壳体式带谐振膜的乐器的制作方法

专利名称：壳体式带谐振膜的乐器的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种带谐振膜的乐器，或者说是鼓，当它受到象鼓槌一样的物体敲击时会发出清晰的音乐声。更具体地说，本发明涉及一种鼓，与调节和安装元件相关的张紧力不限制鼓膜的自由谐振。本发明也涉及弦鼓(Snare drum)的制造方法，这种弦鼓的响弦音色很好而杂音最小。
音鼓是受历史影响的，这可追溯至石器时代。考古学家已经发现象Sumaria，Mesopotamia和Babylonia等古文化中有鼓的记载。这些鼓是公元前三千年的制造物。鼓的用途一直很多，象传递信号和宗教仪式等等。在公元十五世纪，EdWard六世国王把鼓引入了英国军队中。到十七世纪，缴获了敌人的铜鼓就意味着战斗胜利了。现如今鼓的用途也很多，从军队的行军到交响乐的演奏都有鼓的应用。事实上各种现代音乐都用鼓或同类乐器来保证节奏。
鼓发声是由击鼓膜或鼓面而产生的，鼓面一直都是紧紧地包在支撑结构如鼓壳上。鼓壳的形状有多种，但通常是圆柱形的。鼓壳都通常用挠曲木材如层压木料制成，其厚度一般从3/4寸至1寸以上。鼓壳的厚度偶而也有较大的情况。挠曲木材很难制成精确的圆形，受天气变化又很容易变形。发生变形之后有必要恢复的情况极小，而更换鼓壳的必要性却极大。根据设计的不同，鼓壳的与鼓膜相对的一端可以是开口的，也可以是闭合的，也可以由另一种类似的膜进行封住。当鼓的形状是这样的，就是圆柱形的鼓壳的两端都封有膜状件时，这样的鼓就是所谓的双膜鼓。更一般地说，鼓分成汤姆鼓(tom drum)、低音鼓(bass drum)和弦鼓(snare drum)。
鼓膜通常由动物的皮革制成，以很好地与鼓壳相装配。在最初的技术当中，采用了种种方法以把鼓膜粘贴在鼓壳的一端或者说鼓壳的边缘上。鼓膜可以粘在鼓壳上、钉在鼓壳上、铆在鼓壳上、缝合在鼓壳上，可以缝合在另一端的鼓膜上，也可以用拉条联接在另一端的鼓膜上。当鼓膜固定后，用一个硬圈封住鼓膜并且扎紧，在鼓壳的另一端也用一个类似的硬圈封住鼓膜。
最近，开始用一种薄塑料制作鼓膜，这种薄塑料具有一个半柔性的圆形的硬卷边，该硬卷边安装在鼓壳的周边上。该硬卷边通常由铝制成，并且用一种环氧粘接剂永久性地固定在薄塑料上。所述薄塑料通常由聚脂薄膜制成。
然而，鼓的基本设计并没有改变。硬卷边仍然是覆盖在鼓壳端部的支撑刃上面，并且通过硬圈可拆卸地固定在该支撑刃上面。这样，薄塑料膜就成为弹性的谐振膜。
为了使硬卷边由硬圈固定在支撑刃上面，已经采用了多种调节元件。这种调节元件通常就附在乐器的壳体上。沿着硬圈设置数个通常是螺栓的硬质元件，该硬质元件可拆卸地紧固在数个金属紧固器上，该紧固器是安装体的一部分，该安装体永久性地固定在鼓壳上。把螺栓紧固在金属紧固器上，就对硬圈施加了一个张紧力，相应地，对鼓面就施加了一个张紧力。鼓壳上的调节元件的重量具有减弱鼓壳谐振的作用。另外，调节元件和硬圈之间的对鼓壳的压力也会减小。
通过改变由每个金属紧固器施加的张紧力，击鼓时鼓膜的音质将会改变。直到实现了适宜的音质，调节才告完成。为了承受调节元件施加的力，鼓壳的厚度应足够大。鼓壳与鼓面协调谐振的能力随着鼓壳厚度的增加而降低。为了使鼓壳足以承受调节元件的作用，通常采用厚度大约3/4寸或厚度更大一些的鼓壳，尽管时常采用更薄的鼓壳也是成功的，但从承受能力的观点看，通常还是强调这样做。但这大大降低了鼓壳的谐振。
在另外一种方法中，在鼓壳的两端分别可拆卸地附有硬圈，在两端的硬圈之间用长条的张紧元件进行紧固。该张紧元件可以是硬质的，如螺栓，也可以是软质的，如皮革带。通过张紧位于两端硬圈之间的张紧元件，可以使鼓膜进行固定和调节。在张紧元件是螺栓的情况下，每个张紧元件分别进行松紧直至实现了适宜的音质为止。随着该硬质张紧元件的紧固，一个压缩力就施加在鼓壳上。该压缩力具有降低鼓壳谐振的作用。另外，鼓壳的厚度应足够大，这样它就不会被该压缩力而压坏。为了防止压坏而确定的鼓壳的厚度大大降低了鼓壳的谐振。
另一类型的膜振乐器就是弦鼓(Snare drum)，严格地说它是双膜振乐器。弦鼓是一种相对比较小的双膜振鼓，它容易携带、容易安放在支架上。弦鼓的直径大于其高度或者说鼓厚，响弦设置在底部的鼓膜上。弦鼓底部鼓膜的两侧是扇形的响弦座，该响弦座可减小响弦杂音。
弦鼓通常由短的汤姆鼓(tom drum)的鼓壳制成。根据传统的鼓的制作方法，鼓壳由挠曲木材制成。挠曲木材很难制成精确的圆形，由于两个鼓面的张力作用很容易变形，由于天气的变化也很容易产生变形。在弦鼓的鼓壳四周通常设置加强箍以提供附加的支撑。
成组的响弦平行地横跨底部鼓膜，当击打顶部鼓膜时响弦组会发出格格的声音或者产生回荡效果。响弦就是一根与鼓膜相接触的螺旋形的金属丝。响弦很难实现正确的高度调节，从而有“杂音”。发明内容根据本发明的鼓在本质上有四个不同的元件鼓面、硬圈、过渡环、鼓壳。鼓面、硬圈和过渡环可以设置在圆柱形鼓壳的一端，也可以设置在其两端。
鼓壳不仅仅是鼓撑鼓面的圆筒，而且是用于从鼓面的振动获得最大响度的谐振器。本发明的木质鼓壳的厚度比传统的木质鼓壳的厚度要薄得多。由于随着鼓壳厚度的变薄其振动更加自由，木质鼓壳的厚度应为3/4英寸或更小。1/2时或更薄的厚度为好，1/4英寸或更小的厚度则更为理想。木质鼓壳的最佳厚度大约为1/8英寸。这已有足够的强度足以支撑相伴的结构，允许鼓壳与鼓面协调地进行自由谐振。最小厚度是支撑过渡环的重量所必需的厚度。
当鼓壳由层压木质结构制成(推荐的材料)时，可由四层或五层木质层构成，每个木质层的厚度大约为0.031英寸。各木质层粘接在一起总的厚度大约为0.125至0.155英寸。木质层弯曲并粘接成圆筒的形状。各木质层为交错层叠在一起。
制作鼓的最流行的材料是木材，通常木材制成的鼓音质也好，即使这样，如果需要也可用其他材料如塑料或金属等来代替木材制作鼓壳。这样的材料可产生不同的音质，但其结构合理，可以根据材料的不同制成薄得多的鼓壳。
弯曲的木质鼓壳“记住”了其初始形状，那就是平板状，因此很难形成精确的圆形边缘并且在应用过程中保持这种圆形边缘。然而，本发明的鼓壳通过在两端插至过渡环中而保持了一个很接近圆周的边缘。鼓壳与过渡环紧紧地相配合。
过渡环设置在鼓壳的两端，在传统的鼓中没有过渡环。过渡环使得鼓壳的结构稳定、保持正确的技术参数和整齐的支撑刃。另外，作用在鼓壳上的拉压应力也减小了，过渡环承受了作用在鼓壳上的所有载荷。鼓壳的两端穿入过渡环中并与过渡环粘接在一起。而过渡环本身由层压胶合板制成，而该胶合板的木质层是由硬木如硬质枫树制成，过渡环本身还要进行精确的机械加工。过渡环的外侧端用CNC(计算数字控制)技术以45°角进行加工。而且是单侧加工，不是双侧都加工。这种尖的锥形边缘减少了与硬圈的接触面积并且形成了一个摩擦力很小的支撑刃。
CNC的加工过程沿着层压胶合板进行，形成了一个真正的45°尖刃，从而成为支撑刃。这使得鼓面可以真正地自由浮动。传统的鼓用硬圈把鼓面直接压靠在鼓壳上，它也曾试图进行45°角的切削，但是必须圆整或双面圆整以形成尖部(或称为支撑刃)，该尖部构成一圆形，其直径为3/16英寸。本发明具有一个进行了精密加工的接近于精确形状的过渡环。这个接近于精确形状的圆形的过渡环使得可以形成均匀有序的悦耳的谐音。根据本发明的过渡环使得可以采用传统的硬圈和传统的聚脂薄膜的鼓面。另外，如果需要的话，也可以用塑料的或金属的过渡环来替代木质的过渡环。
根据本发明的过渡环也是各调节和安装元件的安装凸缘。调节和安装元件不是安装在鼓壳上，这可使得鼓壳更加自由地进行谐振。过渡环是圆环形的，在支撑刃的下部有一凸缘向四周凸出。过渡环凸缘的宽度大约以1.25英寸为好。该凸缘具有数个垂向延伸的通孔(与鼓面垂直)。这些通孔是如此分布的，就是要与传统的鼓的硬圈上螺栓孔对准，这里的硬圈在工业上是标准件。传统的硬圈通过螺栓而把鼓面压靠在过渡环上，所述的螺栓穿过硬圈并与过渡环凸缘上的容纳件相连接。
鼓可以安放在支架上，或通过固定元件相互连接起来。固定元件是一种由镀铬航空铝制成的改进的C形夹具，其形状可保证与过渡环的凸缘密贴。该固定元件可容纳一个标准的1英寸直径的固定杆，而该固定杆再与传统的鼓架相连。该固定杆允许穿过过度环进入鼓的内部。这就使得鼓可以相对于其他的鼓或鼓架而放置在不同的位置上。在该固定元件上还可以设置一个鹅颈座以安装麦克风的鹅颈部分。
本发明还公布了一种弦鼓(snare drum)。与传统的弦鼓不同的是，本发明的弦鼓不是通过使层压木质品弯曲和粘接在一起而制成的。相反，是由一实心的木块加工而成的。作为这里使用的术语，“实心的木块”可以是一整块木料，也可以是若干块一定形状的木块粘接在一起而成的木块。所述的“实心的木块”成了弦鼓的过渡环和鼓壳。另外，弦鼓的鼓壳也可由其他的材料制成，如塑料或金属制品。
弦鼓的过渡环的形状与汤姆鼓(tom dum)相同，该过渡环有一向下延伸的凸缘形成了鼓壳。这和汤姆鼓不一样，汤姆鼓的过渡环的内侧要进行切削加工以插入鼓壳。弦鼓壳的厚度可达1.75英寸或更大些。与汤姆鼓不同的是，弦鼓的鼓壳越厚，其音质就越好。可以用Sitka Spruce木材作为弦鼓鼓壳的原料。Sitka Spruce这种木料不可弯曲但谐振音质好。Sitka Spruce也是优质钢琴音板的原料。
用木块加工弦鼓的鼓壳也要对响弦座进行精密控制。响弦座的扇形要在切削出底部过渡环的45°斜面之前在过渡环上加工出来。每个所述的扇形沿过渡环的周向长度大约为3英寸。该扇形是很浅的，在其最深处仅1/8英寸。这可降低响弦的杂质。
传统鼓壳都粘有一层薄膜或涂上清漆。这会降低鼓壳的自由谐振。本发明的两种鼓壳都首先用酒精张紧，然后在其上涂以彩漆，再涂上一层亚麻油或相当的涂料。这将改善鼓壳与鼓面协调地自由谐振的能力。
采用本发明的过渡环和鼓壳的鼓的重要优点之一是声音衰减均匀并且持续性很好。清晰和持续的音质证明这减少了不希望有的无序的谐音，这时的鼓壳在与鼓面共同振动。对于一般的鼓，如果鼓壳不与鼓面共同振动，则紊乱的不持续的声音就出现了，这将产生无序的谐音、不悦耳的音响、以及不持续衰减的声音。
在本发明中，支撑刃的摩擦力减小了，这改善了鼓膜的自由谐振。在鼓壳上也没有设置影响谐振衰减的调节和装配的元件。过渡环是硬质的不容易变形。有效地避免了由于调节元件的预紧而对鼓壳施加的压缩力。在鼓壳上不再设置调节和装配元件，因而提高了鼓壳自由谐振的能力。随着鼓壳所需厚度的减小，鼓壳的自由谐振能力提高了。
本发明的弦鼓的优点也包括支撑刃的摩擦力减小了，鼓壳不容易由于天气条件的变化而变形。另一个重要的优点是，紧固螺栓可以设置在鼓壳的外表面的内侧，这就允许鼓壳更厚一些，也可以在鼓壳外部安装传统的调节元件。这将加大鼓壳的重量，可以改善鼓壳的音色。
本发明的上述的和其他的目的和优点将结合附图在下文中进一步进行说明。


图1是本发明的汤姆鼓(tom drum)的分解透视图，图示了硬圈、鼓面、过渡环和鼓壳。
图2是汤姆鼓的一个侧视图，图示了鼓面和鼓壳安装在过渡环上的情况。
图3是过渡环的局部视图和局部剖的正视图。
图4是汤姆鼓的过渡环的截面图，图示了硬圈、鼓面、过渡环和鼓壳，以及调节元件。
图5是过渡环及装配元件的截面图，麦克风的鹅颈部分就安装在过渡环上。
图6是汤姆环的一个侧视图，图示了装配元件的端面。
图7是过渡环的一个截面图，鼓壳内部装有XLR麦克风。
图8是本发明弦鼓的分解透视图。
图9是如图8所示的弦鼓的局部视图和局部剖侧视图。
图10是弦鼓的一个侧视图，通过局部剖图示了响弦座的布局。
图11是传统汤姆鼓的声音特性的谱分析。
图12是本发明的汤姆鼓的声音特性的谱分析。推荐实施例的详述参见附图，尤其是图1至3，本发明提供了一种汤姆鼓(tom drum)。汤姆鼓具有鼓壳20、每端一个过渡环22、以及安装在每个过渡环上的鼓面24和硬圈26。现在对汤姆鼓进行一下说明。汤姆鼓的结构与低音鼓(bass drum)相同，不同的是低音鼓的鼓面通常是垂直放置的，并且通过击鼓踏板进行击鼓。过渡环22与鼓壳20永久性地粘接在一起。通过把螺钉28旋入过渡环22中，硬圈26就牢牢地把鼓面24压靠在过渡环22上。硬圈26和鼓面24都是传统的结构。鼓面24永久性地连在边圈25上，边圈25用于把鼓面固定在过渡环22上。在代表性的上鼓面的材料是Evans Uno58，上面涂有White 750 Top涂料。有代表性的下鼓面的材料是Remo Weather King Ambassador Batter。
螺钉28是金属的，相对来说比较短，因为它要拧入过渡环的凸缘23，而不是拧入鼓壳。螺钉28拧入内螺纹孔插件31中，内螺纹孔插件31设置在过渡环中。螺钉28的数目根据鼓的直径的不同而不同，如表1所示表1鼓的直径(英寸)螺钉/螺纹孔的数目8 410612614616818820822102410如图1和图2所示，汤姆鼓的鼓壳20是圆筒形的，由挠曲木材制成。四层或五层0.031英厚的软枫树木质层层压在一起形成的总厚度大约为1/8英寸(实际上大约0.125至0.155英寸)。鼓壳20插入至过渡环22中并与之粘接在一起。鼓壳20穿过过渡环22的长度大约为0.5英寸左右。这使得有足够的侧面积供过渡环22和鼓壳20进行粘接。
侧视3图示了螺钉28穿过垫圈30而拧入螺纹孔插件31的情形。螺钉28具有一个方头，可用标准的鼓板手进行紧固。螺钉28经常被用户拧开以更换鼓面，或个别地进行松紧以调整鼓面24的音质。金属的螺纹孔插件31可移出凸缘，但是通常的是要用户不要把它移去或进行调节。
参见图3，该图是汤姆鼓的调音元件的侧视图。螺纹孔插件31由两部分构成，即螺栓32和螺母34。螺栓32具有一个平头并且沉入过渡环22的凸缘23中。螺栓32贯穿该凸缘并且拧入螺母34中。螺母34需要用板手而拧在螺栓32上。凸缘23在其表面有一沉孔，允许螺母34平置于该凸缘上的沉孔中。螺栓32钻有中心孔，该中心孔中有内螺纹，允许螺钉28拧入至该内螺纹孔中。这样，螺钉28穿过垫圈30、硬圈26、经过一段空间，然后拧入螺纹孔插件31的螺栓32中，而螺纹孔插件容纳在过渡环22的凸缘中。
参见图3和图4，这是关于过渡环的截面图，图示了调音元件与过渡环的连接情况。鼓壳20穿过过渡环22的距离为0.5英寸。过渡环22在其外侧端切削加工出了一个45°的斜面，从而形成了支撑刃42。鼓面24平展在支撑刃42上，并且由硬圈26固定住。
过渡环22由实心的硬质枫木加工而成。枫木块由层压结构制成，水平方向的层可以加大稳定性。过渡环的上部或者说颈部21的厚度为0.5英寸，在内外圆周面之间切削加工出一个45°的斜面形成了支撑刃42。凸缘23的高度为1英寸，在其内侧边缘处加工出了一个周向的槽，该槽向凸缘延伸0.5英寸。这个0.5英寸深的槽29形成了与鼓壳的接触面。该凸缘沿其径向的宽度为1.25，其外边缘呈半圆形。槽29的直径比鼓壳的外径仅仅略大一点儿，这样可以保证配合紧固。鼓壳是被强行压入过渡环的，并要粘接在过渡环上。
图5是汤姆鼓的横截面图，其中包括了安装元件40。安装元件40沿过渡环22的凸缘23而分布，它不与螺钉或内螺纹插件相干涉。图6是如图5所示的包括了安装元件40的汤姆鼓的侧视图。
如图5图6所示，安装元件40是个改进的C形夹具，它固定在过渡环22的凸缘23上。尽管可以有多种方法固定安装元件，但可以采用两个沉头螺钉44。安装元件包括一个基座46，该基座46通过螺钉44而固定在过渡环22的凸缘上。螺钉44穿过基座46的上半部分47、然后穿过凸缘23、再拧入基座46的下半部分49中的螺纹孔45中。基座46密贴在过渡环22的凸缘23上，但不与鼓壳20相接触。安装孔51横向地贯通基座46和过渡环22。安装孔的下部有一个键槽55，该键槽55与外径为7/8英寸的安装臂53上的传统形式的键相配合。这可防止鼓绕安装臂转动。
夹具48用于把标准的安装臂牢牢地固定在基座46上。夹具48在其下部具有弓形凹口与标准的安装臂53相配合。基座46和夹具48均由航空铝制成，再进行镀铬。这是又轻又强度大的结构。也可以采用其他的金属材料。两个夹具螺钉50穿过夹具48并且拧入基座46中的螺纹孔中。每个夹具螺钉50具有一个可用标准鼓扳手进行松紧的头部。在夹具48和基座46之间，弹簧52围绕着夹具螺钉50。弹簧52有助于防止夹具螺钉50在击鼓过程中振动松弛。
鹅颈座54安装在基座46上以安装标准的鹅颈件58。鹅颈部54由紧固螺钉56进行定位。紧固螺钉56具有一个可用标准的鼓扳手进行松紧的头部。紧固螺钉56拧入基座46中的螺纹孔中。鹅颈件58是标准的，可入拧在鹅颈座54上。鼓麦克风62可通过标准的麦克风夹60而固定在鹅颈件58上。
图7是关于内麦克风座81和内麦克风80的局部截面图。内麦克风80安装在可挠曲的内鹅颈件82上，内鹅颈件82固定在过渡环22的内侧。内鹅颈件82可以由用户用标准鼓扳手把鼓的硬圈拆开后很容易地进行安装定位。内麦克风80通过电线84而与电子装置86构成电回路。电线84从内麦克风80中引出，经过内鹅颈件82、过渡环22和基座46，进入XLR座81，最后进入电子装置86。电子装置86与XLR插座88的相应塞孔构成了回路。
LXR座81由镀铬的铝制成。XLR座直接安装在如图5所示的基座46上。
内麦克风80需要进行FEL前置放大以进行工作。这就是所谓的有源电路。该有源电路由所谓的幻象电源通过XLR插座88进行供电。XLR插座88的两个塞孔所提供的电压为36至52伏。工业上的标准为48伏。幻象电源来源于变频板或其他混频设备，幻象电源通过标准的XLR电缆而与XLR插座88相通。这样，在内麦克风座81的内部就无任何电源。还有，电子装置86是如此设计的，就是用幻象电源使内麦克风80工作以响应鼓的声音。
XLR插座88是标准的，允许与各种放大和录音设备相连。XLR插座还可以与商业性的电路相连，把电压从XLR的塞孔变换成鼓的触发信号。鼓的触发信号可以和取样声音信号、定序机以及各种MIDI设备一起使用。许多可商业购买的乐器本身部带有XLR鼓触发信号输入端。
图8是根据本发明的弦鼓(snave drum)14的分解透视图。弦鼓的鼓壳65最好由一整块木料制成。另外，鼓壳也可由上下两个分体的半鼓壳构成，每个半鼓壳都有一个外端，它具有与如图1所示的支撑刃相同的支撑刃，两个半鼓壳再粘接在一起形成一个整体。后一种结构可用于这样的场合，就是所采用的木料加工设备一次只能对鼓壳的一端进行加工。弦鼓的鼓壳已经取消了如图1所示的鼓壳20。弦鼓65的鼓壳厚度为1.75英寸，但也可以加大或减小。弦鼓鼓壳的厚度可以是汤姆鼓鼓壳20的10倍以上。所设计的响弦要能发出“裂纹”的声音，因此鼓壳的重量大些更好。鼓壳的木料几乎可以是任何木材，包括不可弯曲的Sitka Spruce。其他象塑料或金属一样的材料也可以采用。弦鼓采用传统的硬圈26，这就允许弦鼓座落在传统的弦鼓架上。
参见图8和图9，拉紧器63是肘式夹具，它可以把响弦67沿着弦鼓的下鼓面而拉紧。拉紧器63通过螺杆72而连接在鼓壳65上，螺杆72横向地贯穿鼓壳65并且由螺母74而固定。线64连接在拉紧器63和响弦67上。线64在连接响弦之前已跨过了下部的硬圈。
螺栓36沿弦鼓侧壁的整个长度延伸。螺栓36实际上是如图3所示的螺栓32的加长形式。螺栓36是有沉孔的，另一端由螺母34紧固。螺栓36在其每一端都有螺纹孔，允许拉紧螺杆28拧入其中。在上端，螺杆28穿过垫圈30、上部的硬圈26而拧入螺栓36的上端。在下端，螺杆28穿过垫圈30、下部的硬圈68而拧入螺栓36的下端。弦鼓的下部硬圈68的两端具有孔69，线64穿过孔69而拉住响弦67。
在本发明中，螺栓在鼓壳的内部穿过有明显的优越性，这是因为这样可以采用更大重量的鼓壳，鼓壳的外径可以更大一些。在螺栓沿鼓壳的外侧延伸的鼓中，鼓壳的厚度不能超过某个限度，该限度是由穿过硬圈的螺栓的位置所确定的。
图10是如图8和图9所示的弦鼓的侧视图。弦鼓的鼓壳65及下部的硬圈68和鼓面24在该图中进行图示，该图还进行了局部剖以图示出响弦的安装。鼓壳65上的拉紧器63也进行了图示，还图示了响弦座76的安装。响弦座76在支撑刃42上呈扇形，为了强调其形状图中已经作了夸大。事实上，响弦座76是在过渡环上以弓形切削加工出来的，沿着支撑刃42的周向长度为3英寸。该弓形的最深点在标准的支撑刃42的线条以下1/8英寸。凹形响弦座使得响弦更接近鼓面，这样当响弦进行谐振时才会与鼓面发生接触。由于下部的鼓面24在响弦座76上方紧绷着，该鼓面还将与上部的鼓面一起振动。
图11是标准汤姆鼓的谱分析。图12是本发明的汤姆鼓的谱分析。水平轴代表时间，单位是每格0.1秒。垂直轴代表能量，单位是每格0.02伏。电压由麦克风进行记录，每次击鼓的用力都是均等的。
记录该谱分析的麦克风根据敲击鼓面时产生的振动不同而传送不同的电压。单位时间内振动的次数被人的耳朵感觉就是音调。振动的幅度被人的耳朵感觉就是音量。振动的次数越多，音调就越高。振动的幅度越大，音量就越大。
单位时间内的振动次数应保持均匀以产生均衡的音调。由于摩擦导致的振动次数的衰减率恒定就能悦耳。单位时间内振动次数的衰减率不均就说明敲击鼓面使其振动的力量不一致。正如现行技术一样，用力不均可能使鼓壳不能与鼓面协调地进行振动。传统的鼓壳由于上述的衰减效应不能与鼓面协调地进行振动。
由标准汤姆鼓记录下来的单位时间内的振动次数(如图11所示)和由本发明的汤姆鼓记录下来的单位时间内的振动次数(见图12)列于表2表2标准汤姆鼓本发明的汤姆鼓15 1515 1519 1421 1426 1419 1324 1316 1319 13因而，根据本发明的鼓在演奏时具有悦耳的特性。
两种鼓都不涂清漆以使得木质鼓壳与鼓面24一起更加自由地进行谐振。涂漆首先要用着色剂。关于使用着色剂，可使用多种颜色，包括深灰黄色、浅灰黄色、中度灰黄色、棕色、深蓝色、深黑色、深绿色、深紫色、深桔黄色、深粉色、深红色和深黄色。在用了着色剂之后，可以涂表面上光油。上光油可以是亚麻油或相同类型的油漆。
权利要求
1.一种鼓，包括一个过渡环，具有一个支撑刃以把鼓面固定在过渡环的外侧端，鼓面是这样与支撑刃进行配合的，就是鼓面的周边径向地位于支撑刃的外侧；一个硬圈，与过渡环的外侧端相作用，可以相对于过渡环而轴向地向内移动，该硬圈与鼓面的周边相配合，随着硬圈沿轴向向内移动，鼓面就在过渡环上绷紧了；鼓面紧固元件，用于把鼓面绷紧在支撑刃上，包括数个沿硬圈的周向分布的紧固元件，用于把硬圈和过渡环连接起来，过渡环位于硬圈的内侧，紧固元件可以在过渡环和硬圈之间进行紧固，以迫使硬圈向过渡环一侧移动，从而把鼓面绷紧在鼓壳上；和环形的谐振鼓壳，不可拆卸地固定在过渡环的内侧，并且向过渡环的内侧延伸，鼓面绷紧在过渡环上时不会把应力附加在鼓壳上，从而鼓壳的音质提高了。
2.如权利要求1所述的鼓，进一步包括第二个过渡环，它装在鼓壳的另一端，鼓面和硬圈也以同样的方式安装在第二个过渡环上，鼓壳可以在两个过渡环之间自由振动，不会因接触鼓面紧固元件而衰减，也不会在两个过渡环之间出现鼓壳被压缩。
3.如权利要求1所述的鼓，其中的鼓壳是木质的，其厚度大约为0.75英寸或更小。
4.如权利要求3所述的鼓，其中的鼓壳由多层的层压木料制成，鼓壳的厚度不大于0.5英寸左右。
5.如权利要求4所述的鼓，其中的鼓壳厚度不大于0.25英寸左右。
6.如权利要求3所述的鼓，其中的鼓壳厚度大约为0.125英寸。
7.如权利要求1所述的鼓，其中的过渡环由一块木料加工而成，支撑刃是圆形的，该支撑刃在所述木料块的外侧端加工而成。
8.如权利要求7所述的鼓，其中所述的木料块是由层压木质品构成的，层压木质层所在的平面与鼓面平行。
9.如权利要求1所述的鼓，其中的过渡环具有一个向外延伸的凸缘，该凸缘与硬圈对准，紧固元件包括数个螺钉，这些螺钉沿硬圈的周向连挂在硬圈上并且沿过渡环的轴向延伸，过渡环包括数个紧固插件，这些插件沿过渡环的凸缘的周向与所述螺钉对准地进行排列，所述螺钉和插件包括紧固环节以使螺钉相对于插件沿其轴向进行调节，这样螺钉或插件就可以一个相对于另一个由人工进行操作以改变其轴向位置，从而使鼓面在过渡环上进行松紧。
10.如权利要求9所述的鼓，其中的螺钉具有外螺纹，该外螺纹与所述插件的内螺纹相配合，所述螺钉可相对于插件转动，以使鼓面进行松紧。
11.如权利要求10所述的鼓，其中的插件本身是个具有内螺纹的螺栓，它牢固地连接在被插入体中，这样螺钉就可以拧入所述插件中。
12.如权利要1所述的鼓，其中的鼓壳的端部的侧壁与过渡环的侧壁相配合、相搭接，过渡环和鼓壳在搭接的部分粘接在一起，过渡环的厚度比鼓壳的厚度要大许多，因而过渡环是足够硬的，鼓壳的厚度要充分地小，这样在击鼓时鼓壳可以很容易地进行振动。
13.如权利要求1所述的鼓，其中的鼓壳的端部抵靠在过渡环的凸缘的内侧，过渡环的凸缘的内侧壁与鼓壳端部的侧壁相搭接、相配合，过渡环和鼓壳在相配合的侧壁处粘接在一起。
14.如权利要求13所述的鼓，其中的过渡环的侧壁配合在鼓壳端部的外侧壁上。
15.如权利要求1所述的鼓，其中的过渡环和鼓壳都是木质品，鼓壳由周向延伸的木质层层压而成，鼓壳的厚度不大于0.25英寸左右，过渡环也由木质层层压而成，过渡环的木质层的延伸方向与鼓的轴线垂直。
16.如权利要求1所述的鼓，进一步包括安装元件，该安装元件设置在过渡环上而不是设置在鼓壳上，安装元件用于把鼓支撑在其演奏的位置上，安装元件使鼓壳的回荡效果得以限制。
17.如权利要求1所述的鼓，进一步包括一个外接麦克风座，该麦克风座设置在过渡环上而不是设置在鼓壳上，麦克风通过螺纹紧固在过渡环上。
18.如权利要求1所述的鼓，进一步包括一个内接麦克风，该内接麦克风悬臂式地连接在过渡环上而不是连接在鼓壳的内侧，该麦克风的电线穿过鼓壳的侧壁与声音放大设备构成回路。
19.一种鼓，在敲击鼓面时根据鼓面所受的冲击而产生声音回荡，所述声音回荡首先从鼓面发出，其次从鼓壳发出，当鼓面受到冲击时，根据首先发出的回荡产生了其次发出的回荡，其次发出的回荡与首先发出的回荡是合成一起的，所述的鼓包括一个总体呈环形的过渡环，在其外侧边缘处具有总体上呈环形的支撑面，所述的呈环形的支撑面容纳在鼓面的内部，鼓面在环形的支撑面上展平，形成了绷紧的和对冲击有回声的表面；一个总体呈筒形的鼓壳，呈环形的过渡环在其背离支撑面的一端与鼓壳不可拆卸地固连在一起，所述筒形的鼓壳沿环形过渡环的轴向延伸，所述筒形鼓壳足够薄，这样就可以根据由鼓面受敲击而发出的首先发出的回荡进行声音回荡；和鼓面紧固元件，用于拆卸鼓面和把鼓面绷紧在过渡环的支撑面上，环形的过渡环进一步包括一个向外延伸的凸缘，该凸缘在支撑面的轴向的内侧，所述凸缘进一步包括数个紧固用插件，该插件与紧固元件相配合，紧固元件与硬圈相接触，而硬圈与过渡环相互连接、与鼓面相互作用，紧固元件可以在紧固用插件中进行位置调节，从而使鼓面可以在支撑面上松紧，硬圈、紧固元件、紧固用插件构成了所述的鼓面紧固元件。
20.如权利要求19所述的鼓，进一步包括第二个总体上呈环形的过渡环，相对于第一个过渡环而配合在筒形鼓壳的另一端，所述的第二个总体上呈环形的过渡环具有第二个总体呈环形的支撑面，该支撑面轴向地背对着鼓壳，所述的第二个环形的支撑面容纳着第二个鼓面，第二个鼓面第二个环形的支撑面上展平，形成了绷紧的表面。
21.一种鼓，在敲击鼓面时根据鼓面所受的冲击产生声音回荡，所述的声音回荡首先从鼓面发出，其次从鼓壳发出，当鼓面受到冲击时，根据首先发出的回荡产生了其次发出的回荡，其次发出的回荡与首先发出的回荡是合成在一起的，所述的鼓包括一个总体呈环形的过渡环，在其外侧边缘处具有总体上呈环形的支撑面，所述的呈环形的支撑面容纳在鼓面的内部，鼓面在环形的支撑面上展平，形成了绷紧的和对冲击有回声的表面；一个总体呈筒形的鼓壳，在环形的过渡环的背离支撑面的一端与总体上呈环形的过渡环相连接，所述的筒形鼓壳沿环形过渡环的轴向延伸，所述的筒形鼓壳足够薄，这样就可以根据鼓面冲击而发出的声音回荡进行声音回荡；鼓面紧固元件，用于把鼓面拆卸下来及把鼓面绷紧在过渡环的支撑面上；和鼓的安装元件，设置在鼓的过渡环上而不是设置在鼓壳上，用于把鼓悬置于演奏的位置上，从而抑制了在鼓壳上设置安装元件时的所有的回荡衰减效果。
22.如权利要求21所述的鼓，其中的安装元件包括一个安装凸台，具有一个凹部以适应过渡环的圆形的凸缘；凸台紧固元件，用于把安装凸台紧固在过渡环的凸缘上；安装凸台孔，用于容纳标准的汤姆臂杆；和紧固元件，用于在标准的汤姆臂杆插入安装凸台孔后使其固定。
23.如权利要求22所述的鼓，其中的凸台紧固元件是一个螺栓，该螺栓穿过上部的安装凸台、凸台的凹部和过渡环的凸缘，然后拧入下部安装凸台的螺纹孔中。
24.如权利要求21所述的鼓，其中的安装元件进一步包括一个麦克风安装元件，标准的麦克风座可以通过麦克风安装元件进行安装，麦克风座用于固定麦克风。
25.如权利要求21所述的鼓，其中的过渡环具有一个向外延伸的凸缘，鼓的支撑元件包括一个凸台，该凸台与过渡环的凸缘相配合并且与过渡环的凸缘连接在一起。
26.一种鼓，在敲击鼓面时根据鼓面所受的冲击产生声音回荡，所述的声音回荡首先从鼓面发出，其次从鼓壳发出，当鼓面受到冲击时，根据首先发出的回荡产生了其次发出的回荡，其次发出的回荡与首先发生的回荡是合成在一起的，所述的鼓包括一个总体呈环形的过渡环，在其外侧边缘处具有总体上呈环形的支撑面，所述的呈环形的支撑面容纳在鼓面的内部，鼓面在环形的支撑面上展平，形成了绷紧的和对冲击有回声的表面；一个总体呈筒形的鼓壳，在环形的过渡环的背离支撑面的一端与总体上呈环形的过渡环相连接，所述的筒形鼓壳沿环形过渡环的轴向延伸，所述的筒形鼓壳足够薄，这样就可以根据鼓面受冲击而发出的声音回荡进行声音回荡；鼓面紧固元件，用于把鼓面拆卸下来及把鼓面绷紧在过渡环的支撑面上；和一个内置的麦克风，安装在鼓的内部，用于探测由鼓产生的声音回荡，并据此输出一个信号，该麦克风安装在环形的过渡环的内侧。
27.如权利要求26所述的鼓，进一步包括一个麦克风座，该麦克风与鼓壳相间地连接在鼓上，所述的麦克风座具有一个麦克风输出插座，该插座可以与内置的麦克风构成回路。
28.如权利要求27所述的鼓，其中内置麦克风的输出信号与鼓的声音回荡成正比；和麦克风座包括一个放大装置，该放大装置设置于麦克风和麦克风输出插座之间，用于在信号到达麦克风输出插座之前对信号进行放大。
29.如权利要求28所述的鼓，其中的麦克风输出插座包括放大装置的电源。
30.一种鼓，在敲击鼓面时根据鼓面所受的冲击产生声音回荡，所述的声音回荡首先从鼓面发出，其次从鼓壳发出，当鼓面受到冲击时，根据首先发出的回荡产生了其次发出的回荡，其次发出的回荡与首先发出的回荡是合成在一起的，所述的鼓包括一个总体呈环形的过渡环，在其外侧的边缘处具有总体上呈环形的支撑面，所述的呈环形的支撑面容纳在鼓面的内部，鼓面在环形的支撑面上展平，形成了绷紧的和对冲击有回声的表面，所述的环形的过渡环具有一个内表面、一个外表面和一个45°的表面，该45°的表面从过渡环的外表面一侧开始向过渡环的内表面一侧向下和向内地延伸，所述45°表面和外侧的环形的边缘形成了环形的支撑面；一个总体呈筒形的鼓壳，在环形的过渡环的背离支撑面的一端与总体上呈环形的过渡环相连接，所述的筒形鼓壳沿环形过渡环的轴向延伸，所述的筒形鼓壳足够薄，这样就可以根据鼓面受冲击而发出的声音回荡进行声音回荡；和鼓面紧固元件，用于把鼓面拆卸下来及把鼓面绷紧在过渡环的支撑面上。
31.一种弦鼓(snare drum)，具有上端和下端，包括第一个支撑刃，设置在鼓的上部，用于把第一个鼓面固定在鼓上，第一个鼓面与第一个支撑刃相配合，第一个鼓面的周边径向地围绕着第一个支撑刃；第二个支撑刃，设置在鼓的下部，用于把第二个鼓面固定在鼓上，第二个鼓面与第二个支撑刃相配合，第二个鼓面的周边径向地围绕着第二个支撑刃，第二个支撑刃上具有响弦座，响弦座在该支撑刃的两侧呈凹形，响弦的两端安装在响弦座上，响弦座设置在第二个鼓面的外侧，响弦座使得响弦充分地接近于鼓面，当击鼓时响弦与第二个鼓面相接触；一个鼓壳，连接着第一个和第二个支撑刃，鼓壳的一个部分径向地从第一个和第二个支撑刃向外侧延伸，以减小击鼓时鼓壳的声音回荡；第一个硬圈，配合在第一个支撑刃的外侧，可以相对于第一个支撑刃而轴向地向内滑动，第一个硬圈与第一个鼓面的周边相接触，随着第一个硬圈向内移动第一个鼓面就绷紧在支撑刃上；第一套鼓面紧固元件，连接着第一个硬圈和鼓壳，连接的位置在鼓壳外壁的内侧，用于使第一个鼓面在第一个支撑刃上得以紧固。第二个硬圈，配合在第二个支撑刃的外侧，可以相对于第二个支撑刃而轴向地向内滑动，第二个硬圈与第二个鼓面的周边相接触，随着第二个硬圈向内移动第二个鼓面就绷紧在第二个支撑刃上；和第二套鼓面紧固元件，连接着第二个硬圈和鼓壳，连接的位置在鼓壳外壁的内侧，用于使第二个鼓面在第二个支撑刃上得以紧固。
32.一种弦鼓，包括一个筒形的鼓壳，在该鼓壳的两侧的开口端都有一个轴向地向外延伸的环形颈部，在环形颈部的外侧端具有环形的支撑刃，环形颈部相对于鼓壳要薄一些，鼓壳径向地向外延伸至超过了环形颈部的外侧边，形成了圆筒形的外壁，安装在每个支撑刃上的鼓面由硬圈进行绷紧，硬圈与鼓面的外周边相接触，硬圈轴向地向内滑动至超过了环形颈部的外侧边缘，加长的螺栓沿着硬圈的周向进行分布，并且沿着鼓壳的轴向延伸，螺栓与附于鼓壳中的可松紧的紧固器相配合，该紧固器允许螺栓沿其轴向进行调节以使鼓面得以松紧，可松紧的紧固器安装于鼓壳中的内孔中，这些内孔径向地位于鼓壳外侧面的内侧，紧固器没有设置在鼓壳的外侧，这样对鼓壳的最大外径就没有限制，鼓壳的壁厚在径向位置上超过了螺栓所处的位置，紧固使得鼓壳的音质更为理想。
33.如权利要求32所述的鼓，其中鼓壳、第一和第二个环形颈部及支撑刃由独一块木料加工而成。
34.如权利要求33所述的鼓，其中，的木料采用Sitka Spruce。
全文摘要
一种鼓，具有改善的音质，包括一种硬质的过渡环，在很薄的可谐振的筒形鼓壳上的一端或两端可设置过渡环，鼓壳和过渡环连接在一起。鼓面由紧固元件安装在过渡环上，紧固元件也仅设置在过渡环上，鼓由安装元件安放在鼓架上，安装元件也仅设置在过渡环上，鼓壳不受载荷作用，也不受拉压力作用，这使得鼓壳可更好地谐振。过渡环由实体木料制成，该实体木料由水平的木质层层压而成。麦克风可以安装在过渡环的内侧，电线可从鼓壳内穿出。一种弦鼓，其鼓壳厚度大，不是谐振的鼓壳，弦鼓的鼓壳的制作方法与谐振的鼓壳相同，弦鼓鼓面的紧固元件在鼓壳内部，这使得弦鼓的鼓壳可以更厚。
文档编号G10D13/02GK1116451SQ9419093
公开日1996年2月7日 申请日期1994年1月10日 优先权日1993年1月13日
发明者斯蒂文·W·沃尔波 申请人:皮维电子有限公司