收藏本站
收藏 | 论文排版

云杉木材共振板的振动特性与钢琴声学品质评价的研究

刘镇波  
【摘要】: 钢琴音板的质量在很大程度上决定了钢琴声学品质,在生产中,钢琴音板的选材主要依赖于技师的主观评判,这种方式不但效率低,而且科学依据不足,误差大,无法满足在大批量生产的条件下,以最适当的材料制作最多、最高品质钢琴音板的要求。 为能建立钢琴音板的客观选材方法和实现对钢琴共振板振动特性的客观评价,以4种适合制作乐器音板的云杉属木材(俄罗斯远东红皮云杉、东北长白鱼鳞云杉、西藏林芝云杉及美国西加云杉)为研究对象,进行了从共振板素材、共振板,到音板,直至钢琴产品的声学特性的追踪研究。 采用综合坐标法、综合评分法对共振板素材的综合振动性能进行区分,根据区分结果,每树种均选出区分度大的两组共振板素材(分别为第1组与第2组素材,对应为第1块与第2块共振板,对应为第1号与第2号钢琴),用以制备钢琴共振板;基于钢琴共振板的振动理论,分析了共振板的振动特性;将共振板制成钢琴后,采用主观评价、客观评价、生理心理指标评价方法对钢琴的声学品质进行评价;在综合分析共振板振动特性、钢琴声学品质之间的关系的基础上,建立钢琴共振板振动特性的客观评价方法以及钢琴共振板用木材的客观选取方法。 本文的主要研究内容和结果如下: (1)在实际尺寸木材振动特性检测的探索性研究基础上,对实际尺寸的钢琴共振板用木材振动特性进行检测,并采用综合分析的方法,实现对俄罗斯远东红皮云杉、东北长白鱼鳞云杉、西藏林芝云杉及美国西加云杉树种的试验样本进行振动特性的综合评价与区分,对每个树种均挑选出两组综合振动特性区分明显的共振板素材。 (2)将素材拼板胶合,形成共振板。分析了钢琴共振板基本振动理论,得出钢琴共振板自由振动的频率方程。根据自由振动的频率方程计算得出钢琴共振板x方向与y方向的弹性模量(MOE_x,MOE_y),并用纵波传播速度方程计算得出钢琴共振板x方向与y方向的纵波传播速度(V_(Lx),V_(Ly)),通过比较发现:同树种的两块共振板,无论是x方向,还是y方向,第2块共振板的弹性模量值、纵波传播速度基本要比第1块的大;所有的共振板,y方向的弹性模量(MOE_y)、纵波传播速度(V_(Ly))均要大于x方向(MOE_x,V_(Lx))。对共振板裁边后剩余的边角试件(45°斜纹理试件)进行力学性能分析,得出与共振板整板弹性模量值的分析结果较为一致的结论。 (3)在共振板上粘贴肋木,形成音板。通过肋木对钢琴共振板声传播速度影响的分析,结果表明肋木可显著提高共振板横纹理方向的振动传播响应速率。比较音板不同方向之间及同树种内两块音板的对应方向的振动响应时间发现,顺纹理方向的振动响应时间与横纹理方向之间相差不大,这主要是肋木起到了很好的增加横纹理方向振动传播速度的作用。 (4)利用上述4个树种各2组音板制作了8台钢琴。采用主观评价、客观评价方法对8台钢琴的声学品质进行评价,主观评价人员为从事钢琴演奏与教学工作多年的专家,客观评价的指标主要包括钢琴的音强、音长、动态范围及音色等。评价的结果表明:同树种的两台钢琴,第2号的钢琴声学品质客观评价指标值、音质主观评价项目得分基本都优于第1号。可认为,同树种的第2号钢琴声学品质优于第1号钢琴。 (5)以没有音乐专业背景的大学生群体为研究对象,以心率、血压、皮肤温度及呼吸几项指标为变量,分析了不同钢琴对受验者生理的影响。结果表明:与正常静息状态比较,听赏钢琴曲后,引起受验者的生理信号相应改变,表现为交感神经活动张力降低,迷走神经活动水平上升,自主神经活动状态发生改变,但尚未失去均衡性,综合表现为自主神经系统活动性降低,受验者精神处于松驰状态;比较受验者听赏同树种内两台钢琴演奏的曲子对受验者的生理影响可以表明,受验者听赏第2号钢琴时,交感神经活动张力比听赏第1号钢琴有所降低,而迷走神经活动水平上升,受验者精神处于更为放松的状态。 (6)从共振板弹性模量(MOE_x,MOE_y)、纵波传播速度(V_(Lx),V_(Ly))、共振板边部斜纹理试件弹性模量(MOE_(45x),MOE_(45y)及音板的振动响应时间(顺纹理振动响应时间T_L,横纹理振动响应时间T_R)4个方面分析了共振板的振动特性与钢琴声学品质的主观评价得分(总项平均得分、总体音质得分及计权得分)、客观评价指标(强奏音强值、弱奏音强值、音长、音色)之间的关系。共振板y方向弹性模量(MOE_y)、纵波传播速度(V_(Ly))、共振板边部斜纹理试件弹性模量(MOE_(45y))与主观评价得分、客观评价指标之间的相关关系大于x方向,其原因可能与音板上的琴弦排列与音板的y方向接近平行,或与y方向的夹角小于x方向的结构特点有关;主、客观评价指标与音板横纹理方向振动响应时间之间的相关性高于顺纹理方向的振动响应时间。因此,通过提高共振板弹性模量、纵波传播速度,尤其是y方向,可提高钢琴的声学品质;若能降低音板的横纹理方向的振动响应时间,以减小与顺纹理方向的声振动传播速度的差异,使整个音板在最短的时间内均匀振动起来,也可提高钢琴的声学品质。 (7)通过综合分析得出钢琴共振板的振动性能客观评价方法:测量钢琴共振板,或者直接测量钢琴共振板边部斜纹理试件的弹性模量值,主要是y方向弹性模量值;测量钢琴共振板的纵波传播速度,或者测量音板的振动响应时间,主要是y方向的纵波传播速度,或者横纹理方向的振动响应时间。 (8)通过综合分析得出钢琴音板用木材的客观选取方法:采用综合坐标法、综合评分法的综合分析方法对钢琴音板用木材的综合振动性能进行计算,参与计算的振动性能指标需要包括纵向的振动性能指标与横向或斜纹理方向的振动性能指标。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 戴澄月,梁北红;长期载荷下木材粘弹性质的研究[J];东北林业大学学报;1987年05期
2 殷祥源;木材真实电阻的测量[J];南京林业大学学报(自然科学版);1988年01期
3 张平远;木材染色改性新技术[J];世界农业;1993年11期
4 ;新技术 新工艺 新产品[J];人造板通讯;1994年01期
5 王恺,陈绪和;面向21世纪的木材工业[J];木材工业;1994年01期
6 ;世界木材短缺现象短期内不会缓和[J];造纸信息;1994年05期
7 王维新;略谈木材的多层次结构与加工、使用性能之间的诸多关系[J];人造板通讯;1996年07期
8 杨素华;1996年全国木材订货会在广州召开[J];中国商贸;1996年13期
9 ;木材制造的碳化硅陶瓷问世[J];中外轻工科技;1997年04期
10 蔡静蕊,张双保,李光沛;麦秸-木材中密度纤维板工艺浅析[J];人造板通讯;2001年06期
11 杨守生,段楠;木材热解特性研究[J];消防科学与技术;2001年03期
12 林晓木;木材有作为智能性材料的可能性吗?[J];中国林业;2001年09期
13 王正平,王坚;木材阻燃处理工艺[J];应用科技;2003年09期
14 草明;一季度木材及木制品的外贸形势火热[J];人造板通讯;2004年08期
15 舒文博;;美国针叶木应用及设计专题研讨会在京召开[J];中国人造板;2006年01期
16 徐建中;何勇武;唐然肖;焦运红;屈红强;;六氯环三磷腈的合成及对木材的阻燃研究[J];河北大学学报(自然科学版);2006年02期
17 谢永华;;基于不变矩特征木材纹理的研究[J];林业机械与木工设备;2006年06期
18 赵辉;;木质沙发扶手弯曲中性层分析[J];林业科技;2006年03期
19 胡国文;黄洪;傅和青;沈慧芳;陈焕钦;;MMA/BA共聚物改性的水性聚氨酯的合成与表征[J];化工学报;2007年07期
20 王逢瑚;杨亮庆;孙建平;朱晓冬;;有限元法在木材模态特性分析中的应用[J];东北林业大学学报;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马岩;;中国木材加工机械工业现状及发展趋势[A];中国木材工业可持续发展高层论坛论文集[C];2004年
2 黄安民;王晓旭;杨忠;杨瑶;;近红外光谱应用于杉木木材强度分等的研究[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年
3 刘君良;江泽慧;许忠允;;人工林软质木材表面密实化新技术[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
4 王丽宇;鹿振友;赵广杰;;水分解吸过程中木材的断裂韧性[A];北京力学学会第12届学术年会论文摘要集[C];2006年
5 杨守生;;木材浸渍阻燃处理工艺条件研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
6 刘元;彭万喜;吴义强;陈玉芳;;马尾松木材中性脱脂工艺的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(9)[C];2007年
7 李贤军;蔡智勇;傅峰;;微波干燥与常规干燥中木材内含水率动态分布比较[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年
8 叶克林;龙玲;傅峰;;人工林杉木、杨树木材的性质及强化前景[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
9 周松峦;陈中行;程昌炳;;曾侯乙墓墓坑木椁脱水定型时限的估算[A];中国文物保护技术协会第四次学术年会论文集[C];2005年
10 于海鹏;刘一星;刘镇波;;图象图形学在木材纹理特征检测中的应用[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘镇波;云杉木材共振板的振动特性与钢琴声学品质评价的研究[D];东北林业大学;2007年
2 赵殊;异氰酸酯与纤维素反应产物结构及聚氨酯对木材胶接机理[D];东北林业大学;2010年
3 冯欣欣;序列理念的笃行者——卡尔海因茨·施托克豪森钢琴曲I-XIV研究[D];上海音乐学院;2010年
4 李贤军;木材微波—真空干燥特性的研究[D];北京林业大学;2005年
5 邱坚;木材/SiO_2气凝胶纳米复合材的研究[D];东北林业大学;2004年
6 孙艳玲;木材裂纹尖端区域应力场的数值分析和测试[D];北京林业大学;2004年
7 韩玉杰;木材铣削加工激光在线检测及模糊控制的研究[D];东北林业大学;2002年
8 唐晓淑;热处理变形固定过程中杉木压缩木材的主成分变化及化学应力松弛[D];北京林业大学;2004年
9 王秀华;木材横切面构造特征计算机视觉分析与树种分类识别研究[D];东北林业大学;2005年
10 李海英;高含水率木材用胶粘剂与胶接技术的研究[D];东北林业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩天香;分形理论在木材断裂研究中的应用[D];东北林业大学;2005年
2 邢大鹏;现代木建筑技术及建筑表现[D];东南大学;2005年
3 孙正强;硅溶胶/苯丙乳液改性体系的陶瓷复合木材[D];北京工业大学;2004年
4 常晓霞;木材铣削加工模糊控制的计算机仿真研究[D];东北林业大学;2003年
5 陈昂;木材的建造诗学[D];昆明理工大学;2008年
6 刘镇波;木材显微图像特征参数提取与树种判别方法研究[D];东北林业大学;2004年
7 于文勇;基于超声波原木内部孔洞缺陷定量检测[D];东北林业大学;2006年
8 彭万喜;人工速生工业林木材增值利用——人工林松木脱脂新技术研究[D];中南林学院;2003年
9 朱江;化学镀铜木材轻质电磁屏蔽复合材料的研究[D];内蒙古农业大学;2009年
10 毛杰;魔芋多糖木材胶黏剂的研究[D];福建农林大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赵辉 柯善政;接待一名游客少砍一立方米木材[N];中国绿色时报;2004年
2 唐镇忠 编译;木材防腐技术问答(中)[N];中国花卉报;2006年
3 王玉梅;伊春木材精深加工蓬勃发展[N];黑龙江经济报;2010年
4 马超;越南木材出口订单大增[N];中国绿色时报;2010年
5 记者 韩凤凤;今年木材供销形势将稳步增长[N];中国建材报;2003年
6 记者  刘述波;俄招华商投资木材深加工[N];哈尔滨日报;2006年
7 杨勇;俄产木材过埠增值[N];国际经贸消息;2002年
8 景延 梅永存;木材:供需矛盾将加剧[N];中国物资报;2000年
9 记者 文桦;IN-WOOD给户外木材披上防护外衣[N];中国花卉报;2005年
10 王建兰;科技助推木材高得率 制浆产业驶入快车道[N];中国绿色时报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978