一種小提琴琴箱空氣峰頻率測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于計算機(jī)頻譜技術(shù)的小提琴空氣峰頻率測量裝置，主要包括紙盆揚(yáng)聲器、壓電薄膜傳感器、音頻信號發(fā)生器和計算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)，首先由音頻信號發(fā)生器控制紙盆揚(yáng)聲器，推動空氣產(chǎn)生不同頻率的振動，使小提琴琴箱在其空氣峰頻率（A0）處做出共振響應(yīng)，然后琴箱振動信號利用壓電薄膜傳感器拾取，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過計算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)給出小提琴琴箱空氣峰頻率（A0）。測量裝置使用簡便，精確度高，為小提琴制作過程和聲學(xué)研究中G弦和低音音色的調(diào)制和分析提供了實用的工具。
【專利說明】一種小提琴琴箱空氣峰頻率測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及樂器生產(chǎn)制作與聲學(xué)品質(zhì)檢測裝置，特別涉及一種小提琴琴箱空 氣峰頻率測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 小提琴的面板、背板和側(cè)板共同組成一個箱體，箱體內(nèi)空氣的容積在2000立方厘 米左右，在面板上有兩個f孔開口，形成一個亥姆霍茲共鳴器結(jié)構(gòu)。國外學(xué)者對歐洲很多把 著名小提琴琴箱進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)小提琴琴箱空氣峰頻率(&)在270Hz左右，空氣峰的頻率 位置以及振幅的強(qiáng)弱與小提琴G弦和低音的音色密切相關(guān)。小提琴琴箱空氣峰頻率即為亥 姆霍茲共鳴器共振頻率，其頻率大小與箱體空氣容積呈負(fù)相關(guān)，而與f孔開口截面積呈正 相關(guān)關(guān)系。測量和調(diào)整小提琴空氣峰頻率對改進(jìn)小提琴制作工藝，提高小提琴的聲音品質(zhì) 具有很重要的作用，據(jù)了解目前尚無規(guī)范、科學(xué)的測量裝置。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型的目的，就是根據(jù)亥姆霍茲共鳴器原理，提供一種專門用于測量小提 琴琴箱空氣峰頻率簡單快速的測量裝置。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種小提琴琴箱空氣峰頻率測量裝置，包括 音頻信號發(fā)生器、功率放大器、紙盆揚(yáng)聲器、壓電薄膜傳感器、AD/DA模數(shù)轉(zhuǎn)換器和計算機(jī)頻 譜分析系統(tǒng)，所述音頻信號發(fā)生器與功率放大器相連，功率放大器與紙盆揚(yáng)聲器相連；壓電 薄膜傳感器與AD/DA模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，AD/DA模數(shù)轉(zhuǎn)換器與計算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)相連。壓 電薄膜傳感器通過粘結(jié)劑固定在小提琴琴箱或琴頭上。小提琴琴箱空氣峰頻率測量范圍在 250-310Hz 之間。
[0005] 所述的計算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)與AD/DA模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，AD/DA模數(shù)轉(zhuǎn)換器與功率 放大器相連，這時音頻信號發(fā)生器的功能可由計算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)代替。
[0006] 測量方法：（1)用掃頻音頻信號發(fā)生器控制紙盆揚(yáng)聲器，產(chǎn)生不同頻率的聲音振 動，并通過空氣傳入小提琴琴箱(揚(yáng)聲器正對著小提琴琴箱的f孔)；（2)小提琴在空氣峰頻 率(亥姆霍茲共振頻率)引起共振，該共振使小提琴箱體和琴頭產(chǎn)生相應(yīng)振動；（3)壓電薄膜 傳感器使用粘結(jié)劑貼合在小提琴琴箱或琴頭上，空氣峰頻率處的較強(qiáng)的振動被壓電薄膜傳 感器拾取后，轉(zhuǎn)化成電信號；（4)電信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入計算機(jī)頻率測量系統(tǒng)，由計算 機(jī)給出空氣峰共振頻率（Ac!)。
[0007] 本實用新型的優(yōu)點在于：將振動測量和計算機(jī)頻譜分析等現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于小提琴 琴箱空氣峰頻率的測量中，基于亥姆霍茲共鳴器原理，設(shè)計了一種專門用于測量小提琴空 氣的峰頻率的裝置，該裝置具有操作簡單，測量準(zhǔn)確的特點，為高端小提琴的制作過程和聲 學(xué)分析提供了一個科學(xué)的方法和工具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1本實用新型小提琴琴箱空氣峰頻率測量裝置原理示意圖
[0009] 圖2本實用新型小提琴琴箱空氣峰頻率測量裝置示意圖

【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型做詳細(xì)說明。
[0011] 本實用新型提供的小提琴琴箱空氣峰頻率測量裝置，如圖1所示，包括音頻信號 發(fā)生器、功率放大器、紙盆揚(yáng)聲器、壓電薄膜傳感器、AD/DA模數(shù)轉(zhuǎn)換器和計算機(jī)頻譜分析 (FFT)系統(tǒng)，所述音頻信號發(fā)生器與功率放大器相連，功率放大器與紙盆揚(yáng)聲器相連；壓電 薄膜傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與計算機(jī)頻譜分析（FFT)系統(tǒng)相連。壓電薄膜 傳感器通過粘結(jié)劑固定在小提琴琴箱或琴頭上。
[0012] 如圖2所示，本實用新型對所使用的元器件進(jìn)行了優(yōu)化選型，配置如下：
[0013] (1)音頻掃頻信號發(fā)生器：選用常州同惠--TH1312-20,該儀器為33/4位IXD顯 示、正弦波輸出、信號失真小、穩(wěn)定性好、頻率范圍覆蓋整個音頻范圍。可手動調(diào)頻，也可對 數(shù)掃頻，掃頻起點、終點及掃頻時間均可按需設(shè)置。
[0014] (2 )壓電薄膜傳感器，選用美國精量電子MEAS生產(chǎn)的SDT1-028K壓電薄膜傳感器， 輸出為15?20MV/ μ應(yīng)變，量程小于2%應(yīng)變。
[0015] (3從0/1^模數(shù)轉(zhuǎn)換器：選美國10^?丨代乂〇11專業(yè)火線4入4出音頻接口，帶48￥ 幻象電源和電信號前級放大功能。
[0016] (4)計算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)：由專業(yè)軟件和計算機(jī)組成。專業(yè)頻譜分析軟件運(yùn)用 FFT算法，即快速傅立葉變換法算法，本裝置采用美國Sound Technology公司開發(fā)的FFT Spectalab anyalysis system(version4. 32)作為頻譜分析軟件。所述計算機(jī)用于專業(yè)頻 譜軟件運(yùn)行，進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算以及顯示分析結(jié)果，操作系統(tǒng)為windows XP Professional。
[0017] 依據(jù)圖2,利用本裝置測量小提琴琴箱空氣峰的操作步驟如下：（1)用硫化橡膠作 為粘結(jié)劑，將壓電薄膜傳感器粘貼在小提琴面板f孔附近的區(qū)域上(這個區(qū)域振動幅度較 大，傳感器反應(yīng)靈敏）；（2)啟動計算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)；（3)將紙盆揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器正對著小提 琴琴箱的f孔；（4)開啟掃頻音頻信號發(fā)生器，掃頻范圍為100Hz - 400Hz，掃頻時間為10 秒；（5)在音頻信號發(fā)生器發(fā)出信號時，用計算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)根據(jù)壓電薄膜傳感器拾取 的振動信號，測量出小提琴琴箱的空氣峰頻率(&)。
[0018] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本實用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能 認(rèn)定實用新型具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬 于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種小提琴琴箱空氣峰頻率測量裝置，其特征在于，包括音頻信號發(fā)生器、功率放大 器、紙盆揚(yáng)聲器、壓電薄膜傳感器、AD/DA模數(shù)轉(zhuǎn)換器和計算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)，所述音頻信號 發(fā)生器與功率放大器相連，功率放大器與紙盆揚(yáng)聲器相連；壓電薄膜傳感器與AD/DA模數(shù) 轉(zhuǎn)換器相連，AD/DA模數(shù)轉(zhuǎn)換器與計算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)相連；壓電薄膜傳感器通過粘結(jié)劑 固定在小提琴琴箱或琴頭上。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種小提琴琴箱空氣峰頻率測量裝置，其特征在于，所述的計 算機(jī)頻譜分析系統(tǒng)與AD/DA模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，AD/DA模數(shù)轉(zhuǎn)換器與功率放大器相連。
【文檔編號】G01H13/00GK203869773SQ201420027679
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】楊陽 申請人:山西大學(xué)