CN2847246Y - 乐器音频特性共振测量仪 - Google Patents

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张爱军
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Abstract

本实用新型公开了一种基于共振原理的乐器音频特性共振测量仪。把功率音频信号发生器(2)接至封闭共鸣音箱(1)，用以驱动音箱内的扬声器(5)。扬声器发出的正弦声波驱动待测乐器振动。粘贴在待测乐器上的压电陶瓷片(4)，把检测到的乐器的振动转换成相应的电压信号，传给数字存储示波器(3)直接显示。改变功率音频信号发生器的输出频率，就可以在数字存储示波器上获得待测乐器的相应振动信息。它不仅可以方便而准确地测定打击乐器和管弦乐器的基音和泛音，进而对该乐器与世界公认的同类最佳乐器进行比较，而且对于此类乐器的制作也可起到质量监控和保障作用。由于采用了标准设备，使系统结构简单，工作稳定可靠，测量结果直观易懂。

Description

乐器音频特性共振测量仪
技术领域
本实用新型涉及一种测定乐器音频特性的装置，尤其是采用共振方法和设施对乐器的音频特性给予定量描述的乐器音频特性共振测量仪。
背景技术
目前，公知的对乐器音频特性的评定方法主要凭乐器制作人或音乐大师的经验或辅以能发出单一基准声调的定音哨、标准音叉或校音器等工具对乐器的基音进行标定，但对于构成乐器音色的复杂的泛音则只能凭大师个人的好恶加以定性描述。虽然可以采用现代化的方法对乐器的声音进行频谱分析，但是由于绝大部分乐器所发出的声音持续时间较短且声音强度衰减很快，这给频谱分析带来很大的困难。特别是打击乐器，由于打击的瞬间受打击工具外力的作用，所发声音并非乐器自身的固有振荡频率，很难对其进行频谱分析。另外还有弦乐乐器的制作过程，由于无法预知共鸣腔的音频特性，等乐器制好后木已成舟，已无法再改变共鸣腔的音频特性，音质不好，只能报废。
利用中华人民共和国国家知识产权局所提供的专利检索系统对该类发明进行全面检索，未发现有类似发明、实用新型或外观设计被公开并被授予专利权。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于共振原理的乐器音频特性共振测量仪，它不仅可以方便而准确地测定打击乐器和管弦乐器的基音和泛音，进而对该乐器与世界公认的同类最佳乐器进行比较，而且对于此类乐器的制作过程也可起到质量监控和保障作用。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：把功率音频信号发生器接至封闭共鸣音箱，用以驱动封闭共鸣音箱内的扬声器。扬声器发出的单一频率的正弦声波驱动待测乐器振动。粘贴在待测乐器上的压电陶瓷片，把检测到的乐器的振动幅度、频率转换成相应的电压信号，经由屏蔽线传输给数字存储示波器直接显示。连续改变功率音频信号发生器的输出频率，就可以在数字存储示波器上获得待测乐器的相应振动信息。
本实用新型的有益效果是：由于采用了封闭共鸣音箱对待测乐器的音频特性进行测量，使测量过程简单易行，无噪音污染；外围设备采用标准设备，使系统结构简单，工作稳定可靠，测量结果直观易懂。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型乐器音频特性共振测量仪的系统结构示意图；
图2为图1所示封闭共鸣音箱的结构示意图；
图3为图2所示消声尖劈的结构示意图；
图4为部分待测乐器粘贴压电陶瓷片的示意图。
具体实施方式
在图1所示的乐器音频特性共振测量仪中，把功率音频信号发生器2所输出的单一频率的正弦波功率信号接至封闭共鸣音箱1，用以驱动封闭共鸣音箱1内的扬声器5。扬声器5发出的单一频率的正弦声波驱动待测乐器振动。粘贴在待测乐器上的压电陶瓷片4把检测到的乐器的振动幅度、频率转换成相应的电压信号，经由屏蔽线传输给数字存储示波器3直接显示。在音频范围内(20-20KHz)连续改变功率音频信号发生器2的输出频率，就可以在数字存储示波器3上读取待测乐器的相应振动信息。
图2是图1所示封闭共鸣音箱1的结构示意图，封闭共鸣音箱1的主体由硬质木材或复合木材按测量所需尺寸加工成板材，再采用卯榫连接或粘接构成。在音箱的一侧和/或顶端构造独立的封闭式小音箱6，可根据待测乐器的大小和测量的需要，安装一个或多个扬声器5。封闭式小音箱6的箱体上除了安装扬声器5的孔外，其它部分都是密闭的，以防扬声器5从背面相互影响。虽然说是密闭的，但在封闭式小音箱6的某个部位还应留有很小的泄漏孔7，它的作用是使音箱内外的大气压均衡，采用这种音箱的好处是可以获得很好的低频性能。封闭式小音箱6的内壁上贴有纤维状的吸音材料8，这种吸音材料越多越好，最好能把箱内塞满，这样做的好处是可以吸收和削弱声波的后向反射。对于测量室9而言，对消声有更高的要求，为了防止后向反射的声波和正向传播声波相互干涉而影响测量结果，在扬声器5对面的箱壁上要安装具有良好消声作用的消声尖劈10，为了使测量室9内外的大气压力均衡，应在测量室9某个部位留有泄漏孔7。为了观察封闭共鸣音箱1内的待测乐器的振动状态，在封闭共鸣音箱1的正面应安装透明玻璃观测窗11。封闭共鸣音箱1内外信号的连接则由固定在箱体上的多个接线柱13实现。此外，作为箱子而言，活页12和把手14也是必需的。
图3是图2所示消声尖劈的结构示意图，其由橡胶材料构成，作为标准件，可直接购得。
图4是部分待测乐器粘贴压电陶瓷片4的示意图。压电陶瓷片4与各类乐器的粘贴可采用双面胶纸。
现以烧杯组成一组打击乐为例说明本实用新型乐器音频特性共振测量仪的使用方法。取容量不同的烧杯数个，取其一粘贴上压电陶瓷片4，把烧杯放进封闭共鸣音箱1并靠近侧面的扬声器5，用功率音频信号发生器2驱动侧面的扬声器5，使其发出单一频率的正弦声波，在音频范围内(20-20KHz)连续改变功率音频信号发生器2的输出频率，当扬声器5发出的单一频率与烧杯的固有振荡频率一致时，就可以在数字存储示波器3上获得最大信号，从功率音频信号发生器2或数字存储示波器3上就可以直接读取烧杯的固有振荡频率。如果继续改变功率音频信号发生器2的输出频率，还可以在数字存储示波器3上观察到烧杯的其它谐波。假如测得600ml烧杯的固有振荡频率为860Hz，为了使其发出标准的音名为“c2”，唱名为“Do”，频率为523.2Hz的声音，可以把功率音频信号发生器2的输出频率预先调到523.2Hz，通过加水或沙子的方法，降低烧杯的固有振荡频率，直到在数字存储示波器3上获得最大信号。其它烧杯根据频率的需要如法炮制，就可以获得一套由烧杯组成的打击乐器。
再以吉他为例说明本实用新型的使用方法。把粘贴上压电陶瓷片4的吉他平放在封闭共鸣音箱1的底部，用功率音频信号发生器2驱动顶端的扬声器5，在音频范围内(20-20KHz)连续改变功率音频信号发生器2的输出频率，就可以在数字存储示波器3上获得吉他共鸣腔的音频特性，还可以通过透明玻璃观测窗11用频闪法观察弦的振动状态。
其它乐器的测量方法大同小异，不再一一列举。

Claims (3)

1.一种乐器音频特性共振测量仪，其特征在于：功率音频信号发生器(2)接至封闭共鸣音箱(1)，驱动封闭共鸣音箱(1)内的扬声器(5)；粘贴在待测乐器上用于检测信号的压电陶瓷片(4)把检测到的信号，经由屏蔽线传输给数字存储示波器(3)直接显示。
2.按照权利要求1所述的乐器音频特性共振测量仪，其特征在于：所述封闭共鸣音箱(1)由设置在音箱内一侧和/或顶端的用以安装所述扬声器(5)的独立的封闭式小音箱(6)、封闭式小音箱(6)内纤维状的吸音材料(8)、测量室(9)、消声尖劈(10)、透明玻璃观测窗(11)、接线柱(13)、活页(12)和把手(14)构成。
3.按照权利要求2所述的乐器音频特性共振测量仪，其特征在于：所述封闭式小音箱(6)和测量室(9)都开有使内外大气压均衡的泄漏孔(7)。
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