CN108335690A - 一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构 - Google Patents

Abstract

一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，所述传导结构可拆卸地安装在马骨下方，包括：若干中心压电元件；若干金属带帽杆；所述金属带帽杆由上至下包括一体成型的杆部和帽部，所述杆部的顶端穿过相配合的定位孔伸出到马骨槽中，并与马骨的底部直接接触；所述帽部底端无间隙套合连接所述中心压电元件的顶端，所述帽部顶端与琴马补强板紧密压合接触。本发明提供了一种易于安装且拆卸方便的用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其通过在压电元件的非感应侧施加质量，大幅提高了乐器的电声放大性能；并能与弦乐器更牢固地耦合，有效提高拾音效率，输出音色更好，更真实的再现了吉他的原声。

Description

一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构

技术领域

本发明涉及弦乐器技术领域，特别是一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构。

背景技术

吉他的琴身通常由轻盈、坚固的木材或其他薄板材制作，以便有效地传导振动到周围的空气中，发出声音，乐器演奏才会被听到。然而这样的薄板材不仅仅会随着琴弦的振动而振动，也会随电声放大后的乐器声音而振动，从而在乐器的薄板材部位、琴弦、继而音响放大***之间形成一个循环，或称“反馈噪音”(演出人员通常称之为“啸叫”)。

马骨是吉他琴身处琴弦的终点，马骨的位置决定吉他琴弦的长度，或称“有效弦长”。由于位于琴弦的末端，它能适当的或有效的拾取琴弦振动，因为琴弦就是从这里来振动吉他的共鸣腔。为了避免产生“反馈噪音”，拾音装置一般安装在马骨下，通常放在马骨和琴马之间的马骨槽内部。

现有拾音技术有三种实现方式：第一种是硬棒，也就是六颗极小的压电陶瓷片，每片负责一根琴弦，分别拾取振动，这六颗拾音用陶瓷片是用胶水固定在金属条状壳子里面的，胶水进一步损害了耦合，而且因为压电陶瓷体积太小，拾音效率很低；第二种是软棒，也就是一种以感应塑料为原料的拾音条，包裹的层数越多，拾音越灵敏，然而限于体积，以及塑料材料柔软，传播声音不如其他固体有效率等因素，拾音条的拾音效率还是远远不够用的；第一种和第二种都是依赖琴弦的拉力向下压住马骨，马骨对拾音装置有一个向下的力来实现耦合。第三种是采用六根大型压电陶瓷棒用铝合金条状基座等距固定并用螺丝在琴马下方固定的方式，但是第三种实现方式只能在吉他制作过程中，通过对琴马和琴马补强板以及面板进行特殊的开孔处理，才能够安装，如果是成品吉他，是不能直接安装的。本发明解决了这个问题。

现有技术的缺陷如下：

1、现有技术中，硬棒和拾音条都只能依赖马骨的向下压力来进行耦合或夹紧，而这些压力仅仅是琴弦扭紧后的施加力。导致耦合不佳，产生反馈噪音，而且因为他们比较松，还对周围的结构和共振不敏感；同时非传感侧的装置质量小时，拾音效率低。这是由于装置质量轻，非感应侧就被感应侧带着随着外界环境一起振动了，整个拾音装置随着吉他的振动而全部振动，拾音装置自身没有足够的压电效应空间。

2、已知通过较软的材料时，或者在装置内有间隙时，声波的传播效率会降低。而将软棒安装到原声吉他上时，由于软棒本身很软，传导起来不如坚硬的固体有效率；现有技术中的硬棒里面则是用胶水来粘压电元件的，胶水作为传导固体中的一个环节效率很低，传导性更差；这两种情况下，声波的传播效率均较低。

3、现有技术的前两种拾音装置上，压电元件必须安装在马骨下方的马骨槽内，马骨下方的马骨槽的空间体积限制了可被使用的压电材料的体积，而电信号输出与压电材料的体积成正比，所以电信号的输出受到很大限制；现有技术中常用的硬棒和软棒必须依赖于马骨槽的平坦度才能正常工作。如果马骨槽底部不平整，六根弦的振动拾取就会不均匀，时而出现有的弦通过电声放大后的音量小于其他的琴弦的音量。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种易于安装且拆卸方便的用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其通过在压电元件的非感应侧施加质量，大幅提高了乐器的电声放大性能；并能与弦乐器更牢固地耦合，有效提高拾音效率，输出音色更好，更真实的再现了吉他的原声；能够装载体积更大、马力更强的压电元件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，所述弦乐器的面板正面设有琴马，面板背面对应琴马的位置设有琴马补强板，所述琴马上设置有固定琴弦的固弦孔和安装马骨的马骨槽，琴弦从外部穿过固弦孔，通过固弦钉固定到琴马补强板上。

所述传导结构可拆卸地安装在马骨下方，所述传导结构包括：

若干中心压电元件，用于将接收到的振动转换为电信号；

若干金属带帽杆，用于安装在所述中心压电元件的顶端，并将感应到的振动传递给固定安装好的中心压电元件；

所述金属带帽杆由上至下包括一体成型的杆部和帽部，所述杆部的顶端穿过相配合的定位孔伸出到马骨槽中，超出马骨槽底部平面并与马骨的底部直接接触；所述帽部底端无间隙套合连接所述中心压电元件的顶端，锁紧在一起，耦合牢固，传导更精密准确；所述帽部顶端与琴马补强板紧密压合接触。所述杆部可穿过直径为3毫米或其他合适尺寸的定位孔。

作为本发明的进一步改进：所述传导结构还包括安装中心压电元件的拾音基座，用于在中心压电元件的非感应侧施加质量，以及将所述传导结构固定安装在弦乐器内部对应琴马下方位置；所述拾音基座的上表面依次等距固定所述中心压电元件的底端，内部设有拾音电路装置，并通过两端的安装螺栓和螺母依次穿过琴马补强板和面板固定连接到马骨槽两端；

优选地，为了在中心压电元件的非感应侧，即不直接接触弦乐器的那侧施加较大的质量，所述拾音基座采用硬度大、密度大的金属或合金材质制造。

所述传导结构安装在乐器内部，而不需要安装在马骨槽和马骨之间的狭小空间内，因而本发明有效克服了安装压电元件的空间限制，比大多数仅限于马骨槽空间内的现有装置的电信号输出都要多。

进一步优选地，所述拾音基座为表面平整且质地坚固的铝、黄铜或其他高密度金属型材；拾音基座不易变形，平整的表面有效避免了出现接触不均匀的问题，也就是避免了各弦振动拾取不均匀的问题；进一步地，拾音基座的材质也利于传导振动，对音色有一定贡献，提供更好的音效。

作为本发明的进一步改进：所述传导结构还包括若干辅助压电元件，用于感应所述面板中心的振动；所述若干辅助压电元件分布设置在中心压电元件两侧的拾音基座上表面，且顶端无间隙套合安装有用于传递面板振动的金属帽，所述金属帽的顶端与琴马补强板紧密压合接触。

优选地，所述定位孔的直径小于或等于所述马骨槽的宽度。进一步优选地，所述定位孔的直径不超过3毫米；所述安装螺栓和螺母为相配合的3毫米螺栓和螺母。本发明中，所述安装螺栓是从里面往上锁的，既不影响吉他的结构和外观，容易移除。

优选地，所述安装螺栓的螺帽为“T”字形或倒置的“L”字形，以适应马骨槽内的安装，这样一旦安装完成，整个装配体就不可见了。

优选地，所述拾音基座还设有用于屏蔽无线电频率的电气屏蔽层。

优选地，所述帽部顶端与琴马补强板的接触面积大小具有可调性，可通过调整接触面积的大小来平衡杆部顶端拾取的马骨与琴弦振动的合理比例。所述弦乐器为吉他，所述金属带帽杆和中心压电元件的数量均为6个。所述辅助压电元件的数量为2～8个。

本发明还具备配合使用的钻孔模具，所述钻孔模具底部有一条刚好卡进马骨槽的定位块，钻孔模具上依次分布有螺丝孔以及六个定位孔。钻孔模具用于让钻孔的定位更精确，便于安装整个结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过螺栓和螺母将质量足够大的拾音基座牢固耦合到乐器上，既有效克服了安装压电元件的空间限制，能够装载体积更大、马力更强的压电元件；又在压电元件的非感应侧施加较大的质量，加强了压电效应，能产生更大的电信号；且拾音基座质量大，坚固不易变形，降低了反馈噪音出现的可能，提高了拾音效率；平整的表面则有效避免了出现与条状压电***相关的接触不均匀问题；本发明从底下锁螺丝，可以后装，从而不只能在吉他半成品时安装，还能在成品琴上安装；本发明的金属带帽杆拾取马骨处的琴弦振动，传递给中心压电元件，金属带帽杆的帽部顶端与琴马补强板接触，还可以大幅拾取面板的振动，有助于提升音色；辅助压电元件与面板耦合，进一步感应乐器面板部位的振动，使得拾取到的声音更加真实，为吉他的原声表现提供了更真实的再现，音效更好；而且通过钻孔模具可以方便地安装，容易拆卸，并且不损伤琴体。

附图说明

图1为本发明的组装结构示意图。

图2为本发明的分解结构示意图。

图3为本发明琴马的安装俯视图。

图4为本发明的组装结构侧视图。

图5为本发明安装在面板背面的结构示意图。

图6为本发明金属带帽杆与中心压电元件的连接剖面示意图。

图7为本发明实施案例二的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图说明与实施案例对本发明进一步说明：

实施案例一：请参阅图1至图6，一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，所述弦乐器为吉他，所述弦乐器的面板7正面设有琴马1，面板背面对应琴马的位置设有琴马补强板10，所述琴马上设置有固定琴弦的固弦孔4和安装马骨2的马骨槽3，琴弦从外部穿过固弦孔，通过固弦钉固定到琴马补强板上；钢弦吉他的弦在标准音高调弦时产生约70公斤的拉力，尼龙弦吉他上琴弦的拉力通常为40公斤。为了平衡琴弦40公斤或70公斤的拉力不至于导致面板破裂，就需要琴马补强板和琴马内外对应设置，在琴马的反面施加一个对应的力，起到平衡作用。除此之外，面板背面还设有梁架，也称音梁，起到保护面板结构稳定，在琴弦的拉力下不至于破裂的作用。

所述传导结构可拆卸地安装在马骨2下方，包括：

若干中心压电元件5，用于将接收到的振动转换为电信号；

若干金属带帽杆6，用于套合安装在所述中心压电元件的顶端，并将感应到的振动传递给固定安装好的中心压电元件；其中，所述金属带帽杆和中心压电元件的数量均为6个；

所述金属带帽杆由上至下包括一体成型的杆部61和帽部62，所述杆部的顶端穿过相配合的定位孔60伸出到马骨槽3中，并与马骨2的底部直接接触；所述帽部底端无间隙套合连接所述中心压电元件的顶端，所述帽部顶端与琴马补强板紧密压合接触，金属带帽杆的帽部能间接感应到琴马补强板振动，琴马补强板是面板的重要组成部分，其材质能左右整把琴的音色好坏和味道。因此，本发明为吉他的原声表现提供了更真实的再现；所述金属带帽杆与中心压电元件及面板的耦合性良好。

所述杆部可穿过直径为3毫米或其他合适尺寸的定位孔。

面板是弦乐器振动发出声音的主要部位，拾音装置工作时，拾取面板和乐器内腔体的共鸣，转变为电信号，再进行放大处理；本发明中，所述金属带帽杆与中心压电元件和面板均紧密耦合，同时拾取马骨处的琴弦振动和面板中心处的面板振动，再传递给耦合紧密的若干中心压电元件，为吉他的原声表现提供了更真实的再现，音效更好。

所述传导结构还包括安装中心压电元件的拾音基座8，用于在中心压电元件的非感应侧施加质量，以及将所述传导结构固定安装在弦乐器内部对应琴马下方位置；所述拾音基座的上表面依次等距固定有所述中心压电元件的底端，内部设有拾音电路装置，并通过两端的安装螺栓80和螺母81依次穿过琴马补强板和面板固定连接到马骨槽两端。为了在中心压电元件的非感应侧，即不直接接触弦乐器的那侧施加较大的质量，所述拾音基座采用硬度大、密度大的金属或合金材质制造。同时中心压电元件本身具有更大的体积，使得本发明耦合到弦乐器上时，不直接接触弦乐器的那侧有较大的质量，压电效应更好，可以产生更大的电信号输出；同时，与弦乐器耦合得更为紧密牢固，降低了反馈噪音出现的可能，提高了拾音效率。

所述拾音电路装置用于连接所述若干中心压电元件，并设置有用于输出若干中心压电元件感测信号的第一输出线路，所述第一输出线路对外连接电声前置放大器。在本实施案例中，本发明只具有一个输出线路，即一根导线对外连接电声前置放大器。

所述定位孔60的直径小于或等于所述马骨槽的宽度，西方标准的马骨槽宽是3.2mm，但是国内很多是3mm，甚至有2.8mm和2.5mm，本实施案例中，根据弦乐器的马骨槽宽度不同，所述定位孔60的直径为1mm～3.2mm。

所述定位孔的直径不超过3毫米；所述安装螺栓和螺母为相配合的3毫米螺栓和螺母。本发明能够被夹得极紧或者说很好的耦合到面板的下方，所述螺栓的方向是从马骨槽里面往下的，所述螺母从里面往上旋紧，进一步保证了耦合的牢固性。既不影响吉他的结构，也不影响吉他外观，远远优于安装时会影响吉他结构的现有技术。

所述安装螺栓的螺帽为“T”字形或倒置的“L”字形，以适应马骨槽内的安装，这样一旦安装完成，整个装配体就不可见了。本发明比现有技术的第三种实现方式能够更加牢固的耦合，因为原有的第三种实现方式是通过螺丝从马骨槽内的两端往下锁住铝基座两端的螺丝孔，依赖的就是铝基座上螺纹的攻牙；而本发明中，T型或L型的螺丝头在马骨槽两端往下锁的同时，铝基座的螺丝孔下方还有一个螺母用于固定，这样就大大提高了耦合的效率，让声音传播得更顺畅，拾音更灵敏，音色更自然。

所述拾音基座8为表面平整且质地坚固的铝或黄铜型材，因此避免了现有技术中常见的与条状压电***相关的接触不均匀的问题，同时铝或黄铜型材为硬度和质量都很大的金属材料，能够满足拾音基座所需的重量，而且它们本身作为传播振动的一环是良导体。

所述拾音基座还设有用于屏蔽无线电频率的电气屏蔽层。作为具体实施方式中的一种，所述拾音基座包括实心铝条和外表面涂刷了屏蔽漆的塑料壳，塑料壳外表面连带压电元件与塑料壳拼接的外表面，共同喷涂了铜粉屏蔽漆作为电气屏蔽层。

所述帽部62的顶端与面板的背面的接触面积大小具有可调性，可通过调整接触面积的大小来平衡与杆部顶端拾取的马骨与琴弦振动的合理比例。

本发明与现有技术第三种实现方式相比较，其区别有三点：1.现有技术第三种实现方式需要预先开孔，琴马、面板和琴马补强板部位的木材会有少许损失，因为开孔的话是需要5mm左右来容纳拾音柱，这会影响木制品结构的强度和耦合的强度，而本发明只要开孔容纳3mm以内的金属帽杆就可以；2.现有技术第三种实现方式需要预先开孔，而且对琴马补强板与面板的厚度要求较高，太厚的话，压电柱过短不能穿过，无法伸进马骨槽，就不能被马骨压到，无法拾音；3.本发明使用金属介质(金属带帽杆)增加了拾音柱的工作长度，使得木板材本身的振动、而不仅仅是琴弦的振动，也能够被拾取，进一步的丰富了音色。

实施案例二：请参阅图7，实施案例二与实施案例一的不同之处在于：除了6个中心压电元件以外，所述传导结构还包括2～8个辅助压电元件9，用于感应所述面板中心的振动，设置辅助压电元件的数量与位置取决于实际应用需要；本实施案例中，所述传导结构包括4个辅助压电元件，其分布设置在中心压电元件两侧的拾音基座上表面，且顶端无间隙套合安装有用于传递面板振动的金属帽91，所述金属帽的顶端与琴马补强板紧密压合接触。

所述辅助压电元件及安装在其顶端的金属帽具有空间限制，具体实施时，辅助压电元件应该尽量紧贴中心压电元件，其安装位置不超出琴马补强板，因为琴马处的振幅最大，振动最强。

所述若干辅助压电元件连接拾音电路装置，所述拾音电路装置上还设置有用于输出若干辅助压电元件感测信号的第二输出线路；所述第二输出线路也对外连接电声前置放大器。

本实施案例中，拾音电路装置包括第一输出电路模块和第二输出电路模块，所述第一输出电路模块连接6个中心压电元件和第一输出线路，第二输出电路模块连接辅助压电元件和第二输出线路，其中，第一输出线路用于输出若干中心压电元件感测信号，第二输出线路用于输出若干辅助压电元件感测信号；所述第一输出线路和第二输出线路均对外连接电声前置放大器。具体实施中，第一输出电路模块和第二输出电路模块可集成在同一块电路板上，或为各自独立的两块电路板；作为其中一种实施方式，第二输出电路模块为一块长条形电路板。

在实施案例二中，本发明具有两个输出线路，即两根导线对外连接电声前置放大器，两路电子输出信号都被发送到同一个电声前置放大器，并在那里作为输入。

所述中心压电元件和辅助压电元件均为振动时产生相称的电信号的陶瓷元件。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，所述弦乐器的面板正面设有琴马，面板背面对应琴马的位置设有琴马补强板，所述琴马上设置有固弦孔和安装马骨的马骨槽，所述传导结构可拆卸地安装在马骨下方，其特征在于，包括：

若干中心压电元件，用于将接收到的振动转换为电信号；

若干金属带帽杆，用于套合安装在所述中心压电元件的顶端，并将感应到的振动传递给固定安装好的中心压电元件；

所述金属带帽杆由上至下包括一体成型的杆部和帽部，所述杆部的顶端穿过相配合的定位孔伸出到马骨槽中，并与马骨的底部直接接触；所述帽部底端无间隙套合连接所述中心压电元件的顶端，所述帽部顶端与琴马补强板紧密压合接触。

2.根据权利要求1所述的一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其特征在于：还包括拾音基座，用于在中心压电元件的非感应侧施加质量，以及将所述传导结构固定安装在弦乐器内部对应琴马下方位置；所述拾音基座的上表面依次等距固定所述中心压电元件的底端，内部设有拾音电路装置，并通过两端的安装螺栓和螺母依次穿过琴马补强板和面板固定连接到马骨槽两端；所述拾音基座采用金属或合金材质。

3.根据权利要求2所述的一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其特征在于：还包括若干辅助压电元件，用于感应所述面板中心的振动；所述若干辅助压电元件分布设置在中心压电元件两侧的拾音基座上表面，且顶端无间隙套合安装有用于传递面板振动的金属帽，所述金属帽的顶端与琴马补强板紧密压合接触。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其特征在于：所述帽部顶端与琴马补强板的接触面积大小具有可调性；所述定位孔的直径小于或等于所述马骨槽的宽度。

5.根据权利要求4所述的一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其特征在于：所述定位孔的直径不超过3毫米；所述安装螺栓和螺母为相配合的3毫米螺栓和螺母。

6.根据权利要求4所述的一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其特征在于：所述安装螺栓的螺帽为“T”字形或倒置的“L”字形，以适应马骨槽内的安装。

7.根据权利要求4所述的一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其特征在于：所述拾音基座为表面平整且质地坚固的铝、黄铜或其他金属型材。

8.根据权利要求4所述的一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其特征在于：所述拾音基座还设有用于屏蔽无线电频率的电气屏蔽层。

9.根据权利要求5至8任一项所述的一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其特征在于：所述弦乐器为吉他，所述金属带帽杆和中心压电元件的数量均为6个。

10.根据权利要求3所述的一种用于弦乐器振动传感和放大***的传导结构，其特征在于：所述辅助压电元件的数量为2～8个。