DD200948A1 - Messverfahren zur bestimmung der spieleigenschaften von rohrblaettern fuer holzblasinstrumente - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messverfahren zur Bestimmung der Spieleigenschaften von Rohrblaettern fuer Holzblasinstrumente, bei welchem die Granduierung und Gueteklassifizierung durch Messen von Eigenfrequenz und Halbwertbreite der Rohrblaetter objektiviert werden. Dabei werden die Rohrblaetter ueber elektronische Wandler 1 zu ungedaempften Schwingungen bei variierbarer Tonfrequenz engeregt und die frequenzabhaengige Amplitude beruehrungslos mittels optischer oder kapazitiver Detektoren 5 registriert und angezeigt.

Description

a) Titel der _: Erf inching

Meßverfahren zur Bestimmung der Spieleigenschaften von Rohrblättern für Holzblasinstrumente

~b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Verfahren wird zur Qualitätsbestimmung und Einstufung der Spieleigenschaften von Rohrblättern für Holzblasinstrumente im Fertigungsprozeß.und für Forschungs- und Lehrzwecke verwendet werden.

c) 'Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen Die Beurteilung der Spielsigenschaften von Rohrblättern für Holablasinstrumente und die Abschätzung ihrer .Qualitätseigenschaften geschieht gegenwärtig ausschließlich auf subjektivem Wege. Dabei erfolgt eine Graduierung hinsichtlich der aufzuwendenden Andruckkräfte für die Lippen beim Anspiel - der

sogenannten "Schwere⁵¹ des Rohrblattes - aus der Einschätzung

der Biegesteife. Eine Einschätzung der Qualität der Rohrblätter bezüglich ihres musikalischen Einsatzzweckes wird durch probeweises Anspiel und nächfolgende subjektive Beurteilung vorgenommen.

Diese Methode ist für die Einstufung bei großem Produktionsumfang unbefriedigend., da sie einerseits sehr aufwendig ist_; andererseits aber auch wegen ihres subjektiven Charakters zu erheblichen Fehleinschätzungen führt. Ein v/eiterer erhebliches Mangel dieser Methode besteht darin, daß die Prüfung stets nur am Endprodukt vorgenommen werden kann - eine Nachbesserung evtl. erkennbarer Mangel also, insbesondere bei den Doppelrohrblättern für Oboen und Fagotte, kaum möglich ist.

-7.AUG.1981*3f)220C

Die Messung der Biegesteife allein nach herkömmlichen mechanischen Methoden etwa aus der Durchbiegung bei bekannter Last führt zu keinen ausreichenden Ergebnissen, da hierbei nur Aussagen über die Steifigkeit - d.h. die sogenannte "Schwere*¹ - nicht aber über die Qualität gewonnen v/erden .können und weiterhin auch nur eine Beurteilung im statischen und nicht im dynamischen Zustand vorgenommen wird.

d) Ziel "der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Vorgang der 'Graduierung von Rohrblättern für Holzblasinstrumente zu objektivieren und damit zu präzisieren.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung ' Die physikalischen Eigenschaften'der Rohrblätter von Holzblasinstrumenten, die als Steuerventile beim Selbsterregungsproseß den Einlaß periodischer Druckimpulse ins Instrurnen— tenrohr regeln, haben großen Einfluß auf Funktionstüchtigkeit und Spieleigenschaften der Instrumente, Insbesondere sind die dynamische Steifigkeit und die Därnpiungseigenschaften v/es entlich für Anspracheeigenschaften, Klangfarbe und Stimmung der Instrumente. Die Anpassung der Rohrblätter bezüglich ihrer physikalischen Parameter hängt vom konstruktiven Aufbau der verwendeten Instrumente, d.h. vom Typ und herstellereigenen Charakteristik^ ab, sowie _von Blasgewohnheiten des Spielers-und wird für höchste Anforderungen wegen der Subtilität des Prozesses vom Spieler selbst vorgenommen. Wegen der' begrenzten Lebensdauer der Rohrblätter müssen diese aufwendigen Arbeiten in-k-urzen—Zeitabständen wiederholt werden.

Die industrielle Fertigung von Rohrblättern ist ausgerichtet auf die Bedarfsdeckung von Spielern mit mittleren Qualitätsansprüchen sowie auf Herstellung von vorgefertigten Rohrblättern, die nachfolgend, wie oben erläutert, im Sinne

einer Optimierung nachgearbeitet und gehobenen Ansprüchen angepaßt v/erden.

Für beide Gruppen ist eine eindeutige Einordnung der Rohrblätter insbesondere nach dynamischer Steifigkeit - entsprechend der sogenannten "Schwere^:ί der Blätter - und der Dämpfungseigenschaften - entsprechend der Blättqualität Voraussetzung für eine qualitätsgerechte Bedarfsdeckung. Die vorliegende Erfindung gibt eine Methode zur eindeutigen Graduierung von Rohrblättern durch Messung der dynamischen Steife und der die Dämpfungseigenschaften, kennzeichnenden Halbwertbreite der Resonanz an.

Der subjektive Prozeß der Sortierung von Rohrblättern für Klarinetten,- Saxophone. Fagotte und Oboen wird erfindungsgemäß durch eine objektive Methode ersetzt. Hierbei wird das Rohrblatt durch eine äußere Erregunsquelle. die von einem Sinusgenerator mit bekannter; durchstimmbarer Frequenz angetrieben "wird,- künstlich zu Schwingungen erregt. Die Rohrblatts chwingung'wird über vorzugsweise optische oder kapazitive Detektoren berührungslos aufgenommen. Bei gleitender Anregung des. Rohrblattes wird mittels eines geeigneten Frequenzmeßgerätes dessen Eigenfrequenz, f festgestellt, sowie unter Benutzung eines geeigneten Meßgerätes für die Ausgangsspannung des Detektors die Bandbreite der Rohrblattresonanz bestimmt.

Die Eigenfrequenz"f^ des Rohrblattes ist ein direktes Maß für die dynamische Steifigkeit

1/2

f ~> (k/m*) ' r

(k statische Steifigkeit; m* reduzierte Masse) und damit für die sogenannte ''Schwere¹' des Blattes. Je größer f umso größer die "Schwere". Durch Festlegung bestimm- ter Frequenzklassen_; die von Instrumententyp zu Instrumententyp unterschiedlich sind, ist somit eine eindeutige Klassifizierung der Blattschwere möglich.

Die Dämpfungseigenschaften sind ein eindeutiges Maß für die Qualitätseigenschaften der Hölzer in dem Sinne, daß mit

ι · > .ι r\ f, X

O Π ζ\

wachsender Kreisgüte Q, d.h. abnehmendem log. Dekrement die Qualität des Rohrblattes wächst. Bekanntlich gilt

( Δι Halbwertbreite der Resonanz).

Durch Bestimmung der Halbwertbreite der Resonanz können somit die Qualitätseigenschaften der Rohrblätter ermittelt werden.

f). Ausführungsbeispiele 1, Gemäß Figur 1

Die Anregung erfolgt über ein elektrodynamisches Druckkam-' mersystem 1. das aus einem handelsüblichen Lautsprecher durch Entfernen der Membran und Umbildung der Schwingspule in einen Kolben,, der in einer kleinen Kammer schwingt,, hergestellt werden kann. Das Mundstück 2 mit dem zu messenden Rohrblatt wird direkt an die .Druckkammer angekoppelt. Das Druckkammersystem wird von einem im Frequenzbereich 100 Ha bis 10 kHz, . durchstimmbaren NT-Generator 3 gespeist; die jeweils eingestellte Frequenz kann am Frequenzzähler 4 abgelesen werden. Das Rohrblatt wird auf seiner äußeren Breitseite mit einer Lichtquelle 7 von ca. 15 W (Mikroskopierleuchte) beleuchtet. Die vordere Rohrblattkante wird über eine Linse scharf auf einen Phototransistor 5 mit nachfolgendem Verstärker abgebildet und die durch die Rohrblattschwingung mit der Anregungsfrequenz modulierte Ausgangsspannung am Röhrenvoltmeter 6 oder einem anderen geeigneten Anzeige- oder Registriergerät (z.B. Digitalvoltmeter. Pegelschreiber_; X-Y-Schreiber) abgelesen.

Bei gleitender Veränderung der Tonfrequenz im geeigneten Bereich kann somit die Resonanzkurve der Rohrblattschwingung aufgenommen,, bzw. registriert v/erden.

Für Serienmessungen an gleichartigen Rohrblättern (z.B. ausschließlich Klarinettenrohrblättern) ist es möglich, den NF-Generator 3 durch einen Wobbelgenerator zu ersetzen (mit einem Frequenzhub von ca. 10 % im Bereich'zwischen 1,5 und

4 kHz) und das Signal mittels Oszill'oskop statt des Röhrenvoltmeters 6 anzuzeigen.·

2. Gemäß Figur 2

Die Anregung bleibt unverändert gegenüber dem Ausführungsbei-. spiel nach Figur 1 . Anstelle der optischen Sonde wird hier jedoch ein als Ringkondensator ausgebildeter Kondensator 5a verwendet, der im Schwingkreis eines HF-Oszillators 5b liegt. Durch die Rohrblattbew.egung ändert sich die - Kapazität 5a; damit wird der Oszillator verstimmt. Durch eine geeignete Dernodulationsschaltung kann ein NF-Signal mit der Frequenz der Anregung gewonnen werden, dessen Spannung der Schwingungsamplitude des Rohrblattes proportional ist und mittels des Anzeigeinstrumentes' 6 gemessen werden kann.

3. Gemäß Figur 3

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Druckkammersys tem durch einen--Lautsprecher 1 ersetzt, der sich in der Nähe des -in eine Klemmvorrichtung 2 eingespannten Rohrblattes befindet und durch sein. Schallfeld das Rohrblatt zum Schwingen anregt.'Die Schwingung kann in gleicher ¥eise wie in Beispiel 1 erläutert optisch mit Lichtquelle 1. Photosonde -5 und Röhrenvoltmeter 6 registriert und angezeigt werden, oder aber auch kapazitiv nach der in Beispiel 2 erläuterten Methode . .

4. Gemäß Figur 4

Die Anregung erfolgt bei diesem 'Ausführungsbeispiel durch einen Taststift 1a. der einseitig auf das Rohrblatt aufgesetzt ist und auf der anderen Seite fest mit einem Schwing-' topf 1b verbunden ist,-welcher ebenso wie in den übrigen Beispielen mit gleitendr Sinusspannung angeregt wird. Die Abnahme^vder Schwingungen kann entsprechend den oben aufgeführten Beispielen photoelektrisch oder kapazitiv erfolgen.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch

   1. Meßverfahren zur Bestimmung der Spieleigenschaften von Rohrblättern für Holzblasinstrumente dadurch gekennzeichnet,, daß die Rohrblätter über einen Schwingungserreger künstlich su quasistationären Schwingungen mit variierbarer Frequenz angeregt werden und durch berührungslose Detektoren und Anzeigegeräte die Eigenfrequenz und die Halbwertbreite der Resonanz bestimmt werden.
2. 2. Meßverfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die .Anregung vorzugsweise über Luftschall erfolgt.
3. 3. Meßverfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung vorzugsweise über einen auf das Rohrblatt aufgesetzten Taststift erfolgt.

   A-. Meßverfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet; daß die Schwingungsabnahme vorzugsweise auf photoelektrischem Wege erfolgt.

   5- Meßverfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet; daß die Schwingungsabnahme vorzugsweise kapazitiv erfolgt.

   -o
4. 6. Meßverfahren nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet daß die Meßwerte der Eigenfrequenzen und Halbwertbreiten registrieri abgespeichert und mittels an sich bekannter Verfahren durch geeignete Auswertegeräte statistisch weiterverarbeitet werden. . · .

   Hierzu 2 'Blatt Zeichnungen