以生产中使用的实际尺寸乐器音板用云杉属木材为研究对象,应用基于打击音的快速傅里叶变换分析的振动方法测定远东红皮云杉、长白鱼鳞云杉、西藏林芝云杉、美国西加云杉声学振动特性。采用综合坐标法与综合评分法对不同树种的长度L≤1400mm样本空间、L>1400mm样本空间及不同树种分别组成样本空间进行综合振动性能分析,得出此次试验样本的综合振动性能优劣顺序基本为:西藏林芝云杉>长白鱼鳞云杉>远东红皮云杉>美国西加云杉,而且这2种综合分析方法的结果具有显著相关性。结果表明:可应用本研究方法评价乐器音板用木材的综合振动性能。

钢琴共振板是钢琴最重要的部件之一,对钢琴声学品质有决定性的影响。研究共振板振动特性对提高钢琴产品质量具有重要的意义。该文在分析钢琴共振板基本振动理论的基础上,得出了自由振动的频率方程。并以俄罗斯远东红皮云杉、东北长白鱼鳞云杉、西藏林芝云杉、美国西加云杉4个树种共8块共振板(每个树种2块)为研究对象,采用基于打击音的快速傅立叶变换频谱分析方法,测定了计算共振板弹性模量等参数所必须的(2,0)、(0,2)、(1,1)、(2,2)阶振动频率。应用自由振动频率方程计算了共振板的弯曲刚度与扭转刚度,进而计算共振板不同方向的动态弹性模量、纵波传播速度。分析共振板振动特性与钢琴声学品质主观评价、客观评价指标...

采集7种我国具有代表性的云杉属木材及1种作对比用的美国产西加云杉试件,通过纵、横向木材试件在高次振动模式下的试验,测量木材各项声振动参数。研究发现:纵向材与径向材振动参数比之间存在着一定的相关性,据此可以选择各向异性适中,韧性好,纵向、径向振动受剪切影响小的木材制作乐器的音板。

【目的】分析弦乐器指板常用热带硬阔叶木材的声学振动性能,归纳总结指板用木材的声学振动性能要求,为寻找可替代树种或对人工林木材进行功能改良以替代传统指板用木材提供科学依据。【方法】采用X-射线剖面密度测试仪表征木材一个生长轮内早晚材的密度差异及沿径向密度分布的均匀性;利用超声波微秒计测试木材声传播速度;运用模态分析法测试木材的共振频率和扭转频率,根据矩形截面Euler-Bernoulli方程计算木材声学振动参数。【结果】乌木绝干密度为1 180 kg·m~(-3),阔叶黄檀绝干密度为810 kg·m~(-3),东非黑黄檀绝干密度为1 320 kg·m~(-3);弦乐器共鸣板用硬槭木绝干密度为660 kg·m~(-3),非乐器用木材辐射松绝干密度为480 kg·m~(-3)。乐器用木材一个生长轮内早晚材及相邻生长轮之间密度差异较小,材质均匀。指板用木材轴向和径向声传播速度均低于硬槭木和辐射松。硬槭木顺纹与横纹的声传播速度比为3.2,声学各向异性较优。乌木、东非黑黄檀和阔叶黄檀的动态弹性模量(E')分别为18.2、16.8和14.8 GPa,指板用木材的E'均大于14.0 GPa。指板用木材的比动态弹性模量(E_(sp))均小于18.0 GPa,硬槭木和辐射松的E_(sp)分别为24.5和26.8 GPa,均高于指板用木材。乌木、阔叶黄檀和东非黑黄檀的声辐射品质常数(R)分别为3.21、5.08和2.58 m~3·Pa~(-1)s~(-3),硬槭木和辐射松的R分别为7.17和9.41 m~3·Pa~(-1)s~(-3)。指板用木材的声阻抗(ω)、对数衰减系数(λ)和损耗角正切值(tanδ)均高于硬槭木和辐射松。指板用木材的声学转化率(ACE)和E'/G'均低于硬槭木。乌木、阔叶黄檀、东非黑黄檀、硬槭木和辐射松的动态剪切模量(G')分别为1.97、1.72、2.58、1.21和1.09 GPa,指板用木材的G'均大于硬槭木和辐射松。【结论】指板用木材绝干密度均大于800 kg·m~(-3)。木材密度与其声学振动性能存在一定函数关系,选材时密度和声学振动性能需共同考虑。与共鸣板相比,指板选材对木材声学振动性能的要求远低于共鸣板。在声学振动性能方面,木材的E'和G'是指板选材的主要评估指标,要求尽量选择E'和G'大的木材,E'越大,指板抵抗不同弦张力所引起的弯曲变形能力越强; G'越大,指板抑制不同弦张力所引起的扭转变形能力越强。木材的E_(sp)、R、ACE、E'/G'、λ、tanδ、ω等声学振动参数可不作为指板选材的主要评估指标。

以红皮云杉、长白鱼鳞云杉、林芝云杉与西加云杉4种云杉属木材所制作的8块共振板为研究对象,基于各向异性薄板振动理论,测定共振板的弹性模量、纵波传播速度、振动响应时间等声学振动性能指标,并对同树种内的2块共振板进行比较得出:同树种第2块共振板的弹性模量、纵波传播速度、边部试件的弹性模量大于第1块共振板,而振动响应时间小于第1块。将共振板制成钢琴后,研究人体心率变异、血压变异生理指标对钢琴乐音(肖邦前奏曲OP28:No.24)的响应。结果表明:与听赏第1号钢琴乐曲相比,受验者听赏同树种第2号钢琴时,其迷走神经活动水平上升更大,受验者精神处于更为放松的状态。因此可认为:弹性模量、纵波传播速度大而振动响...

本文选择了 8种主要云杉属树种 ,进行了弯曲振动条件下各项声振动特性参数的检测和比较 ,并分析了这些参数和木材构造中生长轮宽度、晚材率之间的关系 ,为深入评价云杉属乐器材品质 ,确立乐器材选材中合理应用木材生长轮宽度、晚材率参数的方法打下了基础

该文通过比较大尺寸规格材动态和静态弹性模量之间的相互关系,探讨利用横向振动方法预测大尺寸板材抗弯弹性性质的可行性.根据ASTMD19899和ASTMD476196标准分别测定了加拿大针叶树商品材云杉松冷杉类大尺寸规格材(38mm×89mm×3658mm)的静态抗弯弹性模量E1和E2,并通过横向振动无损检测设备得到的动态弹性模量Etv对静态测试结果进行预测.试验结果显示,横向振动方法得到的动态弹性模量Etv的平均值最大,比静态抗弯弹性模量E1和E2的平均值分别高5%(0.56GPa)和15%(1.46GPa).动态弹性模量Etv与静态载荷方法测得的E1和E2都具有很好的相关性,相关系数分别为0....

【目的】解析试样尺寸和形状对木材压缩吸能特性的影响，指导木材压缩吸能特性的科学测试和评价。【方法】通过准静态大变形压缩试验，分别考察了毛白杨、杉木、泡桐和轻木4种木材，在不同截面尺寸（20 mm×20 mm、50 mm×50 mm）、不同截面形状（圆形Φ20 mm、方形20 mm×20 mm）下的压缩力学响应和吸能特性，并通过t检验分析其差异显著性。【结果】（1）木材“三段式”压缩应力–应变曲线不受试样尺寸和形状影响。（2）木材顺纹压缩破坏强度尺寸效应显著，强度随试样尺寸增大而减小，泡桐和轻木的顺纹压缩强度由小尺寸试样的30.94和14.56 MPa，分别减小至大尺寸试样的26.06和13.37 MPa，尺寸效应系数分别为0.84和0.92；木材横纹压缩强度、顺纹和横纹的破坏特征与吸能特性无明显尺寸效应。（3）木材顺纹压缩强度形状效应显著，圆形试样强度低于方形试样，形状效应系数为0.88～0.93；木材压缩破坏特征和吸能特性的形状效应与树种特性相关，杉木、泡桐和轻木的破坏模式以及吸能特性均不受形状影响；毛白杨吸能性能形状效应显著，圆形试样吸能性能优于方形试样。（4）木材密度越大，其尺寸和形状效应越明显。【结论】低密度轻软木材的吸能特性无尺寸和形状效应，建议采用取材易、加工简便、耗材少、成本低的小尺寸方形试样进行压缩吸能测评。

采用以多元羧酸为酯化剂 ,以无机盐类为催化剂的交联体系 ,进行木材交联反应 ,这是一类新型、水溶性、无毒害、无污染的非甲醛系试剂交联体系。本文分析了化学改性木材的振动特性变化。结果表明 ,用不同质量分数 1,2 ,3,4 -丁烷基四甲酸 (BTCA)处理西加云杉和美国扁柏木材的振动性能有所变化 :2树种的损耗角正切tanδ在纵向和径向有所下降 ;比动态弹性模量E ρ在纵向变化均不明显 ,随着抗胀缩率ASE上升变化不规则 ;声辐射阻尼系数E ρ3的变化类似于比动态弹性模量E ρ的变化 ;纵向和径向的周期能量损耗参数tanδ E均下降。

选取俄罗斯远东红皮云杉、东北长白鱼鳞云杉、西藏林芝云杉、美国西加云杉4个树种的试件,每树种2块共制作8块共振板,采用基于打击音的快速傅里叶变换(FFT)频谱方法分析共振板的振动特性,计算得出共振板不同方向的动态弹性模量、纵波传播速度、共振板边部剩余试件动弹性模量及共振板制作钢琴后的振动传播响应时间。利用共振板制作成试验用钢琴后,采用专家主观评价的方式对钢琴的声学品质进行评价。通过分析共振板振动特性参数与钢琴声学品质主观评价得分之间的关系得出,共振板y方向的振动特性参数与钢琴声学品质主观评价得分项目之间呈一定程度或显著的线性相关,而x方向的振动特性参数与主观评价得分项目之间的相关关系明显弱于y方...

利用傅立叶变换图像处理技术研究铁杉木材管胞尺寸,把每一个管胞都用其中心的1条长9个像素点、宽2个像素点的线段点图来表示,进行傅立叶变换,其能量光谱图在水平和垂直方向上的频率,除零值以外的最大值,为管胞径向、弦向直径。结果表明:该方法与光学显微镜、图像处理软件的结果基本相同,说明傅立叶变换图像处理技术适用于管胞尺寸的测定,扩大了其应用领域,也为建立木材几何参数识别的数学模型提供了理论依据。

【目的】传统实木乐器音板的选材和用材都十分严格，然而当下我国优质木材资源紧缺，资源需求压力较大，开发可用作乐器音板的复合材料是缓解木材需求压力的有效途径。【方法】试验制备了双层、5层桦木单板分别与金属铜网复合的两种厚度复合材料。在分析复合材料尺寸稳定性的基础上，利用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪测试其声学振动性能，研究桦木单板铺装方向、金属铜网添加位置与添加层数对声学振动性能的影响，并采用综合评分法比较了复合材料与西加云杉的声学性能。【结果】加入金属网后制备的双层、5层桦木单板复合材料的抗湿胀系数最高分别为80.00%与88.09%，胶合界面的增加提升了复合材料的抗湿胀系数。桦木单板铺装方向影响复合材料的E_L/E_R值，以单板纹理平行铺装的双层单板复合材料E_L/E_R值为29.09，以单板纹理交错铺装的双层单板复合材料E_L/E_R值为0.99。加入2层金属铜网的5层复合材料，具有接近西加云杉的振动效率品质和更为优秀的音色，其抗湿涨系数平均值达到87.61%、纵向比动弹性模量达到20.20 GPa、声辐射品质常数达到6.13 m/(Pa·s~3)、声阻抗为3.29 Pa·s/m、E/G值达到29.63。【结论】通过与西加云杉木材的比较表明，复合材料的声学振动性能基本能达到一般乐器的要求，并且具有良好的尺寸稳定性，是传统实木音板的良好替代材料。

An instrument for auto measuring the width and length of wood board which based on the one-dimensional linear array CCD(charge coupled device)sensor and computer technique is introduced.In this instrument,double-channel linear array CCD device and electro optical system are used to measure wood boar...

【目的】面对我国乐器音板用材资源的严重不足,寻找新材料替代传统乐器木质音板用材是非常有必要的。【方法】本试验以玻璃纤维为增强材料,桦木单板为基体,按照单板层积材结构设计制备桦木单板/玻璃纤维复合材料。通过对玻璃纤维复合材料声学振动性能检测分析,探究玻璃纤维布的不同铺放位置和铺放层数对复合材料声学振动性能的影响。【结果】用1层玻璃纤维布铺放在表层单板下的复合材料A的比动弹性模量和E/G值分别为22. 20 GPa和16. 55,比用1层玻璃纤维布铺放在芯层单板单侧的复合材料B分别高了8. 7%、17. 8%。用2层玻璃纤维布分别铺放在上下表层单板内的复合材料C的比动弹性模量和E/G值分别为25. 04 GPa和17. 04,比用玻璃纤维布铺放在芯层单板两侧的复合材料D高了7. 5%和18. 0%。纤维铺放位置对声辐射品质常数和声阻抗的影响较小。玻璃纤维布的层数与复合材料的声学振动性能不成线性关系,铺放2层玻璃纤维布的复合材料具有较高的比动弹性模量和E/G值。玻璃纤维布铺放3层和4层的复合材料的比动弹性模量和E/G比铺放2层的都小。随着玻璃纤维布层数的增加,声辐射品质常数呈减小的趋势。通过综合评分法分析发现:玻璃纤维布铺放在表层单板下的复合材料综合评分值都高于铺放在靠近芯层单板的复合材料,铺放2层玻璃纤维布的复合材料的综合评分值达到最大。【结论】玻璃纤维布铺放在表层单板下的复合材料声学振动性能优于纤维布铺放在靠近芯层单板的复合材料。铺放2层玻璃纤维布的复合材料C的声学振动性能达到最好。尽管复合材料C的E/G值约为西加云杉的80%,但比动弹性模量和西加云杉的相接近,说明桦木单板/玻璃纤维复合材料具有替代传统木质音板用材的可能性。