接收端的调制信号；以及一接口电路，用于输出经解调电路解调后的信号。
优选地，所述导电打击面撑展在一外壳上，所述外壳为导电外壳或带有导电屏蔽层的外壳，所述非接触式传感器置于所述外壳内。
优选地，所述振荡电路、解调电路及接口电路均设置在一电路板上，所述电路板上凸伸出两极板，两所述极板分别构成所述发射端和接收端。
优选地，两所述极板相互平行且其中心距离为1mm-100mm。
优选地，所述调制信号的幅度正比于所述导电打击面与所述非接触式传感器之间的距离。
优选地，所述振荡信号采用频率大于2KHz的正弦波信号、三角波信号或方波信号。
与现有技术相比，本实用新型所提供的电子打击乐器通过一非接触式传感器来实现乐器打击信号的检测，传感器上的振荡电路产生固定频率的振荡信号并通过发射端来发射以产生交变电场，振动的打击面对电场的分布产生影响，接收端通过耦合交变电场来得到一调制信号，此信号通过放大、解调等处理，即可得到与打击面所产生的振动相对应的电信号。上述载波调制方式，可从频谱上将有用信号与背景噪声区分开来，大大提高了信噪比，具有较好的抗干扰性。而且由于该非接触式传感器无需与乐器的打击面接触，因此不会影响乐器自身的振动性能，可大幅度提高振动检测的均匀性。此外，本实用新型由于将载波调制设计为由传感器之外的打击面来实现，大大简化了传感器的电路结构、减小体积且降低成本。基于上述调制和解调方式，本实用新型可高精度、抗干扰且低成本地实现电子打击乐器的信号检测。
通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
附图说明
图1为本实用新型电子打击乐器一实施例的结构示意图。
图2为图1所示电子打击乐器中非接触式传感器的结构示意图。
图3为图1所示电子打击乐器的电路原理框图。
图4为图3所示调制电路的具体电路框图。
图5为本实用新型电子打击乐器的信号检测方法一实施例的流程图。
图6a为本实用新型电子打击乐器的信号检测方法检测中经过导电打击面的载波调制后所产生的波形图。
图6b为图6a所示信号解调后的波形图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1展示了本实用新型所提供的电子打击乐器的一实施例，下面以图1所示的电子鼓10进行说明。参照图1，所述电子鼓10包括外壳110、打击面120以及非接触式传感器130。在某些实施例中，所述打击面120通过连接件140固定并撑展在外壳110上，所述打击面120上铺设有导电网状材料而形成导电打击面120并且进行接地，该导电打击面120具有一定的介电特性，其存在会影响空间电场分布。优选地，所述外壳110采用导电材料或带有导电屏蔽层的复合材料制成而形成一屏蔽腔体150，所述非接触式传感器130置于该屏蔽腔体150内以将导电打击面120所产生的振动信号转换成电信号。由于整个腔体内部是屏蔽的，在传感器130工作过程中，可以大大地提高信号检测的信噪比以及减少乐器对外界的干扰。
参照图2和图3，本实用新型的非接触式传感器130包括一电路板130a，所述电路板上设置有振荡电路131、发射端132、接收端133、解调电路134及接口电路135。
在某些实施例中，所述振荡电路131为LC振荡电路，其用于产生一振荡信号。所述振荡电路131与所述发射端132相连以向发射端132施加振荡信号。
在某些实施例中，电路板130a上凸伸出两大致呈矩形片状结构的极板，两极板上覆盖有金属层而分别构成所述发射端132和接收端133。两所述极板相互平行且两者之间相互间隔某一距离。具体地，两极板的中心距离D1的取值范围为1mm-100mm。在本优选实施例中，该中心距离D1取值30mm以保证发射端132和接收端133具有较好的耦合强度。如图1和图2所示，所述发射端132用于发射振荡信号而在导电打击面120的下方产生一交变电场E。在导电打击面120受到外力而产生振动时，其所产生的振动信号（也即打击面所产生的振幅）将会对交变电场E产生扰动。所述接收端133通过耦合受扰动后的交变电场E来产生一经过幅度调制的调制信号，其中，调制信号的幅度正比于打击面120与传感器130之间的距离D2。当打击面120向下移动时，D2的值变小，信号幅度变小；当打击面120向上移动时，D2的值变大，信号幅度变大。
所述解调电路134用于解调来自所述接收端133的调制信号。在某些实施例中，所述解调电路134包括一低噪声前置放大电路134a、一窄带滤波器134b、一检波电路134c及一低频放大电路134d。其中，所述低噪声前置放大电路134a用于将来自接收端133的调制信号放大并尽可能引入更少的噪声；所述窄带滤波器134b用于衰减载波频段以外的噪声以提高信号的信噪比，所述检波电路134c用于提取调制信号的包络信号，其可由二极管或三极管来实现；所述低频放大电路134d用于将包络信号（对应于导电打击面120所产生的振动信号）放大。
所述接口电路135包括一电源接口、接地接口及输出接口以分别用于连接供电电源、进行接地以及输出经解调电路134解调后的信号。在某些实施例中，该接口电路135可以USB接口的方式与外部电路进行连接。
下面简单说明上述电子打击乐器实现信号检测的方法，其具体包括以下步骤：
首先，提供一振荡信号（步骤S1），该振荡信号由传感器130上的振荡电路131来提供。某些实施例所提供的振荡信号可采用频率大于2KHz的正弦波信号、三角波、方波等波形信号来实现，为了节约成本且提高抗干扰能力，某些实施例优先选择频率为1.78MHz的正弦波信号。选用该高频率的振荡信号有利于从频谱上将有用信号与背景噪声区分开来，大大提高信噪比。
采用一发射端132来发射所述振荡信号以产生一交变电场E（步骤S2），其中，发射端132由传感器130的发射极板来实现，振荡信号通过发射极板来发射以产生交变电场E。
由导电打击面120对所述交变电场E进行扰动（步骤S3）。由于导电打击面120存在一定的介电特性，其存在会影响空间电场的分布。当打击面120振动时，其与传感器130之间的距离会产生变化，从而对所在的交变电场E产生扰动，该扰动过程最终实现了对载波信号（振荡信号）的幅度调制，如图6a所示，其中曲线C1为打击面所产生的振动信号，C2为经过调制后的载波信号。
采用一接收端133来耦合所述交变电场E，从而得到一调制信号（步骤S4）。接收端133由传感器130的接收极板来实现，由于交变电场E受到了导电打击面120的扰动，接收端133耦合于交变电场E则可得到一调制信号，接收端133所得到的调制信号的幅度正比于打击面120与传感器130之间的距离，也即，当打击面120向下移动时，信号幅度变小，当打击面120向上移动时，信号幅度变大。
采用一解调电路134对所述调制信号进行解调（步骤S5）。接收端133将所接收到的调制信号发送到解调电路134进行信号处理。在该解调电路134中，将依次对调制信号进行如下处理：进行信号放大并尽可能避免引入噪声、衰减载波频段以外的噪声以提高信号的信噪比、提取调制信号的包络，最后将包络信号进行放大。经过上述解调电路134的处理，导电打击面120所产生的振动信号将被转换为相应的电信号，如图6b中的曲线C3所示。
如上所述，本实用新型所提供的电子打击乐器通过一非接触式传感器来实现乐器振动信号的检测，传感器上的振荡电路产生固定频率的振荡信号并通过发射端来发射以产生交变电场，振动的打击面对电场的分布产生影响，接收端通过耦合交变电场来得到一调制信号，此信号通过放大、解调等处理，即可得到与打击面所产生的振动相对应的电信号。上述载波调制方式，可从频谱上将有用信号与背景噪声区分开来，大大提高了信噪比，具有较好的抗干扰性。而且由于该非接触式传感器无需与乐器的打击面接触，因此不会影响乐器自身的振动性能，可大幅度提高振动检测的均匀性。此外，由于本实用新型的非接触式传感器仅将振荡电路、发射端、接收端及解调电路设计在一块电路板上，而载波调制则由传感器之外的打击面来实现，简化了传感器的电路结构、减小体积且降低成本。基于上述调制和解调方式，本实用新型可高精度、抗干扰且低成本地实现电子打击乐器的信号检测。
以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。
Claims (10)
1.一种非接触式传感器，用于将待测面所产生的振动信号转换成电信号，其特征在于，所述非接触式传感器包括：
一振荡电路，用于产生一振荡信号；
一发射端，用于发射所述振荡信号而产生一交变电场，所述待测面置于所述交变电场中对所述交变电场进行扰动；
一接收端，用于耦合所述交变电场而得到一调制信号；
一解调电路，用于解调来自所述接收端的调制信号；以及
一接口电路，用于输出经解调电路解调后的信号。
2.如权利要求1所述的非接触式传感器，其特征在于：所述振荡电路、解调电路及接口电路均设置在一电路板上，所述电路板上凸伸出两极板，两所述极板分别构成所述发射端和接收端。
3.如权利要求2所述的非接触式传感器，其特征在于：两所述极板相互平行且其中心距离为1mm-100mm。
4.如权利要求1所述的非接触式传感器，其特征在于：所述振荡信号采用频率大于2KHz的正弦波信号、三角波信号或方波信号。
5.一种电子打击乐器，其特征在于：包括一接地的导电打击面及一非接触式传感器，所述非接触式传感器位于所述导电打击面的下方以将导电打击面所产生的振动信号转换成电信号，所述非接触式传感器包括：
一振荡电路，用于产生一振荡信号；
一发射端，用于发射所述振荡信号而产生一交变电场，所述导电打击面置于所述交变电场中而对所述交变电场进行扰动；
一接收端，用于耦合所述交变电场而得到一调制信号；
一解调电路，用于解调来自所述接收端的调制信号；以及
一接口电路，用于输出经解调电路解调后的信号。
6.如权利要求5所述的电子打击乐器，其特征在于：所述导电打击面撑展在一外壳上，所述外壳为导电外壳或带有导电屏蔽层的外壳，所述非接触式传感器置于所述外壳内。
7.如权利要求5所述的电子打击乐器，其特征在于：所述振荡电路、解调电路及接口电路均设置在一电路板上，所述电路板上凸伸出两极板，两所述极板分别构成所述发射端和接收端。
8.如权利要求7所述的电子打击乐器，其特征在于：两所述极板相互平行且其中心距离为1mm-100mm。
9.如权利要求5所述的电子打击乐器，其特征在于：所述调制信号的幅度正比于所述导电打击面与所述非接触式传感器之间的距离。
10.如权利要求5所述的电子打击乐器，其特征在于：所述振荡信号采用频率大于2KHz的正弦波信号、三角波信号或方波信号。
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