民族樂(lè)器用木質(zhì)泡桐面板振動(dòng)特性與模態(tài)分析.pdf

1、共鳴板對(duì)樂(lè)器的聲學(xué)性能有著重要的影響，泡桐木材由于其良好的振動(dòng)特性自古以來(lái)就被用作民族樂(lè)器（例如琵琶、月琴、阮等）共鳴板的制作材料。以往有關(guān)泡桐木材聲學(xué)振動(dòng)性能的研究?jī)H局限于采用梁的振動(dòng)理論對(duì)泡桐彈性模量、比動(dòng)彈性模量、聲輻射常數(shù)、聲阻抗等幾個(gè)最基本聲學(xué)振動(dòng)參數(shù)的測(cè)量與討論，而對(duì)于由泡桐制作而成的樂(lè)器共鳴面板的聲學(xué)振動(dòng)特性研究尚少開展。
　　 本研究在利用FFT分析儀，聲級(jí)計(jì)，加速度傳感器、模態(tài)力錘等設(shè)備，基于梁的振動(dòng)理論測(cè)定泡

2、桐木材基本聲學(xué)振動(dòng)參數(shù)（彈性模量、比動(dòng)彈性模量、聲輻射常數(shù)、聲阻抗、E/G值等）的基礎(chǔ)上，同時(shí)對(duì)共鳴面板的聲輻射、聲傳播特性等也進(jìn)行了測(cè)定與分析，對(duì)泡桐加工而成的琵琶、月琴、阮等民族樂(lè)器共鳴面板進(jìn)行振動(dòng)模態(tài)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下：
　　 1、泡桐的聲輻射常數(shù)、E/G的值均高于云杉對(duì)照樣，因此在發(fā)音的響度上要比云杉對(duì)照樣優(yōu)越，音色更加豐富多變。
　　 2、琵琶、月琴、阮用面板都具有良好的發(fā)音效果。月琴面板平均聲強(qiáng)值為87.

3、1dB，琵琶面板為79.7dB，阮面板為76.0dB，月琴面板聲強(qiáng)最大值時(shí)的最大頻值為800Hz，是三者里面頻率最大者，琵琶面板對(duì)應(yīng)的最大頻值在620Hz-800Hz之間，而阮面板的多集中在620Hz，頻值最小。在相同的激勵(lì)條件和均勻的敲擊力度下，頻率值越大響度就越大，聲強(qiáng)就會(huì)越大，因此月琴面板的聲強(qiáng)值最大，琵琶次之，阮最小。
　　 3、琵琶面板的順紋聲速值為995.03m/s，月琴面板為1001.52m/s，阮面板為930.3

4、4m/s，橫紋聲速值依次分別為362.48m/s、461.22m/s、391.38m/s，斜紋45°方向依次為457.44m/s、593.66m/s、550.55m/s，斜紋135°方向依次為513.07m/s、658.87m/s、575.44m/s。順紋聲速均大于橫紋，斜紋方向居中，正符合木材這種各向異性材料特點(diǎn)。月琴面板的各方向紋理對(duì)應(yīng)的聲速最大，琵琶面板除順紋聲速比阮面板的順紋聲速略大，其他紋理對(duì)應(yīng)的聲速均小于月琴、阮面板的聲速，

5、原因可能為兩點(diǎn)：①琵琶面板的順紋理方向尺寸比月琴、阮面板的要大很多，由聲速理論可知，相同介質(zhì)在尺寸占據(jù)優(yōu)勢(shì)時(shí)，聲速傳播受到其他因素干擾更小，傳播更快；②琵琶面板在其他紋理方向上聲速小于月琴、阮面板的聲速，可能為形狀的不同對(duì)聲速影響顯著，琵琶面板為不規(guī)則的梨形，月琴、阮面板均屬于規(guī)則的圓形，在振動(dòng)釋放能量過(guò)程中，不規(guī)則的形狀更易產(chǎn)生聲波的散射，耦合等，能量散失的比較快，最終影響聲速的傳播。
　　 4、琵琶、月琴、阮用面板的振動(dòng)節(jié)線

6、圖和模態(tài)振型圖在多數(shù)相同的情況下也有少數(shù)不同之處。琵琶與月琴、阮面板振動(dòng)模態(tài)的不相同主要原因在于形狀與尺寸的不相同，琵琶面板是梨形，縱長(zhǎng)為500mm，最大寬為320mm，厚度10mm，月琴、阮面板為圓形，直徑為300mm～340mm，厚度10mm，不同的形狀和尺寸導(dǎo)致琵琶與月琴、阮面板的振動(dòng)方式和聲輻射能量上都不相同。月琴、阮面板形狀尺寸大致相同，它們之間振動(dòng)模態(tài)的不同主要在于制作面板時(shí)的初始材料個(gè)數(shù)和膠接性能上的差異，月琴面板是由2塊

7、初始板材膠拼加工而成，阮面板是由3～5塊初始板材膠拼加工而成，在膠的用量和膠接板材數(shù)量上不相同，并可通過(guò)振動(dòng)節(jié)線圖和模態(tài)振型圖進(jìn)行對(duì)比分析
　　 5、初始試材的聲輻射參數(shù)與共鳴面板的聲輻射參數(shù)具有一定的聯(lián)系，受到形狀尺寸等因素影響比較小。初始試材的順紋聲速與共鳴面板的順紋聲速不同，例如月琴面板的順紋聲速為1001.25m/s，初始試材為1183.50m/s，主要原因?yàn)閮呻A段材料的形狀尺寸等不同，對(duì)振動(dòng)特性有較大的制約和影響。