[发明专利]在弦乐器中将弦振动转换为良好保真度电信号的拾音单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种弦乐器，尤其涉及一种包括在电声弦乐器中用于将弦振动转换为电信号的拾音单元或者拾音单元(pickup unit)。

背景技术

声(acoustic或非电声)弦乐器都有共振腔(resonator)。小提琴、中提琴、大提琴和低音提琴分在小提琴家族中，在壳内形成有共振腔。当音乐家在非电声(acoustic)弦乐器上拉奏一首乐曲时，乐弓引起弦振动产生音调。振动经桥传播到共振腔，经共振腔放大。振动依次从共振腔传播到空气中成为音调。这样，共振腔是非电声弦乐器不可缺少的部件。

另一方面，在电声弦乐器中振动被电子(放大器)放大。用实例来说明几种大小像小提琴家族成员的电声弦乐器，相应于小提琴、中提琴、大提琴和低音提琴。下文中，相应于小提琴的电声弦乐器称为“电声小提琴”。当音乐家在电声小提琴上演奏曲子时，用乐弓来拉弦，乐弓引起近似于非电声小提琴的声弦乐器的振动。然后，振动转换为电信号，电信号经适当的扩音器产生大的电音调。

设置拾音单元将振动转换为电信号。拾音单元设在桥下面由一个压电元件(piezoelectric element)来实现。从4根弦向桥提供振动，桥给压电元件加脉动压力。压电元件将脉动压力转换为电信号。这样，4根弦共享仅一个压电元件。

4根弦的基频变化取决于要产生的音调(tone)。另一方面，压电元件有固有频率特性。这意味着压电元件不能均匀地(evenly)响应所有弦的振动，结果造成电音调会不平衡。

授予申请人巴巴拉(Barbera)的美国专利No.4,867,027提出了解决方案。该专利讲授了(teach)一种包括在电声弦乐器中共振拾音系统。现有技术的共振拾音系统包括在弦乐器壳上立起的换能器夹头组件。换能器夹头组件包括夹头体，它有上部(或冠部)和下部(或基部)。冠部是振动的，但基部是非振动的。在冠部形成槽和洞。槽从冠部的上缘向下放射状延伸，将冠部分为“振动支持冠区段或段”。在槽的底端附近形成洞，从基部放射状延长到段中。段形成有浅容纳沟，浅容纳沟开放于段的冠缘。浅容纳沟分别与槽的中轴对齐。弦通过浅容纳沟，保持与段的上表面接触。

在该美国专利公开的一个实施例中，压电元件装配在洞中。该专利中推荐双晶(bimorph)压电换能器，巴巴拉这样描述压电元件，“压电元件沿其各自洞的长轴装配，以便一端固定到区段的振动部分上，另一端固定到下非振动静止基部”。

巴巴拉还公开了用于大提琴或低音提琴的另一实施例。在夹头基柱中形成U形凹陷。U形凹陷使夹头基柱的上部成为多个区段，它们合入夹头基柱的固定下部。在U形凹陷中设压电夹头。压电夹头在其下部保持到限定U形凹陷下部的壁上。结果，每个夹头组件“在可对于桥的大部分自由振动且不会与其它任何夹头相互作用和干扰的凹口上提供了单一灵活上端”。在凹口下的压电夹头中形成有洞，压电元件就放在里面。

已有技术的电声弦乐器遇到了一个问题：从压电元件输出的电信号值太小。这导致了多个音乐信息从振动转换为电信号会不准确。结果，电音调与音乐家想要的音调不同。

发明内容

本发明的一个重要目的是提供一种拾音单元，它将振动以良好的保真度转换为电信号。

本发明者考虑了已有技术共振腔拾音单元系统中的固有问题，注意到振动不直接从弦并入非振动基部或下部的段传播到压电元件。这意味着抗挠刚度从冠缘向非振动基部增高。即使振动从弦向段的冠缘传播，振动也会向非振动基部或下部逐渐衰减，因此，只有部分振动能量传播到压电元件或压电夹头(cartridges)。本发明的结论是：诸如振动段的振动介体(mediator)将会从任何非振动部分物理分离出来。

依据本发明的一个方面，提供了一种用于弦乐器的拾音单元，它包括：贴到弦乐器壳上的静止构件且具有多个区(zone)；多个换能器，以其确定部分分别连接到多个区的静止构件上，且分别响应以确定方向加在其上的反复力(repeated force)变形，以产生表示力的电信号；和多个振动介体，连接在弦乐器和多个换能器的其它部分之间，以从弦向多个换能器传输反复力并分别(respectively)在多个区中以至少一个方向自由移动。

附图说明

结合附图，从下面的描述可以更清楚地理解本拾音单元的特点和优点，其中

图1是显示根据本发明的拾音单元结构的正面图，

图2是沿图1的线A-A的截面图，显示了拾音单元的结构，

图3是显示拾音单元主要部分的部分透视图，

图4是显示形成拾音单元一部分的芯板构成的透视图，