小提琴整体声振动和固件振动的测量系统技术方案

一种小提琴整体声振动和固件振动的测量系统，包括小提琴激振设备、声传感器、声信号放大器、模数转换器、计算机声学分析系统；激光扫描前端、光信号放大器、光电信号转换器；所述的激振设备中设置激振频率20Hz—11kHz和9.5kHz—21kHz的两个频段的超磁致伸缩换能器；声传感器接收小提琴整体声振动信号，通过放大、转换成数字信号，计算机声学分析系统对数字信号处理后生成小提琴整体声振动频谱图；激光扫描前端将激光聚焦后采集小提琴固件振动的光学信号，经过光信号放大器放大后输入光电信号转换器转换成电信号，电信号经过计算机声学分析系统处理后生成小提琴固件振动频谱图。本实用新型专利技术实现了小提琴整体声振动的高精度测量以及非接触式固件振动测量。

A system for measuring the whole sound vibration and vibration of a violin

A measurement system of violin sound vibration and vibration of the whole firmware, including violin vibration equipment, acoustic sensor, signal amplifier, analog-to-digital converter, computer acoustic analysis system; laser scanning front-end, optical signal amplifier, photoelectric signal converter; two set vibration frequency 20Hz - 11kHz and 9.5kHz - 21kHz frequency excitation equipment in the giant magnetostrictive transducer; receiving the violin sound sensor overall acoustic vibration signal by amplifying, converted into digital signals, computer acoustic analysis system of digital signal processing to generate the violin sound overall vibration spectrum; laser scanning confocal laser front-end optical signal acquisition after vibration amplified violin firmware, optical signal the amplifier input optical signal converter is converted into electrical signals, the signal through the computer acoustic analysis system Generate vibration spectrum of violin firmware after deduction. The utility model realizes the high-precision measurement of the integral sound vibration of the violin and the vibration measurement of the non-contact firmware.

【技术实现步骤摘要】
小提琴整体声振动和固件振动的测量系统
本技术涉及声学测量装置，特别涉及小提琴整体声振动和固件振动的测量系统。
技术介绍
小提琴是人造的振动最和谐、声音最动听的乐器之一。随着人类对共振认知水平的提高，诸多专家、学者表现出对小提琴各声学部件的振动模态及其与整体声振动关系研究的兴趣。分析研究小提琴各固件和多阶空腔的固有频率及耦合问题，将有助于借鉴小提琴整体声振动特性，调整各固件以达到预期音色；对民族乐器改革中高频突出低频较弱致使各乐器或各声部无法圆融等问题的研究也有借鉴意义。中国专利201310251305.5《一种小提琴整体声振动激振设备及频谱测量系统和方法》，将超磁致伸缩换能技术、振动测量和计算机频谱分析等现代技术应用于小提琴整体声振动特征测试环节中，不仅模拟了小提琴演奏状态下琴码受琴弦振动牵拉而水平方向扭摆和垂直方向交替振动的运动状态，同时使得测量环境更接近于小提琴真实演奏状态，提高了频谱测量结果的精确性和科学性。但是，其还不能实现小提琴整体声振动的高精度测量，也不能实现非接触式固件振动测量和多阶空腔振动从整体声振动中分解。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种小提琴整体声振动和固件振动的测量系统，以实现音板等固件各阶次固有频率的非接触式精准测量。为实现上述目的本技术提供如下技术方案：一种小提琴整体声振动和固件振动的测量系统，包括小提琴激振设备、声传感器、声信号放大器、模数转换器、计算机声学分析系统；还包括激光扫描前端、光信号放大器、光电信号转换器、小提琴固定支架；所述的激振设备中设置激振频率20Hz—11kHz和9.5kHz—21kHz的两个频段的超磁致伸缩换能器；所述的小提琴固定在小提琴固定架上，激振设备固定在小提琴的腮托位置使牵拉臂牵拉琴弦；所述的声传感器置于待测小提琴f孔前方1米处；所述激光扫描前端置于待测小提琴固件前方1—2米处；激振设备中的音频信号发生器将正弦波信号经功率放大器放大后，输入超磁致伸缩换能器，换能器通过和输出顶杆连接的琴弦牵拉臂输入小提琴琴弦使之振动，随后琴弦振动信号通过琴码传入琴箱，引起小提琴多阶空腔和各固件耦合振动；声传感器接收小提琴整体声振动信号，通过声信号放大器放大后经A/D转换器转换成数字信号，计算机声学分析系统对数字信号处理后生成小提琴整体声振动频谱图；激光扫描前端将激光聚焦后采集小提琴固件振动的光学信号，之后经过光信号放大器放大后输入光电信号转换器转换成电信号，电信号经过计算机声学分析系统处理后生成小提琴各固件振动频谱图。所述的小提琴固件为音板(面板、背板和侧板)、拉弦板、指板、琴马和琴头等部件。所述的计算机声学分析系统具有FFT分析功能和频谱比较功能。所述激光扫描前端为利用多普勒原理制造的激光扫描测振仪，采用新型嵌入式鹰眼高清摄像机，拥有高空间分辨率，测量面积覆盖从几个mm2至数m2，扫描角度为50°x40°。与现有技术相比本技术的有益效果和优点：1、本技术将激振设备中的超磁致伸缩换能器输出频段设置为可线性输出的20Hz——11kHz和9.5kHz—21kHz两个频段，提高了输出精度。2、将多普勒激光扫描测振系统引入音板等各固件的非接触测量和单独测量。在不改变小提琴音板等固件质量的条件下，实现了对其固有频率进行精确测量。3、本技术为小提琴制作过程中音色调整、声学品质客观鉴定以及小提琴教学与演奏研究提供了一个可行的技术测量手段。附图说明图1本技术小提琴整体声振动和固件振动的测量系统结构示意图具体实施方式结合附图对本技术做出进一步说明如图1所述的一种小提琴整体声振动和固件振动的测量系统，包括小提琴激振设备、声传感器、声信号放大器、模数转换器、计算机声学分析系统；特征在于还包括激光扫描前端、光信号放大器、光电信号转换器、小提琴固定支架；所述的激振设备中设置激振频率20Hz—11kHz和9.5kHz—21kHz的两个频段的超磁致伸缩换能器；所述的小提琴固定在小提琴固定架上，激振设备固定在小提琴的腮托位置使牵拉臂牵拉琴弦；所述的声传感器置于待测小提琴f孔前方1米处；所述激光扫描前端置于待测小提琴固件前方1—2米处；激振设备中的音频信号发生器将正弦波信号经功率放大器放大后，输入超磁致伸缩换能器，换能器通过和输出顶杆连接的琴弦牵拉臂输入小提琴琴弦使之振动，随后琴弦振动信号通过琴码传入琴箱，引起小提琴多阶空腔和各固件耦合振动；声传感器接收小提琴整体声振动信号，通过声信号放大器放大后经A/D转换器转换成数字信号，计算机声学分析系统对数字信号处理后生成小提琴整体声振动频谱图；激光扫描前端将激光聚焦后采集小提琴固件振动的光学信号，经过光信号放大器放大后输入光电信号转换器转换成电信号(电压信号，即数字信号)，电信号经过计算机声学分析系统处理后生成小提琴固件振动频谱图。所述的小提琴固件为音板(面板、背板和侧板)、拉弦板、指板、琴马和琴头等部件。所述的计算机声学分析系统具有FFT分析功能和频谱比较功能。所述激振设备为一种小提琴整体声振动激振设备，该设备可最大程度地模拟小提琴演奏时琴弦真实的振动状态。所述激振设备中的换能器为超磁致伸缩换能器(主要由稀土材料(TbFe2、DyFe2、SmFe2等)制成，频率响应范围为20Hz—21kHz，牵拉位移控制精度为10-6米)；所述激光扫描前端为利用多普勒原理制造的激光扫描仪，采用新型嵌入式鹰眼高清摄像机，拥有高空间分辨率，测量面积覆盖从几个mm2至数m2，扫描角度为50°x40°。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小提琴整体声振动和固件振动的测量系统，包括小提琴激振设备、声传感器、声信号放大器、模数转换器、计算机声学分析系统；特征在于还包括激光扫描前端、光信号放大器、光电信号转换器、小提琴固定支架；所述的激振设备中设置激振频率20Hz—11kHz和9.5kHz—21kHz的两个频段的超磁致伸缩换能器；所述的小提琴固定在小提琴固定架上，激振设备固定在小提琴的腮托位置使牵拉臂牵拉琴弦；所述的声传感器置于待测小提琴f孔前方1米处；所述激光扫描前端置于待测小提琴固件前方1—2米处；激振设备中的音频信号发生器将正弦波信号经功率放大器放大后，输入超磁致伸缩换能器，换能器通过和输出顶杆连接的琴弦牵拉臂输入小提琴琴弦使之振动，随后琴弦振动信号通过琴码传入琴箱，引起小提琴多阶空腔和各固件耦合振动；声传感器接收小提琴整体声振动信号，通过声信号放大器放大后经A/D转换器转换成数字信号，计算机声学分析系统对数字信号处理后生成小提琴整体声振动频谱图；激光扫描前端将激光聚焦后采集小提琴固件振动的光学信号，经过光信号放大器放大后输入光电信号转换器转换成电信号，电信号经过计算机声学分析系统处理后生成小提琴固件振动频谱图。

【技术特征摘要】
1.一种小提琴整体声振动和固件振动的测量系统，包括小提琴激振设备、声传感器、声信号放大器、模数转换器、计算机声学分析系统；特征在于还包括激光扫描前端、光信号放大器、光电信号转换器、小提琴固定支架；所述的激振设备中设置激振频率20Hz—11kHz和9.5kHz—21kHz的两个频段的超磁致伸缩换能器；所述的小提琴固定在小提琴固定架上，激振设备固定在小提琴的腮托位置使牵拉臂牵拉琴弦；所述的声传感器置于待测小提琴f孔前方1米处；所述激光扫描前端置于待测小提琴固件前方1—2米处；激振设备中的音频信号发生器将正弦波信号经功率放大器放大后，输入超磁致伸缩换能器，换能器通过和输出顶杆连接的琴弦牵拉臂输入小提琴琴弦使之振动，随后琴弦振动信号通过琴码传入琴箱，引起小提琴多阶空腔和各固件耦合振动；声传感器接...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：新型
国别省市：山西,14