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乐器共鸣板用木材声学振动性能改良研究现状及趋势 总被引：1，自引：0，他引：1
木材是制作乐器共鸣板的重要材料, 木材的声学性能在很大程度上决定了乐器的声学品质。文中在分析乐器板用木材声学振动性能改良的着手点与切入点的基础上, 总结木材声学振动性能改良方面的研究进展, 认为以下几个方面将成为未来研究的热点:1)从弹性模量、比弹性模量、声辐射品质常数和声阻抗等指标出发进行木材声学性能功能性改良研究; 2)开展乐器共鸣板用木材的替代树种用材的功能性改良研究, 扩大可用于制作乐器共鸣板的资源范围; 3)从改善木材声学振动效率和振动音色角度进行木材功能性改良的研究; 4)开展新型的乐器共鸣板用材研究。 相似文献
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【目的】探究抽提处理对乐器用泡桐木材声学振动性能的影响,为木材声学品质改良提供理论依据,促进我国乐器产品声学品质提高,缓解乐器共鸣板用优质木材资源日益匮乏的局面。【方法】采用苯甲醇、去离子水、二氯甲烷和无水乙醇4种溶剂对泡桐木材进行15天的抽提处理,基于两端自由的弯曲振动方法,测定并分析抽提处理对木材弹性模量E、剪切模量G、比动弹性模量E/ρ、对数衰减系数σ、声阻抗ω、声辐射品质常数R、E/G、传声速度υ、传输参数υ/σ、声转换效率υ/(σ·ρ)等声学振动性能参数的影响规律,并通过微观结构观察、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)的变化,分析抽提处理对木材声学振动性能的影响机理。【结果】经去离子水、二氯甲烷、苯甲醇和无水乙醇抽提处理后,泡桐木材声学振动性能参数均发生变化。比动弹性模量E/ρ、声辐射品质常数R和传声速度υ平均增加7.67%、11.36%和3.75%,其中经二氯甲烷抽提处理的改善效果最佳,增幅分别为13.99%和17.28%和6.77%;声阻抗ω和对数衰减系数σ平均降低3.23%和19.42%,经去离子水抽提处理后其下降程度最大,降幅分别为-5.03%和-23.45%... 相似文献
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《林业科学》2021,57(6)
【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。 相似文献
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层数与碳纤维方向对木质-碳纤维复合材料声学振动性能的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为探究木质-碳纤维复合材料声学振动性能的影响因素及其用作乐器用木材替代材料的可行性,从复合材料层数结构和碳纤维铺设方向两个角度出发,对木质-碳纤维复合材料试件的声学振动性能参数(比动弹性模量、E/G、声阻抗等)进行对比分析,并以常用作乐器音板材料的美国西加云杉作为参照。结果表明,碳纤维方向对复合材料的声学振动性能影响显著,当碳纤维铺设方向从0°到45°,90°时,其声学振动参数比动弹性模量和E/G值都出现不同程度的下降;层数结构对复合材料的音色品质影响较大,当层数从5层增加到7层后,音色品质明显下降。采用层数较少的5层结构(单板/碳纤维布/单板/碳纤维布/单板)和碳纤维方向为0°的铺层设计能获得综合表现较好的声学振动性能,其比动弹性模量为25.55 GPa·cm~3/g,比美国西加云杉比动弹性模量25.98GPa·cm~3/g仅低1.66%,而其E/G值(27.89)甚至比美国西加云杉E/G值(20.14)高38.48%,具有媲美美国西加云杉的音色表现。 相似文献
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《林业工程学报》2021,6(5)
针对音板木材振动信号分析不深入的问题,本研究基于小波包分析方法对木材振动信号进行分析,建立一种木材声学振动评价的新方法。利用多通道FFT分析仪获取泡桐木材的振动信号,基于Daubechies小波基函数对振动信号进行3层小波包分解与重构,得到了振动信号的特征值,将小波包变换后木材振动信号的特征值与传统方法测定的声学振动性能参数进行比较分析。研究结果表明:木材的振动信号能量主要集中在0～1 000 Hz,在传播的过程中能量衰减迅速;对振动信号进行时域分析时得出,木材的动态弹性模量随着峭度因子的增大而减小,随着峰值因子的增大而增大;基于Daubechies小波基的分析方法得到的振动信号特征值与声学振动参数之间具有显著的相关性,其中木材信号的特征能量率与木材声学振动参数动态弹性模量、声辐射品质常数以及声传播速度之间存在显著的正相关关系,与声阻抗以及对数衰减率的相关性及变化趋势之间有显著的负相关关系。研究表明,可以应用Daubechies小波对木材振动信号进行分析与评价,此方法为木材声学振动性能的客观评价提供了新思路。 相似文献
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《林业工程学报》2021,6(5)
对不同针、阔叶材树种木材进行吸湿循环处理,通过对声学振动性能进行跟踪测试,研究吸湿循环处理对声学振动性能的改良效果,并探讨木材解剖构造的特异性对其声学振动性能改良效果的影响。以4种常用乐器用材泡桐、梓木、杉木和西加云杉为研究对象,制成标准试样250 mm(纵向)×50 mm(径向)×15 mm(弦向),经60℃干燥48 h后,置于25℃、相对湿度60%的环境中平衡,此为1次循环,共循环4次。测量并计算处理前、不同次数循环处理后4种木材声学振动参数的变化,并结合解剖构造进行分析。木材的纤维/管胞长度从大到小依次为西加云杉杉木泡桐梓木。吸湿循环处理后,4种木材比动弹性模量和声辐射阻尼系数均呈增长趋势,其中泡桐的增长率最大,分别为27.95%和44.37%;西加云杉最小分别为3.84%和7.90%。木材的声阻抗变化率,梓木最大为-15.54%,西加云杉最小为-5.75%。试验结果表明:吸湿循环处理前后,梓木的声学振动性能均为最差;吸湿循环处理改善了木材声学振动性能,阔叶材声学振动性能的改善效果优于针叶材,其中泡桐的改善效果最好;吸湿循环处理2次后,木材比动弹性模量和声辐射阻尼系数、声阻抗均达到稳定,继续2次吸湿循环处理后基本保持不变。 相似文献