專利名稱：數(shù)字式鋼琴調(diào)律儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于樂(lè)器的調(diào)律、音準(zhǔn)校驗(yàn)方面的設(shè)備。
音準(zhǔn)失調(diào)的鋼琴，其質(zhì)量不管如何高級(jí)，其聲音也會(huì)如同噪聲一般令人不能容忍，同樣，按十二平均率調(diào)好的鋼琴，越到高音區(qū)和低音區(qū)，聽(tīng)起來(lái)音準(zhǔn)偏差越多，這是由于十二平均率不完全符合人耳聽(tīng)覺(jué)特性，所以音準(zhǔn)及音律是樂(lè)器的生命。目前，雖然國(guó)內(nèi)外已有高精度的音叉和電子校音器可以用來(lái)幫助調(diào)律，但音叉和校音器都是按十二平均律制設(shè)計(jì)與制造，并且校音器也只做中音區(qū)域部分音，而鋼琴的音律在聽(tīng)覺(jué)上高音區(qū)和低音區(qū)都偏離十二平均律，所以鋼琴音律的調(diào)整，傳統(tǒng)的作法仍然是用音叉或校音器調(diào)準(zhǔn)基準(zhǔn)音后，調(diào)律師再利用合弦靠聽(tīng)覺(jué)來(lái)調(diào)準(zhǔn)其它弦，由于受到人耳聽(tīng)覺(jué)分辨能力的限制，(一般5音分，在高音區(qū)和低音區(qū)人的聽(tīng)覺(jué)分辨能力更差)所以，既使高水準(zhǔn)的調(diào)律師，也極難把全部鋼琴弦調(diào)得十分準(zhǔn)確。
本實(shí)用新型是將當(dāng)代最先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)應(yīng)用于調(diào)律，用單片微機(jī)控制產(chǎn)生符合人耳校正特性的高精度的A2到C5全部鋼琴音階做為調(diào)律基準(zhǔn)音，同時(shí)使用本實(shí)用新型中的檢測(cè)探頭快速檢測(cè)出鋼琴弦(以及音叉或其它樂(lè)器的金屬弦或簧片)的振動(dòng)，輸入到微機(jī)，由微機(jī)控制與其內(nèi)存中所存儲(chǔ)的基準(zhǔn)做比較、計(jì)算，同時(shí)用數(shù)字顯示出音準(zhǔn)誤差的音分值，最大顯示誤差為±0.5音分，用來(lái)幫助調(diào)律人員調(diào)律，提高了人對(duì)音準(zhǔn)的分辨能力，這樣既使未受過(guò)調(diào)律訓(xùn)練的非專業(yè)人員，使用本實(shí)用新型也很容易將鋼琴音律調(diào)準(zhǔn)。這正是本實(shí)用新型的目的。本實(shí)用新型除了用于鋼琴調(diào)律，也可用來(lái)校驗(yàn)樂(lè)器音準(zhǔn)，音叉校驗(yàn)，同時(shí)本實(shí)用新型也為音樂(lè)律制的研究，樂(lè)器生產(chǎn)與檢驗(yàn)等等提供了先進(jìn)的手段和設(shè)備。
下面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型數(shù)字式鋼琴調(diào)律儀由檢測(cè)探頭，調(diào)律儀單元和高保真監(jiān)聽(tīng)耳機(jī)組成。(圖一)調(diào)律儀單元由機(jī)箱，鍵盤(pán)及顯示面板(圖二)，硬件電路(圖三)，和控制軟件(程序)組成。
為了簡(jiǎn)化和便于操作，全部功能操作在軟件支持下由25只鍵完成。鋼琴88個(gè)基準(zhǔn)音用9只組別鍵和12只音名鍵組合控制產(chǎn)生，12只音名鍵用與鍵盤(pán)樂(lè)器一組八度音鍵相一致的黑白色表示，每只鍵上方裝有表示按鍵操作是否有效的發(fā)光二極管。(圖四)鋼琴律制音階基準(zhǔn)音的范圍從大字二組A2到小字五組C5和鋼琴音域完全一致。(當(dāng)然根據(jù)需要也可產(chǎn)生更低或更高的音，或其它律制。)功能鍵STRT，表示執(zhí)行，按鍵被確認(rèn)后，揚(yáng)聲器將發(fā)出連續(xù)的所予置的基準(zhǔn)音(或節(jié)拍聲)。
功能鍵TEST，表示測(cè)試，所予置的基準(zhǔn)音將斷續(xù)發(fā)出，在基準(zhǔn)音發(fā)生期間，調(diào)律人員可依靠聽(tīng)覺(jué)調(diào)整琴弦音高，而在測(cè)試期間，(在此期間基準(zhǔn)音不發(fā)聲)可通過(guò)觀察數(shù)碼管調(diào)整琴弦音高。
當(dāng)功能鍵RHYT被確認(rèn)后，12只音名鍵中10只鍵被重新定義為數(shù)字0－9，此時(shí)3位數(shù)碼管顯示予置的節(jié)拍數(shù)，予置節(jié)拍數(shù)的有效范圍可根據(jù)需要定義，目前定義為40－240拍／每分鐘，STRT鍵確認(rèn)有效操作后，節(jié)拍由聲光同步顯示。
輸入口上方發(fā)光二極管為檢測(cè)輸入信號(hào)和節(jié)拍光點(diǎn)顯示，兩種功能，分時(shí)復(fù)用。
對(duì)于任何錯(cuò)誤操作，儀器都會(huì)發(fā)出告警音，以表示操作不被承認(rèn)，應(yīng)重新操作。
全部硬件電路由單片微機(jī)程序控制，符合人耳聽(tīng)覺(jué)特性88個(gè)鋼琴基準(zhǔn)音由軟件產(chǎn)生，為了便于濾波，使音質(zhì)純凈、園潤(rùn)，A2至c5分A2－B，C－b3，c3－c5三段由微機(jī)三條口線分別輸出。由于單片微機(jī)時(shí)鐘最高頻率有一定限制，若用軟件直接產(chǎn)生基準(zhǔn)音，則高音區(qū)各音的誤差將較大，為了提高基準(zhǔn)音精度，可采取在c3－c5段用軟件產(chǎn)生較低的頻率，相應(yīng)在輸出口采用硬件電路倍頻技術(shù)，使音達(dá)到基準(zhǔn)音額定頻率。A2－B，C－b2由于頻率較低，用軟件產(chǎn)生基準(zhǔn)音精度本身已足夠高，無(wú)需進(jìn)一步技術(shù)加工。三條輸出口線分別接有三組不同數(shù)值的低通濾波器，以使聲音更純凈、園潤(rùn)。
傳感器檢測(cè)到鋼琴弦的振動(dòng)后，輸入到低噪聲檢測(cè)放大器中，經(jīng)放大、整形等變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)方形波。為了提高測(cè)量精度，整形后先經(jīng)過(guò)若干次分頻，再輸入到微機(jī)檢測(cè)口線，微機(jī)將檢測(cè)到的輸入信號(hào)與內(nèi)存中的基準(zhǔn)做比較，用數(shù)字顯示出瞬時(shí)的音準(zhǔn)誤差的音分值。整個(gè)測(cè)試過(guò)程由微機(jī)程控實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)測(cè)量及顯示誤差小于±0.5音分，顯示分辨率為1音分，顯示最大范圍為±50音分。
檢測(cè)探頭為變磁阻式拾振器。它是在永久磁鋼上用高強(qiáng)度漆包線繞制線包構(gòu)成，在線包外有用銅皮和鐵皮做成的園形雙層屏蔽層。(圖五)本拾振器有較高的靈敏度和較強(qiáng)的方向性，同時(shí)克服了話筒受環(huán)境噪聲影響的缺點(diǎn)。它是專為環(huán)境噪聲較大的生產(chǎn)車間使用而設(shè)計(jì)的。當(dāng)然本實(shí)用新型使用話筒也可檢測(cè)琴弦振動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)證明，使用本實(shí)用新型可使鋼琴調(diào)律音準(zhǔn)提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
各圖的詳細(xì)說(shuō)明圖一 數(shù)字式鋼琴調(diào)律儀的組成圖中1、檢測(cè)探頭2、調(diào)律儀單元3、高保真監(jiān)聽(tīng)耳機(jī)圖二 調(diào)律單元前面板(鍵盤(pán)及顯示)圖中1、音準(zhǔn)誤差顯示或節(jié)拍速度顯示3位數(shù)碼管2、顯示用發(fā)光二極管(共26只)圖三 硬件電路方框圖圖四 鍵盤(pán)排列圖圖五 變磁阻式傳感器圖中1、永久磁鋼2、線包3、由銅皮和鐵皮組成的雙層屏蔽層。
權(quán)利要求1.一種實(shí)用數(shù)字式鋼琴調(diào)律儀，調(diào)律儀由檢測(cè)探頭、調(diào)律儀單元和高保真監(jiān)聽(tīng)耳機(jī)組成，其特征在于全部硬件由單片微機(jī)程序控制，調(diào)律儀單元用軟件產(chǎn)生符合人耳特征的A2到C5全部鋼琴音階做基準(zhǔn)音，用變磁阻式拾振器檢測(cè)鋼琴弦的振動(dòng)，用數(shù)字顯示音準(zhǔn)誤差的音分值，為了提高音準(zhǔn)精度，在硬件電路中采用了倍頻技術(shù)，為了提高測(cè)量精度，在硬件中采用分頻技術(shù)，全部功能在軟件支持下由25只鍵采用組合方式完成，基準(zhǔn)音由9只組別鍵和12只音名鍵控制產(chǎn)生A2到C5共88個(gè)音，12只音名鍵用與鍵盤(pán)樂(lè)器一組八度音鍵相一致的黑白色表示，每只鍵上方有表示按鍵操作是否有效的發(fā)光二極管。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的調(diào)律儀，其特征在于采用了系統(tǒng)軟件。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的調(diào)律儀單元，其特征在于硬件電路中采用倍頻及分頻技術(shù)提高基準(zhǔn)音精度和測(cè)量精度。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的調(diào)律儀，其特征在于檢測(cè)鋼琴弦振動(dòng)使用的變磁阻式檢測(cè)探頭。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的調(diào)律儀單元，其特征在于面板鍵盤(pán)排列。
專利摘要本實(shí)用新型屬樂(lè)器的調(diào)律，音準(zhǔn)校驗(yàn)方面的設(shè)備，適用于鋼琴調(diào)律，音叉及其它樂(lè)器校驗(yàn)。本數(shù)字式調(diào)律儀是利用單片微機(jī)技術(shù)產(chǎn)生符合人耳校正特征的全部鋼琴音階做基準(zhǔn)，利用檢測(cè)探頭測(cè)試琴弦的振動(dòng)頻率，同時(shí)用數(shù)字顯示其誤差的音分值，補(bǔ)償人耳分辨能力的不足，達(dá)到調(diào)律準(zhǔn)確的目的，它打破了靠聽(tīng)覺(jué)調(diào)律的傳統(tǒng)方法，同時(shí)也為音樂(lè)律制的研究、樂(lè)器生產(chǎn)和檢驗(yàn)提供了先進(jìn)的手段和設(shè)備。
文檔編號(hào)G01C9/00GK2057746SQ8921395
公開(kāi)日1990年5月30日 申請(qǐng)日期1989年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月17日
發(fā)明者劉永乾, 吳玉, 孫心若 申請(qǐng)人:劉永乾, 吳玉, 孫心若