[发明专利]全自动钢琴调律装置及方法在审

专利信息
申请号: 201810252384.4 申请日: 2018-03-26
公开(公告)号: CN108269553A 公开(公告)日: 2018-07-10
发明(设计)人: 石屹然;郭晨;刘帅;王士谦;孙越;车晓男;李厚禹;于润泽;石要武 申请(专利权)人: 吉林大学
主分类号: G10C9/00 分类号: G10C9/00;G10C3/10
代理公司: 长春市吉利专利事务所 22206 代理人: 李晓莉
地址: 130000 吉*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 控制模块 调音杆 钢琴 调律 电机转动 峰值曲线 拾音模块 压弦臂 电机 琴键 钢琴音律 频谱曲线 频谱信息 显示调节 指令提示 装置安装 壳体 拟合 人耳 弦轴 匹配 近似
【权利要求书】:

1.全自动钢琴调律装置,其特征在于:包括壳体、拾音模块(25)、调音杆模块、压弦臂模块、LCD显示屏(26)和控制模块(13),

所述壳体包括上盖(24)与外壳(2),上盖(24)盖设于外壳(2)上;

所述拾音模块(25)固定在外壳(2)上,拾音模块(25)通过电路与控制模块(13)连接,拾音模块(25)用于接收钢琴琴弦发出的声音信号并将其发送给控制模块(13);

所述调音杆模块包括调音杆及调音杆电机,调音杆电机通过固定螺钉固定在外壳(2)上,调音杆电机的输入端与控制模块(13)通过电路连接;调音杆一端固定于调音杆电机的转轴上,调音杆另一端为自由端,使用时将调音杆的自由端安装在钢琴对应的弦轴上;

所述压弦臂模块包括压弦电机、传动螺杆、压柱、压弦臂及支点铰座,压弦电机通过固定螺钉固定在外壳(2)上,压弦电机的输入端与控制模块(13)通过电路连接;传动螺杆固定在压弦电机转轴上;压柱与传动螺杆螺纹连接,同时压柱嵌设在梯形键槽内,沿着梯形键槽上下滑移,梯形键槽固定在外壳(2)上,压弦臂穿过固定在上盖(24)上的支点铰座,压弦臂一端固定在压柱的转动副上,另一端由外壳(2)上的开口伸出,并在该端上设置有压弦毡布;

所述LCD显示屏(26)固定于壳体的侧面,LCD显示屏(26)与控制模块(13)连接;

所述控制模块(13)固定于壳体的内侧,控制模块(13)与所述拾音模块(25)相连,用于接收拾音模块所获得的声音信号,并处理该声音信号,获得声音信号的频谱信息;控制模块(13)与调音杆模块中的调音杆电机相连,用于控制调音杆电机转动;控制模块(13)与压弦臂模块中的压弦电机相连,用于控制压弦电机转动;控制模块(13)与LCD显示屏(26)相连,用于实现LCD显示屏26的显示调节状态与指令提示。

2.根据权利要求1所述的全自动钢琴调律装置,其特征在于:所述拾音模块(25)为麦克风传感器。

3.根据权利要求2所述的全自动钢琴调律装置,其特征在于:所述调音杆、调音杆电机、压弦电机、传动螺杆、压柱、压弦臂、支点铰座及压弦毡布的数量均为三个。

4.全自动钢琴调律方法,其特征在于:包括以下步骤:

a、将权利要求3所述的全自动钢琴调律装置安装在钢琴内对应琴键的弦轴上,每个琴键对应着三根琴弦;

b、启动装置,根据LCD显示屏(26)提示,反复按下琴弦对应琴键,通过压弦臂不同组合分别按压琴弦,拾音模块(25)接收钢琴琴弦发出的声音信号并将其发送给控制模块(13),控制模块(13)进行频谱分析获得三根琴弦的基音频率,同时,三个调音杆分别拧动弦轴,将三根琴弦的基音频率分别调节至f-1,f,f+1,单位为Hz,并使三个压弦臂移动至初始位置;

c、根据LCD显示屏(26)提示,再次反复按下琴弦对应琴键,以三根琴弦位于中间的琴弦为中心,通过调音杆分别转动两侧的弦轴,使左侧琴弦基音频率在[f-1,f]范围内调节,右侧琴弦基音频率在[f,f+1]范围内调节,调节精度为0.1Hz,同时,控制模块(13)将接收到的声音信号进行频谱分析,并记录下相应状态下三个调音杆电机的电机电流;

d、将获得的(1/0.1)Hz+1=11个频谱关系,取频谱图中f-1,f-0.5,f,f+0.5,f+1这五个固定频率点的峰值,用这五个峰值点绘制出对应的调节峰值曲线,得到11条调节峰值曲线;

e、获取标准音律频谱中f-1,f-0.5,f,f+0.5,f+1对应的五个固定频率点的峰值,用这五个点绘制出对应的标准音律峰值曲线;

f、分别计算步骤d中得到的11条调节峰值曲线与步骤e中得到的标准音律峰值曲线的残差平方和,残差平方和最小值对应的调节峰值曲线为最佳拟合曲线,获得最佳拟合曲线,即为最佳音律状态;

g、根据最佳音律状态所对应的调音杆电机的电机电流,控制调音杆调节至相应状态,即可实现钢琴调律。

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