[发明专利]低噪声振动弦变换器

说明书

发明领域

本发明涉及变换器(transducer)；更具体地讲，本发明涉及在吉它或其它弦乐器中用于使弦振动的变换器。通过使用一个或多个双极磁体、高精度的差分放大器(differential amplifier)及电源，本发明可以使源自金属弦乐器的低幅振动得以高质量地放大。

发明背景

在弦乐器(stringed instrument)中，通常利用乐器弦下方的线绕磁体的排列来进行低幅弦振动的放大处理。线绕磁体电磁感应到弦的振动后，通过信号电缆将电信号发送给放大器和扬声器，这样就可以发出声音了。通常使用条形磁体促使吉它弦下的磁性拾音器(magneticpickup)产生感应。振动弦切割通过拾音器条形磁体的磁场后，拾音器的线圈就会产生一个信号。拾音器由缠绕7000圈精细电线的条形磁体所组成。对于电吉它，振动钢弦会在磁体的磁场中产生相应的振动，从而在线圈中产生振动电流。

拾音器有很多种。例如，有一些拾音器在全部六根弦下只有一个磁片，其它一些拾音器则是每根弦下有单独的磁片。有些拾音器使用螺丝来调节每个磁片的高度。越靠近弦的磁片所产生信号也越强。

大部分吉它的拾音器线圈都通过一个非常简单的无源元件电路发送感应信号。通过电位计(potentiometer)调整音调，并通过低通滤波器来消除高频。调节电位计可以控制所发出声音的频率。通过附加电阻器(常用的最大值为500千欧姆)来控制到达插孔(jack)的信号的振幅。从插孔出来的信号经过信号电缆到达放大器，放大器将带动扬声器工作。

本发明是一种装置，该装置采用一种综合系统，该综合系统包括电子部分和至少一个被安装在薄而紧凑的塑料托盘上的双极磁体，该托盘可以在吉它弦与吉它之间滑动。使用该装置不要求在吉它上凿洞。该装置在托盘上具有音量控制、输出插孔和电池开关。该装置通常使用提供直流电的电池。如果吉它手想纯声(acoustically)演奏，可将整个装置拔出取走。双极磁体可被安装在托盘的任何位置，只要其位于吉它弦附近、优选位于吉它弦下方即可。磁体可移动至吉它弦附近的不同位置，磁体位置的改变会产生吉它手所需要的不同音调。如果磁体被快速移动，就可以产生颤音。磁体基本上可以是任何形状，尽管磁体的尺寸最好是小而紧密。

上述的弦连接到数字化处理器上，以便放大从双极磁体感应产生的弦电流并消除恼人的声噪，该声噪主要为高斯和60赫兹的嗡嗡声。通过利用数字化处理，吉它手可选择性的提取或消除某些频率，并进一步减少来自弦信号的噪音，而上述的模拟滤波器则不可能完成这种功能。

在优选的实施方式中，放大器是高精度的差分放大器。此类差分放大器有高通用模式，可抑制大约90分贝或大约10那伏或更低的输出噪音。通过对差分放大器集成电路的内部电阻进行激光微调，可获得完美调和率，以达到高共态抑制率(CMR)。

使用至少ND40级的高磁场强度钕磁体也是一个理想的选择。通过使用高磁场强度磁体，可以感应到高弦电流，还可以抑制传统吉它弦产生的大多数常见噪音。本发明还可使用各种不同形状和尺寸的钕磁体。通常，使用这些类型的磁体是很经济的，因为制造时只需要将钕粉填充到模具中并压制成不同的模具形状。

有关现有技术

在本领域，大家所熟知的是能够探测弦乐器低幅振动的变换器。许多使用电磁石的变换器主要局限性在于，大多数放大器无法消除来自信号的噪音。

本领域内的其它发明已经尝试解决这个问题。例如，Lacombe在美国的第5,723,805号专利发明是一种能够感应弦乐器产生低幅振动的变换器。但是，Lacombe的发明并不能过滤掉噪音，而且还要求对吉它做很大的改动，包括在吉它上钻洞、可能要重新制做吉它颈和使用昂贵的铜螺帽等。Lacombe还使用了单终端放大器，这种放大器会带来大量令人很不快的噪音。此外，Lacombe并没有披露电路和电缆的屏蔽，以减少噪音，也没有披露使用电路接地层。

Ogawa在美国的第5,484,958号专利发明是一种能够放大在弦乐器弦中流动压电电流的装置。但是，这个装备并没有使用双极磁体做变换器。Dodge在美国的第5,637,823号专利也是如此，他将一连串变换器固定在吉它上。而且，拾音器被固定在塑料托盘上，这就要求在吉它上钻一个大洞来承载托盘。这种结构说明只能将Dodge的该项发明应用于实心体吉它。