乌托邦吉他
本帖*后由 乌托邦吉他 于 2021-1-21 16:57 编辑
木材的阻尼对声音的传播影响
声音通过媒介来传播:流水,金属,木材,塑料,空气...
越稠密越硬的媒介,声音传播得越有效率、越清晰。
随着媒介变得更稀疏,并且中间多孔,声音就会被阻挡或吸收,
并且效能和清晰度降低,这我们称之为阻尼值。
木材中的振动阻尼值取决于木材的多孔结构类型,当然还有其他的因素:
密度、湿度、生长年限等,但这个是其中的一项参考标准。
乌托邦吉他#575H FCL 凤凰
声音能量能被任何表面反射出去,越平滑的表面反射效果越好。
随着表面变得不平滑,声波会扩散,并转移到更大的空间,
任何一个特定方向的声压都会减少。
如果表面是光滑并凸起的,声音会被扩散到有限的位置。
如果表面是凹的,声音会聚焦在远处一个特定的点。
在抛开上漆或抛光的考量之下,平滑表面处理,对于减少发散和衰减是很重要的。
声音能量会被柔软、多孔,或隔板状的表面吸收,材质越厚,衰减性越强。
声音能渗透很深,却不会反弹。
所以避免三种:软、多孔、隔板状的表面很重要,声音在穿过一个没有弹性的材料时也会衰减。
乌托邦吉他#562H 月亮
钢琴、吉他、提琴、扬琴,琵琶和古筝等乐器都有一块较薄的木板,
它的周边牢固地胶粘在框体上,在接受弦的击振后,作出响应频率的受迫振动。
因此板与空气接触面积较大,可以使周围的空气波动,增加弦的音量,
同时还可以使声音悦耳动听,故可统称此板为音板。
乐器对音板有下述要求:
1.音板应该把从弦振动所获得的能量,大部分转变为声能辐射到空气中去 ,
而损耗在音板材料内的摩擦和框体上的能量应尽量小,
使发出的声音具有较大的音量和足够的持久性。
2.从音板辐射到空气中的声音,应具有优美悦耳的音色,以满足人对乐器的功能性体验要求。
3.音板应被调节至能均匀地增强来自弦的不同频率、不同强度的声音
的辐射能力,以保证乐器的音量、音色和延时的均匀性,
但也可按制琴师所要实现的声音方向进行调节。
4.传递给音板的能量,开始的一瞬间要克服音板材料的惯性阻力,这种惯性阻力愈大,
能量的损耗就愈快。因此,要求音板的惯性阻力应尽量小,使之容易振动,增大辐射能量。
乌托邦吉他#350H FCL 落叶
音板振动的辐射能量,也就是木材振动的辐射能量
它是由以下诸因素所决定的:
木材的传声速度;辐射阻尼;木材振动时,细胞间的内摩擦;
弹性模量;木材的容积重;音板的几何形状等,在音板形状和尺寸基本
确定的前提下,应该选择合适的材科制作。
在乐器行业中,制造乐器的音板,通常使用云杉、冷杉、雪松和桐木
等容积重小,材质较坚而且轻,弹性模量适中的木材制作。
为什么用云杉、雪松、桐木等木材制作乐器的音板呢?
要讲清这个问题,须从乐器材料学,振动学以及材料力学等科学理论
论述木材的传声速度,辐射阻尼和对数衰减的具体内容。
乌托邦吉他#330H 海豚
木材是由管状的多细胞的物质组成的,声音可以在其内部传播。
但声音在各种物质中的传播速度是有差异的。
在空气中时传播速度为330米/秒;在铁材料中时传播速度为5000米/秒;
在钢材料中的传播速度为3900米/秒。
木材是各向异性的材料:三个切面上的传播速度是不同的,
不同的树种传播速度亦不同,以松木为例:
顺纹(纵向)传播速度5000米/秒,径向传播速度1460米/秒,
弦向传播速度 850米/秒,它们之间速比的近似值为6:2:1。
制琴师或专家用手指节或小木锤敲击木材,使其振动发音,
辨别音的高低和音质的好坏等木材品质。
假若容易振动,声音出得来,并且音质响亮,厚实,是制作音板的好材料。
相反,木材发音迟钝,声音出不来,说明不易振动,不适宜做音板。
此法是凭借经验和感觉对木材进行辨别。
为什么有的木材敲击时音出得来,而有的却出不来呢?
根据本人的理解,可以从两个方面来论述:
一是木材的振动能量,向音响区域传播的损耗——辐射阻尼。
二是木材的振动能量,因细胞间的摩擦而产生内耗——对数衰减。
乌托邦吉他#300H 银杏
1. 辐射阻尼
木材振动时,向音响区域辐射的声能的损耗,称作辐射阻尼。
从理论上分析和实践上的要求,木材振动的辐射阻尼,一般是越大越好。
2:对数衰减
音板振动时,如果不继续给予补充能量,因其细胞间的摩擦
将会消耗能量,将会随时间的延长,是振幅逐渐减小,直到振动停止。
振动学称这种现象的振动为衰减振动。
音板木材在振动时,有的衰减缓慢,有的却很快。
从实际应用角度考虑,衰减快的木材是不适合制作音板的。
音板振动时细胞间的摩擦大(内耗大),故产生的能量低,一般是越低越好。
木材振动时,由细胞间的摩擦而产生的衰减理论和实际测量是比较复杂的。
乌托邦吉他#260H 麋鹿
在制造乐器时,选择音板用材时,常常以年轮的宽度和晚材率的多少为依据
(而不用辐射阻尼和对数衰减计算),这是个适用的易被使用者所接受的办法。
木材的年轮宽窄均匀与否,对材质的影响是很大的。
年轮狭窄的而且疏密均匀的木材强度高,材性较佳。
制琴师和工程技术人员,常常用年轮的宽度来估计木材的强度大小。
根据针叶材的生长特性,年轮过宽或过窄都会降低木材的强度。
年轮的宽度*好是均匀的,即整块面板的年轮要一样宽 。
实际上,树木在生长过程中受自然环境的影响,年轮的宽度是不均匀的。
因而,各部位的传声速度、弹性模量和容积重也是有差异的。
这能直接影响到木材本身的声学性能 ,
但实际上,在自然界里比较少见到年轮均匀一致的原木。
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