专利名称：数字式钢琴调律仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于乐器的调律、音准校验方面的设备。
音准失调的钢琴，其质量不管如何高级，其声音也会如同噪声一般令人不能容忍，同样，按十二平均率调好的钢琴，越到高音区和低音区，听起来音准偏差越多，这是由于十二平均率不完全符合人耳听觉特性，所以音准及音律是乐器的生命。目前，虽然国内外已有高精度的音叉和电子校音器可以用来帮助调律，但音叉和校音器都是按十二平均律制设计与制造，并且校音器也只做中音区域部分音，而钢琴的音律在听觉上高音区和低音区都偏离十二平均律，所以钢琴音律的调整，传统的作法仍然是用音叉或校音器调准基准音后，调律师再利用合弦靠听觉来调准其它弦，由于受到人耳听觉分辨能力的限制，(一般5音分，在高音区和低音区人的听觉分辨能力更差)所以，既使高水准的调律师，也极难把全部钢琴弦调得十分准确。
本实用新型是将当代最先进的微机技术应用于调律，用单片微机控制产生符合人耳校正特性的高精度的A2到C5全部钢琴音阶做为调律基准音，同时使用本实用新型中的检测探头快速检测出钢琴弦(以及音叉或其它乐器的金属弦或簧片)的振动，输入到微机，由微机控制与其内存中所存储的基准做比较、计算，同时用数字显示出音准误差的音分值，最大显示误差为±0.5音分，用来帮助调律人员调律，提高了人对音准的分辨能力，这样既使未受过调律训练的非专业人员，使用本实用新型也很容易将钢琴音律调准。这正是本实用新型的目的。本实用新型除了用于钢琴调律，也可用来校验乐器音准，音叉校验，同时本实用新型也为音乐律制的研究，乐器生产与检验等等提供了先进的手段和设备。
下面对本实用新型进行详细说明本实用新型数字式钢琴调律仪由检测探头，调律仪单元和高保真监听耳机组成。(图一)调律仪单元由机箱，键盘及显示面板(图二)，硬件电路(图三)，和控制软件(程序)组成。
为了简化和便于操作，全部功能操作在软件支持下由25只键完成。钢琴88个基准音用9只组别键和12只音名键组合控制产生，12只音名键用与键盘乐器一组八度音键相一致的黑白色表示，每只键上方装有表示按键操作是否有效的发光二极管。(图四)钢琴律制音阶基准音的范围从大字二组A2到小字五组C5和钢琴音域完全一致。(当然根据需要也可产生更低或更高的音，或其它律制。)功能键STRT，表示执行，按键被确认后，扬声器将发出连续的所予置的基准音(或节拍声)。
功能键TEST，表示测试，所予置的基准音将断续发出，在基准音发生期间，调律人员可依靠听觉调整琴弦音高，而在测试期间，(在此期间基准音不发声)可通过观察数码管调整琴弦音高。
当功能键RHYT被确认后，12只音名键中10只键被重新定义为数字0－9，此时3位数码管显示予置的节拍数，予置节拍数的有效范围可根据需要定义，目前定义为40－240拍／每分钟，STRT键确认有效操作后，节拍由声光同步显示。
输入口上方发光二极管为检测输入信号和节拍光点显示，两种功能，分时复用。
对于任何错误操作，仪器都会发出告警音，以表示操作不被承认，应重新操作。
全部硬件电路由单片微机程序控制，符合人耳听觉特性88个钢琴基准音由软件产生，为了便于滤波，使音质纯净、园润，A2至c5分A2－B，C－b3，c3－c5三段由微机三条口线分别输出。由于单片微机时钟最高频率有一定限制，若用软件直接产生基准音，则高音区各音的误差将较大，为了提高基准音精度，可采取在c3－c5段用软件产生较低的频率，相应在输出口采用硬件电路倍频技术，使音达到基准音额定频率。A2－B，C－b2由于频率较低，用软件产生基准音精度本身已足够高，无需进一步技术加工。三条输出口线分别接有三组不同数值的低通滤波器，以使声音更纯净、园润。
传感器检测到钢琴弦的振动后，输入到低噪声检测放大器中，经放大、整形等变为标准方形波。为了提高测量精度，整形后先经过若干次分频，再输入到微机检测口线，微机将检测到的输入信号与内存中的基准做比较，用数字显示出瞬时的音准误差的音分值。整个测试过程由微机程控实现。系统测量及显示误差小于±0.5音分，显示分辨率为1音分，显示最大范围为±50音分。
检测探头为变磁阻式拾振器。它是在永久磁钢上用高强度漆包线绕制线包构成，在线包外有用铜皮和铁皮做成的园形双层屏蔽层。(图五)本拾振器有较高的灵敏度和较强的方向性，同时克服了话筒受环境噪声影响的缺点。它是专为环境噪声较大的生产车间使用而设计的。当然本实用新型使用话筒也可检测琴弦振动。
实验证明，使用本实用新型可使钢琴调律音准提高一个数量级。
各图的详细说明图一 数字式钢琴调律仪的组成图中1、检测探头2、调律仪单元3、高保真监听耳机图二 调律单元前面板(键盘及显示)图中1、音准误差显示或节拍速度显示3位数码管2、显示用发光二极管(共26只)图三 硬件电路方框图图四 键盘排列图图五 变磁阻式传感器图中1、永久磁钢2、线包3、由铜皮和铁皮组成的双层屏蔽层。
权利要求1.一种实用数字式钢琴调律仪，调律仪由检测探头、调律仪单元和高保真监听耳机组成，其特征在于全部硬件由单片微机程序控制，调律仪单元用软件产生符合人耳特征的A2到C5全部钢琴音阶做基准音，用变磁阻式拾振器检测钢琴弦的振动，用数字显示音准误差的音分值，为了提高音准精度，在硬件电路中采用了倍频技术，为了提高测量精度，在硬件中采用分频技术，全部功能在软件支持下由25只键采用组合方式完成，基准音由9只组别键和12只音名键控制产生A2到C5共88个音，12只音名键用与键盘乐器一组八度音键相一致的黑白色表示，每只键上方有表示按键操作是否有效的发光二极管。
2.根据权利1所述的调律仪，其特征在于采用了系统软件。
3.根据权利1所述的调律仪单元，其特征在于硬件电路中采用倍频及分频技术提高基准音精度和测量精度。
4.根据权利1所述的调律仪，其特征在于检测钢琴弦振动使用的变磁阻式检测探头。
5.根据权利1所述的调律仪单元，其特征在于面板键盘排列。
专利摘要本实用新型属乐器的调律，音准校验方面的设备，适用于钢琴调律，音叉及其它乐器校验。本数字式调律仪是利用单片微机技术产生符合人耳校正特征的全部钢琴音阶做基准，利用检测探头测试琴弦的振动频率，同时用数字显示其误差的音分值，补偿人耳分辨能力的不足，达到调律准确的目的，它打破了靠听觉调律的传统方法，同时也为音乐律制的研究、乐器生产和检验提供了先进的手段和设备。
文档编号G01C9/00GK2057746SQ8921395
公开日1990年5月30日 申请日期1989年7月17日 优先权日1989年7月17日
发明者刘永乾, 吴玉, 孙心若 申请人:刘永乾, 吴玉, 孙心若