民族樂器用木質泡桐面板振動特性與模態(tài)分析.pdf

1、共鳴板對樂器的聲學性能有著重要的影響，泡桐木材由于其良好的振動特性自古以來就被用作民族樂器（例如琵琶、月琴、阮等）共鳴板的制作材料。以往有關泡桐木材聲學振動性能的研究僅局限于采用梁的振動理論對泡桐彈性模量、比動彈性模量、聲輻射常數、聲阻抗等幾個最基本聲學振動參數的測量與討論，而對于由泡桐制作而成的樂器共鳴面板的聲學振動特性研究尚少開展。
　　 本研究在利用FFT分析儀，聲級計，加速度傳感器、模態(tài)力錘等設備，基于梁的振動理論測定泡

2、桐木材基本聲學振動參數（彈性模量、比動彈性模量、聲輻射常數、聲阻抗、E/G值等）的基礎上，同時對共鳴面板的聲輻射、聲傳播特性等也進行了測定與分析，對泡桐加工而成的琵琶、月琴、阮等民族樂器共鳴面板進行振動模態(tài)分析。實驗結果總結如下：
　　 1、泡桐的聲輻射常數、E/G的值均高于云杉對照樣，因此在發(fā)音的響度上要比云杉對照樣優(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。月琴面板平均聲強值為87.

3、1dB，琵琶面板為79.7dB，阮面板為76.0dB，月琴面板聲強最大值時的最大頻值為800Hz，是三者里面頻率最大者，琵琶面板對應的最大頻值在620Hz-800Hz之間，而阮面板的多集中在620Hz，頻值最小。在相同的激勵條件和均勻的敲擊力度下，頻率值越大響度就越大，聲強就會越大，因此月琴面板的聲強值最大，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。月琴面板的各方向紋理對應的聲速最大，琵琶面板除順紋聲速比阮面板的順紋聲速略大，其他紋理對應的聲速均小于月琴、阮面板的聲速，

5、原因可能為兩點：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，相同介質在尺寸占據優(yōu)勢時，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，在振動釋放能量過程中，不規(guī)則的形狀更易產生聲波的散射，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、阮用面板的振動節(jié)線

6、圖和模態(tài)振型圖在多數相同的情況下也有少數不同之處。琵琶與月琴、阮面板振動模態(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致琵琶與月琴、阮面板的振動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，它們之間振動模態(tài)的不同主要在于制作面板時的初始材料個數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量上不相同，并可通過振動節(jié)線圖和模態(tài)振型圖進行對比分析
　　 5、初始試材的聲輻射參數與共鳴面板的聲輻射參數具有一定的聯系，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，主要原因為兩階段材料的形狀尺寸等不同，對振動特性有較大的制約和影響。