专利名称：一种钢琴键盘振奏仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢琴的音准稳定性的检测装置，特别是一种能够模拟人演奏时的 力度和频率的钢琴键盘振奏仪。。
背景技术：
钢琴作为乐器之王，越来越受到人们的喜爱，目前已被广泛使用，其品质的提高也 越来越受到重视，为了适应发展的需要和有效的指导生产，2008年在修订钢琴国家标准时， 将钢琴音准稳定性作为一项重要指标要求在标准中提出。钢琴音准稳定性的好坏受到很多 因素的影响，比如温湿度变化使音板发生变化对音准的影响；琴弦钢丝本身具有的延伸 特性对音准的影响；弦轴板与弦轴摩擦力的大小对音准的影响等等。钢琴往往在经过一段 时间使用后，音准会产生变化，因此，音准稳定性是综合衡量钢琴产品质量的一项重要指标 之一。在现有技术中测试钢琴的音准稳定性方法是将钢琴静置15天，以此静置期前后 两次音准数值的变化量来检测钢琴音准的稳定性。一方面这种方法需要较长的时间才能对 成品钢琴的音准稳定性做出判断；另一方面由于钢琴体积较大，此种方法会占用较多的空 间，使得这种检测方法的经济性、合理性较差，例如如果将外地钢琴厂成品钢琴调入乐器 检测中心则费用较高，乐器检测机构还需筹备相应场地，且温湿度环境差别较大，生产标准 与检测标准不宜统一；如果乐器检测机构派人到现场一一检测也不实际。因此，迫切需要一 种能够对钢琴厂成品钢琴的音准稳定性做快速检测的方法和装置，并且能够在钢琴厂对成 品钢琴进行现场检测、占用空间小。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中钢琴音准稳定性检测的技术缺 陷，提供一种能够模拟人演奏时的力度和频率的钢琴键盘振奏仪，通过所述钢琴键盘振奏 仪对钢琴键盘进行一定次数和/或一定频率的击打，测试钢琴键盘在击打前后的音准的变 化量，进而能够现场快速地对钢琴厂成品钢琴的音准稳定性做出判断。本发明是通过如下技术方案实现的一种钢琴键盘振奏仪，所述钢琴键盘振奏仪 包括控制器、琴键击打装置和琴键复位传感器，所述琴键击打装置和所述琴键复位传感器 分别通过第一数据线、第二数据线与所述控制器连接，所述琴键复位传感器检测琴键的位 置并将检测信号通过所述第二数据线传递给所述控制器，所述控制器根据所述琴键复位传 感器传递过来的检测信号通过所述第一数据线向所述琴键击打装置发出击打琴键的工作 信号。上述钢琴键盘振奏仪，所述控制器为单片微机或可编程控制器。上述钢琴键盘振奏仪，所述琴键复位传感器为光电检测装置。上述钢琴键盘振奏仪，所述琴键击打装置为凸轮击打装置、电磁击打装置或气动 击打装置。
上述钢琴键盘振奏仪，所述琴键击打装置为气动击打装置，其包括气体压缩机、电 磁阀、汇流板和击打气缸，所述电磁阀安装在所述汇流板上，所述气体压缩机通过气管与所 述汇流板连接，所述击打气缸通过气管与所述电磁阀连接，所述电磁阀通过所述第一数据 线与所述控制器连接。上述钢琴键盘振奏仪，所述琴键复位传感器为红外感应开关。上述钢琴键盘振奏仪，在工作托架上一一对应钢琴一个音组的十二个琴键分别设置有十二个所述击打气缸，并且在所述工作托架上一一对应钢琴一个音组的十二个琴键分 别设置有十二个所述琴键复位传感器，在所述汇流板上一一对应十二个所述击打气缸分别 设置有十二个所述电磁阀。上述钢琴键盘振奏仪，所述电磁阀和所述汇流板均设置在所述工作托架上。本发明的钢琴键盘振奏仪具有以下有益的技术效果(1)利用本发明的钢琴键盘 振奏仪以一定的力度对钢琴键盘进行连续击打，模仿人手的力度和频率，达到对钢琴琴弦 的连续振奏，使钢琴处于符合实际的使用状态，经过设定的振奏次数后，测试振奏前后的音 准数值，用音准变化量衡量钢琴的音准稳定性。(2)利用本发明的钢琴键盘振奏仪连续振 奏的方法来代替将钢琴静置15天的方法，不仅可以实现快速的现场检测，有效的减少对时 间、空间的占用，而且还可以对钢琴键盘的灵敏度、击弦机的耐久性进行疲劳试验。(3)本领 域技术人员可以通过调节琴键击打装置的各项参数而实现对钢琴键盘的击打力度接近人 手弹奏钢琴的力度，例如当琴键击打装置为气动击打装置的时候，可以通过选择击打气缸、 电磁阀、汇流板以及气体压缩机的各项规格参数来实现击打气缸对琴键的击打力度接近于 人手弹奏钢琴的力度。(4)使琴键运行为全行程的击奏，即使第一次击奏完成后，待被击 下的琴键完全复位后，再行第二次击奏，从而实现钢琴琴键和弦槌全行程的击奏琴弦。(5) 通过控制器的键盘输入板和液晶显示器进行人工设置，能够对钢琴一个音组(十二个琴键) 进行可设定次数和/或设定时间的连续击奏。(6)本发明的钢琴键盘振奏仪体积小，重量 轻，便于携带；并且安装、操作方便，整体结构牢固；非常适合于钢琴厂对成品钢琴进行现 场快读检测，并且检测工作完成后，对钢琴无任何损坏。(7)本发明的钢琴键盘振奏仪能够 将琴键抬起到位的瞬间状态记录下来，且送入控制器进行处理，立即击打每一个被检测到 的琴键，记录琴键下压和抬起的次数，一直记录到指定的击打次数，停止击打琴键，同时记 录下每个琴键实现指定的击打次数所用的时间，从而实现了以最短时间有效的对琴弦进行 疲劳检测的目的，也间接检测了机芯极限频率的散差分布。(8)使用控制器发出固定频率作 为信号，功放后击打琴键，利用光电检测装置将琴键抬起到位的次数记录下来，且送入控制 器，当完成指定的打击次数后，控制器统计每个琴键抬起到位的次数，从而实现了对琴键进 行频率检测的目的。
图1为图6所示本发明钢琴键盘振奏仪的用于击打黑键的击打气缸、后托板和后 托板架三者安装在一起的结构示意图2为图6所示本发明钢琴键盘振奏仪的用于击打白键的击打气缸、前托板和前托板 架三者安装在一起的结构示意图； 图3为钢琴结构示意图；图4为图6所示本发明钢琴键盘振奏仪的工作托架的结构示意图； 图5为图6所示本发明钢琴键盘振奏仪的另一个视角方向的结构示意图； 图6为本发明钢琴键盘振奏仪用于击打钢琴键盘的结构示意图； 图7为图6所示本发明钢琴键盘振奏仪的控制器的内部结构示意图。
其中1-控制器，2-第一数据线，3-第二数据线，5-电磁阀，6-汇流板，7_击打 气缸，8-工作托架，9-工作托架底座，10-后托板，11-前托板，12-左后托板架，13-右后托 板架，14-左前托板架，15-右前托板架，16-光电管座，17-光电管，18-汇流板托架，19-系 统主板，20-液晶显示器，21-系统电源，22-键盘输入板，23-输入输出转接板，24-第一光电 隔离装置，25-输入插座，26-功率放大装置，27-输出插座，28-第二光电隔离装置，29-黑 键，30-白建，31-钢琴，32-硅胶触头，33-后托板架，34-前托板架。 实施方式
本实施例的钢琴键盘振奏仪包括控制器1、琴键击打装置和琴键复位传感器。所述控制器1为可编程控制器(PLC)；其内部结构如图7所示，包括分别与系统主板19连接 的液晶显示器20、系统电源21、键盘输入板22和输入输出转接板23 ；所述输入输出转接板 23上设置有第二光电隔离装置28和输入插座25，还设置有第一光电隔离装置21、功率放大 器26和输出插座27。所述琴键复位传感器为红外感应开关，本实施例中具体使用的是光 电管17，所述光电管17通过第二数据线3与所述控制器1的输入插座25连接。所述琴键 击打装置为气动击打装置，其包括气体压缩机、电磁阀5、汇流板6和击打气缸7，所述电磁 阀5安装在所述汇流板6上，所述气体压缩机通过气管与所述汇流板6连接，所述击打气缸 7通过气管与所述电磁阀5连接，所述电磁阀5通过所述第一数据线2与所述控制器1的 输出插座27连接。在工作托架8上对应钢琴一个音组的十二个琴键一一对应设置有十二 个所述击打气缸7，并且在所述工作托架8上对应钢琴一个音组的十二个琴键一一对应设 置有十二个所述琴键复位传感器。如图1所示本实施例中钢琴键盘振奏仪的用于击打黑键 29的击打气缸7、后托板10和后托板架33三者安装在一起的结构示意图，用于检测黑键29 是否复位的光电管17通过光电管座16与所述后托板10 —起固定安装在所述后托板架33 上；如图2所示本实施例中钢琴键盘振奏仪的用于击打白键30的击打气缸7、前托板11和 前托板架34三者安装在一起的结构示意图，用于检测白键30是否复位的光电管17通过光 电管座16与前托板11 一起固定安装在所述前托板架34上；如图6所示，图1所示的组件 和图2所示的组件一起固定安装在图4所示的工作托架8上，所述工作托架8固定安装在 工作托架底座9上，其中工作托架8的高度可以调节。图6所示的是本实施例钢琴键盘振 奏仪与图3所示的钢琴31配合在一起的结构示意图，所述电磁阀5和所述汇流板6通过汇 流板托架18固定安装在所述工作托架8上。图5所示是图6所示本实施例钢琴键盘振奏 仪另一个视角的结构示意图，其中后托板架33包括左后托板架12和右后托板架13，所述左 后托板架12和所述右后托板架13分别固定安装在所述工作托架8上；前托板架34包括左 前托板架14和右前托板架15，所述左前托板架14和所述右前托板架15也分别安装在所述 工作托架8上；后托板10的两端分别与左后托板架12和右后托板架13固定连接，在所述 左后托板架12与所述右后托板架13之间的所述后托板10上对应钢琴一个音组的五个黑 键29 —一对应设置有五个击打气缸7，并且还对应上述五个黑键29 —一对应设置有五个光 电管17 ；所述前托板11的两端分别与所述左前托板架14和所述右前托板架15固定连接，在所述左前托板架14和所述右前托板架15之间的所述前托板11上对应钢琴一个音组的 七个白键30 —一对应设置有七个击打气缸7，并且还对应上述七个白键30 —一对应设置有 七个光电管17。本实施例的钢琴键盘振奏仪在使用的时候，首先启动气体压缩机和所述控制器1， 当光电管17检测到琴键复位的时候，通过所述第二数据线3把琴键复位的检测信号传递给 控制器1，所述控制器1接收到琴键复位的检测信号之后马上通过所述第一数据线2向所述 电磁阀5发出击打琴键的工作信号，相应的击打气缸7即通过其临近琴键一端上安装的硅 胶触头32迅速击打琴键，当所述光电管17检测到琴键没有复位的时候，通过所述第二数据 线3把琴键没有复位的检测信号传递给控制器1，所述控制器1接收到琴键没有复位的检测 信号之后通过所述第一数据线2向所述电磁阀5发出停止击打琴键的信号，所述击打气缸 7立即停止击打琴键。所述硅胶触头32使用硅胶材料制作，击键振奏完成后不会对琴键表 面造成任何损坏。本实施例的钢琴键盘振奏仪经国家轻工业乐器质量监督检测中心分别在7台立 式钢琴(121、123、125、132等规格)、4台三角钢琴(161、178等规格)样品上进行了验证，实 证结果如下
1.首先按照《钢琴》国家标准GB/T10159-2008中的要求，对被测样品琴的小字一组 cl bl的各音用7050型十二盘闪光音准仪(G-004)进行音准测试，并记录。2.将本实施例的钢琴键盘振奏仪安装在钢琴键盘的上方，使所述硅胶触头32以 一定的力度对钢琴键盘进行快速击打，以实现对钢琴琴弦的有效振奏，振奏次数按标准要 求设定为10000次，实际的振奏时间为19 30min，其振奏频率为每键5. 5次/秒 8. 8次 /秒。3.样品经过振奏10000次后，再分别对被测样品琴的小字一组cl bl的各音进 行测试，并记录测试结果，两次音准测试结果相对比，得出振奏前后钢琴的音准误差为1 7音分。与以往的钢琴检测资料进行对比，当时共10台钢琴(其中3台三角钢琴)，在分别经 过15天静置后进行了音准稳定性的检测，其静置前后的音准误差为0 8音分。相比之下， 说明键盘振奏仪可以代替静置方式，取得同样效果，节省了时间、占用空间和人员成本等。4.通过对样机实测，气缸杆驱动的所述硅胶触头32在接触琴键键面瞬间的力度 为24. 76N 29. 63N ；与演奏人员通常情况下人手的演奏力度为24. 5N 29. 4N相比，其击 键振奏力度适合(可以根据实际需要通过调整气动装置来实现对击打力度的调整，这是气 动装置领域的公知常识，在此不再详细说明)。5.本实施例的钢琴键盘振奏仪使用了光电技术控制，当击键的所述硅胶触头32 完成第一次击键后，能够有效控制使琴键复位后再进行第二次击键，从而使得弦槌每次都 能够完成全行程有效的击弦。如果键盘机构的灵敏度较差，某个琴键不能迅速复位，光电控 制就会等待琴键的复位，会使得10000次的振奏时间延长，就能够直接的反映和识别该键 的灵敏度，这是本实施例钢琴键盘振奏仪的另一优点。6.本实施例的钢琴键盘振奏仪可以做指定频次的击键振奏，6次/秒、8次/秒或 12次/秒，利用光电控制技术，记录琴键在设定击键振奏次数的全程复位率，此项自动记录 钢琴琴键振奏复位率功能是目前各种钢琴键盘检测设备所不具备的，它可以考察钢琴琴键 在最高频次条件下的反应性和适应性。
7.本实施例的钢琴键盘振奏仪还可将振奏次数设定为2万次、3万次，打击力可调 节，因此还可对钢琴键盘、击弦机作疲劳试验的检测。8.由于使用了硅胶材料作为击键触头，击键振奏完成后未对琴键表面造成损坏。 由于击键力度适中，也未对钢琴键盘、击弦机、琴弦等部件造成损坏。
9.如图6所示，由于有所述工作托架8和所述工作托架底座9作为支撑架，在本 实施例钢琴键盘振奏仪的安装、操作过程中不会对钢琴琴体造成任何损伤。10.本实施例的钢琴键盘振奏仪可以对钢琴每一个音组十二个键同时进行设定次 数的击奏，可以适用于各规格型号的立式钢琴和三角钢琴。11.经委托国防科技工业第一计量测试研究中心(中国一航北京长城计量测试技 术研究所)对本实施例的钢琴键盘振奏仪的所述硅胶触头击键速度的实际测定，振奏机触 头在接触琴键的瞬间速度为2. 7m/s 3. 5m/s。在其它一些实施例中，所述控制器1也可以为单片机，其功能比可编程控制器的 功能更多，可以实现更多的功能；所述琴键击打装置也可以为凸轮击打装置或电磁击打装 置(通过电磁线圈对磁芯产生的磁力打击琴键)，同样也可以实现本发明创造的目的。但是， 优选的为气缸击打装置，因为气缸击打装置能够相对比较方便地控制击打力度并且长时间 工作，击打力度没有衰减，在对琴键击打过程中的力度和频率能够达到很好的统一。所述琴 键复位传感器也可以为其他光电检测装置，同样也可以实现本发明创造的发明目的。
权利要求
一种钢琴键盘振奏仪，其特征在于，所述钢琴键盘振奏仪包括控制器(1)、琴键击打装置和琴键复位传感器，所述琴键击打装置和所述琴键复位传感器分别通过第一数据线(2)、第二数据线(3)与所述控制器(1)连接，所述琴键复位传感器检测琴键的位置并将检测信号通过所述第二数据线(3)传递给所述控制器(1)，所述控制器(1)根据所述琴键复位传感器传递过来的检测信号通过所述第一数据线(2)向所述琴键击打装置发出击打琴键的工作信号。
2.根据权利要求1所述的钢琴键盘振奏仪，其特征在于，所述控制器(1)为单片微机或 可编程控制器。
3.根据权利要求1所述的钢琴键盘振奏仪，其特征在于，所述琴键复位传感器为光电 检测装置。
4.根据权利要求1所述的钢琴键盘振奏仪，其特征在于，所述琴键击打装置为凸轮击 打装置、电磁击打装置或气动击打装置。
5.根据权利要求1至3任一所述的钢琴键盘振奏仪，其特征在于，所述琴键击打装置为 气动击打装置，其包括气体压缩机、电磁阀(5)、汇流板(6)和击打气缸(7)，所述电磁阀(5) 安装在所述汇流板(6)上，所述气体压缩机通过气管与所述汇流板(6)连接，所述击打气缸 (7 )通过气管与所述电磁阀(5 )连接，所述电磁阀(5 )通过所述第一数据线(2 )与所述控制 器(1)连接。
6.根据权利要求5所述的钢琴键盘振奏仪，其特征在于，所述琴键复位传感器为红外 感应开关。
7.根据权利要求5所述的钢琴键盘振奏仪，其特征在于，在工作托架(8)上一一对应钢 琴一个音组的十二个琴键分别设置有十二个所述击打气缸(7);并且在所述工作托架(8 )上 一一对应钢琴一个音组的十二个琴键分别设置有十二个所述琴键复位传感器；在所述汇流 板(6)上一一对应十二个所述击打气缸(7)分别设置有十二个所述电磁阀(5)。
8.根据权利要求7所述的钢琴键盘振奏仪，其特征在于，所述电磁阀(5)和所述汇流板 (6 )均设置在所述工作托架(8 )上。
全文摘要
本发明涉及一种钢琴键盘振奏仪，所述钢琴键盘振奏仪包括控制器、琴键击打装置和琴键复位传感器，所述琴键击打装置和所述琴键复位传感器分别通过第一数据线、第二数据线与所述控制器连接，所述琴键复位传感器检测琴键的位置并将检测信号通过所述第二数据线传递给所述控制器，所述控制器根据所述琴键复位传感器传递过来的检测信号通过所述第一数据线向所述琴键击打装置发出击打琴键的工作信号。本发明的钢琴键盘振奏仪能够模拟人演奏时的力度和频率，通过所述钢琴键盘振奏仪对钢琴键盘进行一定次数和/或一定频率的击打，测试钢琴键盘在击打前后的音准的变化量，进而能够现场快速地对钢琴厂成品钢琴的音准稳定性做出判断。
文档编号G10C3/12GK101866645SQ20101021057
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年3月30日
发明者孙朝平, 孟宇, 张振启, 王伟, 王晋飞, 贾岳, 郭学成, 齐朋 申请人:北京乐器研究所