[发明专利]一种小提琴整体声振动激振设备及频谱测量系统和方法

权利要求书

1.一种小提琴整体声振动激振设备，其特征在于：包括音频信号发生器、功率放大器、超磁致伸缩换能器、琴弦牵拉臂和琴箱固定夹；所述音频信号发生器与功率放大器相连，功率放大器与超磁致伸缩换能器相连；所述超磁致伸缩换能器的输出顶杆与琴弦牵拉臂同向紧密固定，指向琴头方向；琴弦牵拉臂的另一端设有弦槽，弦槽安装琴弦后，使琴弦受牵拉的角度与正常演奏状态一致；所述琴箱固定夹用于将超磁致伸缩换能器与琴箱固定。

2.根据权利要求1所述的小提琴整体声振动激振设备，其特征在于:所述的超磁致伸缩换能器由稀土材料制成，频率响应范围为20Hz—20kHz，牵拉位移控制精度为10^-6米。

3.根据权利要求1所述的小提琴整体声振动激振设备，其特征在于:所述的音频信号发生器为能发生扫频信号的音频信号发生器。

4.一种小提琴整体声振动频谱测量系统，其特征在于：包括小提琴整体声振动激振设备、测量传声器、测量放大器、A/D转换器和计算机声学分析系统；测量传声器置于小提琴F音孔上方；激振设备中的音频信号发生器产生的纯频率扫频信号经功率放大器放大，输入超磁致伸缩换能器后使输出顶杆产生机械振动，并通过琴弦牵拉臂拉动琴弦振动，琴弦振动信号再通过琴码传入琴箱；测量传声器接收琴箱振动声波，通过测量放大器放大后经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频谱图。

5.根据权利要求4所述的一种小提琴整体声振动频谱测量系统，其特征在于，所述的计算机声学分析系统为包括FFT分析功能的计算机声学分析系统。

6.一种小提琴整体声振动频谱测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）首先卸除待测小提琴的腮托，将激振设备的琴箱固定夹固定在腮托位置；

（2）然后将被测弦固定在琴弦牵拉臂的弦槽中，同时调整琴弦牵拉臂的高度和角度，使被测弦受牵拉的角度与正常演奏状态一致；之后再调整小提琴的弦轴，将被测弦调到标准音高；

（3）由激振设备中的音频信号发生器产生纯频率扫频信号，经功率放大器放大后，输入到超磁致伸缩换能器，将模拟信号转换成机械振动信号后通过琴弦牵拉臂传递给琴弦；琴弦牵拉臂在信号发生器和功率放大器以及超磁致伸缩换能器的共同控制下，在顺着琴弦指向琴头方向产生给定频率和预设位移幅值的运动，在其作用下，被测弦的张力发生周期性变化，此时琴码上部发生水平方向摆动，而下部的琴码脚则发生垂直方向的交替运动，在两种运行形式的作用下，琴弦振动被导入琴箱从而幅射声波；测量时，琴弦和指板之间放置少许棉花，以抑制琴弦共振；

（4）琴箱发出的声波被测量传声器接收，经测量放大器进行信号放大后，再进入模数转换器，使放大后的声波信号转变为计算机可以识别的数字信号，通过计算机声学分析系统进行计算和分析后，生成小提琴被测弦整体声振动频谱图；

（5）重复步骤（2）至（4），分别测量其它三根弦的整体声振动频谱图。