专利名称：适于弦乐器弦马用的压电变换器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及诸如吉他的弦乐器，尤其涉及安装入弦马以在检测到弦的振动时产生电子信号的压电变换器。
本发明基于日本专利申请No.2002-346195要求优先权，其内容此处并入作为参考。
背景技术：
最近，在电子乐器领域，所谓的“消音类型”乐器在市场上开始广为流行，因为它们允许用户(或者演奏者)在有限的环境下演奏或者练习乐器而不会在高音量上产生乐声。
图9显示了具有消音功能的吉他的构造(简单称为消音吉他)。即消音吉他100由尼龙弦110、支撑尼龙弦110的弦马120、支撑弦马120的中心体130和形成整体的部分并安置在中心体130的左右侧的一对支架140构成。图9中所示的消音吉他100不包括共鸣箱，所述共鸣箱一般用于通用的声学吉他。出于此原因，即使在用户(或者演奏者)拨动尼龙弦110，和演奏常用声学吉他产生的通常音量相比，消音吉他100在很小的音量上产生音乐。此外，消音吉他100包括安置在弦马120内的压电变换器，以在检测到尼龙弦110振动时产生电子信号。进一步，消音吉他100包括安置在中心体130内的电路以放大从压电变换器中输出的电信号，这种被放大的电信号被提供给耳机终端(或者耳机插孔，未示出)。这样，即使在消音吉他100事实上在很小的音量上产生乐音，消音吉他100的用户也可以使用耳机装置150来听用户在弹声学吉他时所体会的那种生动的声音。
图10显示的是沿图9中弦A-A所取的靠近消音吉他100的弦马120的横截面图。图11显示的是在说明中彼此相分离的弦马的部件的分解透视图。
如图10和11所示，弦马120由支撑弦110的支撑部件111、具有用于固定支撑部件111的延长凹部112a的弦马基部112以及被安置在支撑部件111和弦马基部112之间的压电变换器113所构成。
压电变换器113形成在一个薄长矩形形状中，所述薄长矩形形状基本上和弦马基部112的长凹部112的底部形状相匹配。为什么压电变换器113大致形成在长矩形形状中的原因是为了均匀地检测所有弦110的振动。
图12显示的是压电变换器113的横截面结构，其由安置在上表面(朝支撑部件111)和下表面(朝弦马基部112的延长凹部112a)之间的不同层所构成。即，压电变换器113由聚偏二氟乙稀(PVDF)构成的聚合体薄膜113a所构成，一对电极113b分别粘结在聚合体压电薄膜113a的上表面和下表面上，一对由氯乙烯及其类似材料所构成的绝缘层113c，所有各层都覆盖导电防护(或者防护层)113d。绝缘层113c被安置以将电极113b与导电防护113d绝缘。此处，导电防护11d由诸如铝和铜之类的指定材料所构成，细节公开在诸如日本专利申请出版物No.Hei7-160265中(尤其在第三页和图2中)。
如上所述，有必要用导电防护113d覆盖聚合体压电薄膜113a和其相关的层，因为由PVDF及其类似材料构成的聚合体导电薄膜113a通常具有高阻抗并可能加速诸如交流音(发响声的噪音)之类的外部噪音。即为了减小外部噪音的影响，用导电防护113d覆盖聚合体压电薄膜113a。
用户(或者演奏者)在演奏消音吉他100的过程中最看重的因素就是通过耳机装置150及其类似装置所听到的音色。现有消音吉他100的音色的一个问题就是其音色严重受压电变换器113的影响。生产消音吉他100的制造商为在消音吉他100中获得所需的特性可以通过安装高性能的压电变换器而实现高质量的音色。但是，这样的一个压电变换器很贵从而降低了生产量。出于此原因，消音吉他100的制造商必须使用相对较为便宜的压电变换器，这样通过牺牲诸如消音吉他100的音色的重要因素来以相对较高的生产量来进行生产。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种适于弦乐器的弦马用的压电变换器，其中压电变换器即使以相对较高的生产量和较低的成本进行生产，也能在其特征上得以改良。
本发明的压电变换器包括大致具有长矩形形状的压电元件、一对分别连接到压电元件的上下表面的电极、以及用于绝缘电极的绝缘片所构成，其中所有元件都覆盖导电防护(例如聚合体压电薄膜)，其中薄金属板被粘结到导电防护的上表面的至少外部并由指定的金属所构成，金属可以从铜、金和铂、或者主要由铜、金和铂所构成的合金。此处，薄金属板通过使用具有镀层厚度为10μm(微米)或者更少的非硬化粘结剂而粘结到导电防护上。
在上述中，可以通过将由铜构成的薄金属板粘结到导电防护上表面的外部以及将由金或者铂所构成的第二薄金属板粘结到导电防护的下表面的方式来修改压电变换器。
此外，弦乐器的弦马包括支撑弦的支撑部件、具有通过压电变换器用于垂直支撑所述支撑部件的长凹部的弦马基部所构成。
因此，诸如消音吉他的弦乐器可以通过适于前述弦马的前述压电变换器构成，其中压电变换器在检测到弦的振动时产生电子信号，以有助于乐音的产生，所述乐音在音质上有所改善，尤其在较高的频率范围中。
本发明的这些目标、方面和实施例将通过参照附图来详细说明，其中图1显示的是根据本发明中优选实施例的适于消音吉他的弦马的压电变换器的机构图示截面图，距离d为10μm或者更小，f为粘结剂；图2显示的是根据安装了具有薄金属板粘结到导电防护的上表面的外部的压电变换器的消音吉他，在频率范围5kHz和15kHz范围中声压水平的测量结果图；图3显示的是根据安装了一个不具有薄金属板的压电变换器的消音吉他，在频率范围5kHz和15kHz范围中声压水平的测量结果图；图4显示的是从安装了压电变换器的消音吉他上测量的声压波形的起声部分，其中所述的压电变换器中，薄金属板通过使用指定的具有相对较小的镀层厚度的粘合剂粘结到导电防护上；图5显示的是从安装了压电变换器的消音吉他上测量的声压波形的起身部分，其中所述的压电变换器中，薄金属板通过使用指定的具有相对较大的镀层厚度的粘合剂粘结到导电防护上；图6显示的是被修改示例的压电变换器的横截面结构的图示截面图；图7显示的是被修改示例的压电变换器的横截面结构的图示截面图；图8显示的是被修改示例的压电变换器的横截面结构的图示截面图；图9显示的是传统已知消音吉他的外部外观的透视图；图10显示的是沿图9中弦A-A所取靠近消音吉他的弦马的横截面图；图11显示的是并入压电变换器的弦马部分的分解透视图；图12图解显示了压电变换器的横截面结构。
具体实施方式
本发明将参照附图通过示例的方式来详细说明。
图1图示显示了根据本发明中的优选实施例安装到消音吉他中的压电变换器213的横截面结构，图1可以和图12相比，图12图示显示了传统适于图9中所示的消音吉他100的弦马120的压电变换器113的横截面结构。此处，本实施例被设计用于消音吉他，所述消音吉他除了尼龙弦110被钢弦(未示出)替代外和前述提及的消音吉他100基本相同，消音吉他具有基本和图10中所示的弦马120相同的弦马；因此，此处省略详细的说明。
和前述压电变换器113相似，本实施例的压电变换器213由聚合体压电薄膜113a、一对电极113b、被安置覆盖电极113b的一对绝缘层113c和被安置覆盖绝缘层113c的导电防护113d所构成。本实施例的特征在于，厚度大约设定为40μm的薄金属板213e被粘结到导电防护113d的上表面的外部上。薄金属板213e由从铜、金和铂中选择的指定金属或者主要由这些金属构成的指定合金所构成。此外，薄金属板213e通过使用指定粘合剂(或者指定粘合介质)粘结到导电防护113d上。本实施例在绝缘层113c的厚度可以在诸如0.1mm至0.3mm的范围内的假设下设计。当然，绝缘层113c的厚度优选地应该尽可能地减小。
在本实施例中所使用地粘合剂具有非硬化的特性，这样在粘结后不会硬化。因此，在本发明中所使用的粘结剂和传统的粘结后硬化的粘合剂不同。指定的粘结剂用于将薄金属板213e粘结到导电防护113d的原因是通过支撑部件111的弦振动的传输就不会被阻挡。当指定的粘合剂用于薄金属板213e和导电防护113d之间的粘结时，就有可能使用诸如丙烯酸介质、或者硅介质。此外，所指定粘合剂的镀层厚度必须尽可能地减小，优选地，镀层的厚度被设置为10μm或者更少。附带地，相似的粘合剂可以适于电极113b和绝缘层113c之间以及绝缘层113c和导电防护113d之间的粘合，并且优选地镀层的厚度被设为10μm或者更少。
接着将说明关于上述压电变换器213的试验结果，同时讨论薄金属板213e对消音吉他的音色所施加的影响以及指定的粘合剂的镀层厚度施加在消音吉他音色上的影响。
(a)薄金属板213e施加在消音吉他音色上的影响图2和图3显示的是当拨动消音吉他的开弦时在指定的频率范围5kHz和15kHz之间测量的声压水平的测量结果。特别地，图2显示的是通过对具有压电变换器的消音吉他减小测量而获得的测量结果，所述具有压电变换器的消音吉他中，前述薄金属板213e被粘结到导电防护113d上表面的外部；图3显示的是通过对具有压电变换器的消音吉他减小测量而获得的测量结果，所述具有压电变换器的消音吉他中，前述薄金属板213e没有被粘结到导电防护113d上表面的外部。前述测量通过使用消音吉他中琴颈(或者指板)上张力作用下伸展钢弦执行，拨动通过在第一弦上执行(即通常安置在靠近演奏者(或者吉他弹奏者)的一个开弦)。此外，试验用的薄金属板213e由铜构成。
图3显示了当薄金属板213e没有粘附到导电防护113d的上表面的外部时，声压水平根据一定的波形而极大地波动(或者变化)，尤其是在9kHz和15kHz之间的较高频率范围内。相反，图2显示了当薄金属板213e粘附到导电防护113d的上表面的外部时，声压水平在9kHz和15kHz之间的较高频率范围内基本维持不变。总而言之，可以说通过将薄金属板213e粘结到导电防护113d的上表面的外部，相对一定频率范围内的音调可以获得优选特性(参看声压水平波动的波谷)，而压电变换器没有薄金属板213e的消音吉他不能实现优选的特性。这是非常有效的，因为一般吉他用户(或者演奏者)通常认为在介于5kHz和15kHz的较高频率范围中的音色是演奏吉他的重要因素。
(b)指定粘结剂的镀层厚度对消音吉他的音色的影响图4和图5显示了声压波形的初始部分(起声部分)，每个通过拨动安装了压电变换器213的消音吉他的开弦(即第一弦)来测量，其中薄金属板213e通过使用指定粘结剂粘附到导电防护113d的上表面的外部。特别地，图4的图形是根据相对较小的指定粘合剂的镀层厚度(大约为10μm)测量而获得的测量结果，图5的图形是根据相对较大的指定粘合剂的镀层厚度(大约为50μm至60μm)而获得的测量结果。
图4中声压波形具有上升时间t1，其中的水平(幅度)迅速地从底部上升到顶部，图5中的声压波形具有上升时间t2，其中的水平迅速地从底部上升到顶部，显然从图4和图5中比较上升时间t1和t2，和图5相比(指定粘结剂具有较大的镀层厚度)，图4中的声压水平迅速增加(指定粘结剂具有较小的镀层厚度)。由于声压水平迅速增加，识别声音的时间变短。这样，就有可能产生具有模拟声学吉他的真实音的良好调制属性(或者清晰度)的乐音。通过前述试验，证明了当指定粘结剂的镀层厚度变小时，声压水平的特征获得一个很好的增加，其中指定粘结剂用于将薄金属板213e粘结到导电防护113d的上表面的外部。一般而言，吉他用户(或者演奏者)认为在吉他弹奏过程中声压水平特性的增加是重要的因素。
如上所说明，本实施例可以显著地改善消音吉他的音色，尤其是在高频率范围中，这是通过将薄金属板213e粘结到导电防护113d的上表面的外部实现的，所述导电防护113d为压电变换器213的一个组成部件。也就是说，本实施例可以可靠地改善压电变换器的特性，尤其是在高频范围中，甚至在这些压电变换器具有较次的特性但却可以大量生产并以相对较低的成本制造，通过简单地将薄金属板粘结到构成每个压电变换器的导电防护的上表面的外部也可以改善，其中薄金属板有铜、金、或者铂、或者主要由这些金属所构成的合金所构成。
此外，本实施例可以改善交流音(发响声的噪音)的屏蔽效果，因为薄金属板213e粘结到导电防护113d的上表面的外部。当薄金属板213e没有粘结到导电防护113d的上表面的外部时，交流音只能通过导电防护113d屏蔽，而导电防护113d可能不一定保证势能的均匀分布，这样屏蔽效果就被弱化。相比较而言，当薄金属板213e粘结到导电防护113d的上表面的外部时，就有可能通过薄金属板213e和导电防护113d来屏蔽交流音；因此，就有可能明显地提高屏蔽效果。
进一步而言，本实施例限制了指定粘合剂的镀层厚度，指定粘合剂被用于将薄金属板213e粘结到导电防护113d的上表面的外部，大约为10μm左右。因此，和前述其中指定粘合剂的镀层厚度在大约范围50μm至60μm增加时就有可能显著增强本实施例中声压水平的上升特性。
以不同的方式修改本发明也是有可能的；因此，将参照图6至图8说明修改的示例。
图6至图8显示的是压电变换器213A-213C的横截面结构。
在本实施例中，由铜构成的薄金属板213e粘结到导电防护113d的上表面的外部。这就有可能以这样的方式来修改本实施例如图6中所示，由铜构成的薄金属板213e被粘结以覆盖(或者包围)压电变换器段‘A’，其由聚合体压电薄膜113a、一对电极113b和一对绝缘层113c所构成，它们都用导电防护113d覆盖。可选地，如图7中所示，由铜构成的薄金属板213e粘结到压电变换器段A的上表面的外部，另外一个由铜构成的薄金属板213e粘结到压电变换器段A的上表面的外部。如图8中所示，由铜构成的薄金属板213e粘结到压电变换器段A的上表面的外部，另外一个由金或者铂构成的薄金属板213f粘结到压电变换器段A的上表面的外部。总之，本发明要求压电变换器包括至少一个薄金属板213e，所述薄金属板213e由铜、金和铂、或者主要由其中之一的金属所构成的合金构成，以粘结到导电防护113d的上表面的外部。因此，制造商就有可能根据将被制造的压电变换器的设计确定是否需要另外一个薄金属板粘结到导电防护113d的另外的表面上。
本实施例被设计用于消音吉他，其中钢弦在琴颈之上张力的作用下而伸展。当然，本发明可以适于其中尼龙弦在琴颈之上张力的作用下而伸展的消音吉他。此外，本发明不必适于消音吉他；因此，有可能将本发明应用到诸如消音小提琴的其它类型的“消音”弦乐器。简而言之，本发明可以适于任何安装了压电变换器以在检测到弦振动时产生电子信号的任何类型的弦乐器。
如前所述，本发明具有许多效果和技术特点，这将在下面说明。
(1)本发明的压电变换器适于诸如消音吉他之类的弦乐器的弦马，以在检测到弦振动时产生电子信号，即使在乐器大量并以现对较低的成本生产时可以改善其特性。
(2)特别地，压电变换器由具有大致矩形形状的压电元件(例如聚合体压电薄膜)、一对分别粘附到压电元件上下表面的电极、绝缘部件(或者绝缘层)所构成，它们都被防护层(例如导电防护)覆盖，其中至少一个金属层被粘结到防护层的上表面的外部，所述金属层由铜、金、或者铂、或者主要由这些金属之一所构成的合金所构成。
(3)由于前述薄金属板粘结到压电变换器的防护层的上表面的外部，就有可能显著地改善弦乐器的音色，尤其是在高频范围内；这通过试验(参看图2和图3)来证明。换句话说，有可能通过简单地将薄金属板粘结到压电变换器的防护层的上表面的外部而可靠地改善压电变换器的特性，此压电变换器由铜、金、或者铂、或者主要由这些金属之一所构成的合金所构成，并可以大量并以较低成本生产。这有助于弦乐器的音色在较高的频率范围内有显著的改善。
(4)由于将薄金属板粘结到压电变换器的防护层的上表面的外部，就有可能显著地改善对交流音的屏蔽效果。即，当薄金属板没有粘结到压电变换器的防护层上时，交流音只能通过防护层来屏蔽，而当薄金属板粘结到压电变换器的防护层上时，就有可能通过薄金属板和防护层来屏蔽交流音；这有助于进一步改良对交流音的屏蔽效果。
(5)附带地，有可能通过将由铜构成的薄金属板粘结到导电防护上表面的外部以及将由金或者铂所构成的第二薄金属板粘结到导电防护的下表面的方式来修改压电变换器。
在不背离本发明精神或者实质特性时可以以几种不同的形式来实施本发明，因此本发明和其修改只是出于说明而不是为了限制，由于发明的范围不是通过前述对它们的说明而是通过所附的权利要求来限定，所有的改变都落入权利要求的边界和范围内，或者落入由权利要求所包含的这样的边界和范围的等同物。
权利要求1.一种用于在检测到弦乐器的弦振动时产生电信号的压电变换器，其特征在于，包括压电元件(113a)，所述压电元件(113a)具有大致长矩形的形状；由一对电极构成的电极对(113b)，所述由一对电极构成的电极对(113b)分别连接到压电元件的上表面和下表面；一对绝缘部件(113c)，所述一对绝缘部件(113c)分别用于绝缘所述电极对(113b)；防护层(113d)，所述防护层(113d)被安置用以覆盖所述压电元件、所述一对电极和所述一对绝缘部件；以及薄金属板(213e)，所述薄金属板(213e)粘结到至少防护层的上表面的外部并由指定金属构成，所述金属从铜、金和铂中选择，或者由主要由铜、金和铂之一构成的指定合金构成。
2.根据权利要求1中所述的压电变换器，其特征在于，薄金属板通过使用厚度为10μm或者更小的非硬化粘合剂而被粘结到防护层。
3.根据权利要求1中所述的压电变换器，其特征在于，薄金属板由铜构成并粘结到防护层的上表面的外部，由金或者铂构成的第二薄金属板被粘结到防护层的下表面的外部。
4.一种弦乐器用弦马，所述弦乐器安装了用于在检测到弦振动时产生电信号的压电变换器，其特征在于，所述弦马包括支撑部件(111)，所述支撑部件(111)用于支撑弦乐器的弦；以及弦马基部(112)，所述弦马基部(112)用于垂直支撑所述支撑部件；其中所述压电变换器(213)包括压电元件(113a)，所述压电元件(113a)具有大致长矩形的形状；由一对电极构成的电极对(113b)，所述由一对电极构成的电极对(113b)分别连接到压电元件的上表面和下表面；一对绝缘部件(113c)，所述一对绝缘部件(113c)分别用于绝缘所述电极对(113b)；防护层(113d)，所述防护层(113d)被安置用以覆盖所述压电元件、所述一对电极和所述一对绝缘部件；以及薄金属板(213e)，所述薄金属板(213e)粘结到至少防护层的上表面的一个外部并由指定金属构成，所述金属从铜、金和铂中选择，或者由主要由铜、金和铂之一构成的指定合金构成。
5.根据权利要求4中所述的弦乐器弦马，其特征在于，弦马基部具有长凹部(112a)，所述支撑部件通过压电变换器部分插入其中。
6.一种安装了适于弦马(120)的压电变换器(213)的弦乐器，其特征在于，所述压电变换器包括压电元件(113a)，所述压电元件(113a)具有大致长矩形的形状；由一对电极构成的电极对(113b)，所述由一对电极构成的电极对(113b)分别连接到压电元件的上表面和下表面；一对绝缘部件(113c)，所述一对绝缘部件(113c)分别用于绝缘所述电极对(113b)；防护层(113d)，所述防护层(113d)被安置用以覆盖所述压电元件、所述一对电极和所述一对绝缘部件；以及薄金属板(213e)，所述薄金属板(213e)粘结到至少防护层的上表面的一个外部并由指定金属构成，所述金属从铜、金和铂中选择，或者由主要由铜、金和铂之一构成的指定合金构成。
专利摘要一种适于诸如消音吉他之类的弦乐器弦马(120)用的压电变换器(213)，包括具有大致长矩形形状的压电元件(113a)、分别连接到压电元件的上表面和下表面的一对电极(113b)、用于绝缘电极的绝缘层(113c)，它们都覆盖了导电防护(113d)(例如，聚合体压电薄膜)，其中所述薄金属板(213e)粘结到至少防护层的上表面的一个外部并由指定金属构成，所述金属从铜、金和铂中选择，或者由主要由铜、金和铂之一构成的指定合金构成。薄金属板通过使用厚度为10μm或者更小的非硬化粘合剂而被粘结到导电防护上。
文档编号H04R17/00GK2697778SQ20032011675
公开日2005年5月4日 申请日期2003年11月20日 优先权日2002年11月28日
发明者何木明男 申请人:雅马哈株式会社