[實用新型]變電介質電容式琴鍵壓下量振蕩測量傳感裝置

無效

• 申請號: 201020211795.8
• 申請日: 2010-05-20
• 公開（公告）號: CN201731889U
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 王建國;黎明;劉蘭軍;遲書凱;牛炯;李坤;楊睿;王劍;劉悅;楊驍;秦立明;李鵬濤
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01D5/241
• 分類號: G01D5/241;G01L1/14;G01B7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種非接觸的數字式電子琴鍵盤力度實時采集裝置，更具體的是提供了一種變電介質電容式琴鍵壓下量振蕩測量傳感裝置。

背景技術

電子樂器的發聲原理不同于一般樂器，它以電聲合成電路產生的電信號作為發聲源，發聲過程受諸多參數控制。對電子琴而言，需要專門的鍵盤采集電路采集鍵盤演奏信息以控制電聲合成器的發聲過程，電聲合成過程中音的強弱、包絡曲線長短、揉弦幅度等都與演奏者的按鍵力度有關，因此實時細膩的琴鍵力度測量能有效地提高電子樂器豐富細致的表現力。

隨著電子技術的發展，電子樂器的能力不斷增強，部分高端電子樂器已經可以逼真的模擬普通物理發聲樂器的演奏效果，而且電子樂器的演奏形式豐富，不再局限于傳統鍵盤方式。從模擬普通樂器的角度和創造新樂器的角度，高端電子樂器對琴鍵力度采集提出了新的要求。目前為了解決電子樂器演奏控制和琴鍵力度采集的問題，出現了以下幾種解決方法。

1、機械開關法

電子琴琴鍵力度采集的機械開關法所涉及的系統，由兩個以上機械開關和與之配合的輔助電路組成。機械開關采用導電橡膠、霍爾開關或簧片結構。其方法為，通過測量機械開關閉合的時間差計算按鍵運動的平均速度，利用該平均速度近似地表示琴鍵力度。該方法結構簡單、成本低，但仍存在缺陷：首先，測量精度低且一次按鍵的力度只能測量一次，只有按鍵再次按下才能進行下一次測量；其次，琴鍵的壽命短，導電橡膠和簧片等材料長時間使用容易氧化變形；最后，機械開關存在抖動，開關閉合時的抖動將影響琴鍵力度采集質量。

2、力敏傳感器法

電子琴琴鍵力度采集的力敏傳感器法所涉及的系統，由力度傳感器和與之配合的輔助電路組成。力度傳感器采用壓力傳感器、應變片或電阻橡膠。其中壓力傳感器又分為壓阻式、電感式、電容式、諧振式等，應變片分為電阻式和半導體式，電阻橡膠是一種彈性材料，受到壓力后產生形變，力越大形變越大，相應的電阻越大。力敏傳感器法的基本原理就是借助力度傳感器和與之配合的輔助電路，將琴鍵按下后的壓力反映到傳感電路的輸出電信號上，壓力不同傳感電路的輸出電信號不同。這種方法測量精度高，但仍存在缺陷：首先，壓力傳感器的成本較高，輔助的傳感電路結構較復雜，壓力信息要經過多級電路處理轉換，高成本和結構復雜給實現帶來了困難；其次，該方法測量的力度信息只能反映琴鍵按下后的壓力信息，不能反映琴鍵按壓過程中的壓力信息。

3、磁敏傳感器法

電子琴琴鍵力度采集的磁敏傳感器法所涉及的系統，由電磁傳感器和與之配合的輔助電路組成。電磁傳感器由安裝在琴鍵下的磁體和傳感線圈組成。磁敏傳感器法的基本原理就是利用與傳感線圈相連的電壓檢測器測量琴鍵力度。線圈中磁通的變化率與琴鍵速度的變化率成正比，按鍵力度正比于線圈的感應電動勢，借助線圈的感應電動勢反映實時的按鍵力度。但該方法也存在缺陷：首先，琴鍵內部空間狹小導致線圈距離很近，傳感器間容易產生干擾；其次，檢測的壓力信號仍為模擬信號，且線圈的體積受限于琴鍵的結構，影響了測量精度；最后，復雜的變換電路給該方法在實現上帶來了困難。

綜上所述，目前已有的各種方法在具有獨特的性能優勢的同時都存在不可避免的缺陷。現有各方法均不能同時解決結構復雜、成本高、壽命有限、易受干擾的問題，而且現有各方法不具備高精度實時測量琴鍵壓下量的能力。

發明內容

本實用新型的目的在于提出新型的非接觸式琴鍵壓下量實時測量傳感裝置，具體涉及一種變電介質電容式琴鍵壓下量振蕩測量傳感裝置。利用這種非接觸式、實時傳感裝置解決琴鍵壓下量測量結構復雜、精度低、成本高、壽命有限、易受干擾的問題。

本實用新型的變電介質電容式琴鍵壓下量振蕩測量傳感裝置包括電容傳感器(1)、物理轉換電路(2)及數字壓下量檢測電路(3)，電容傳感器(1)安裝在琴鍵(4)下方，琴鍵(4)移動帶動電容傳感器(1)的電介質板(2-2)移動導致電容傳感器(1)的電容變化，基于電容傳感器(1)構成的物理轉換電路(2)將電容傳感器(1)的電容變化轉換為矩形波脈沖寬度變化，數字壓下量檢測電路(3)測量物理轉換電路(2)的矩形波信號的脈沖寬度得到琴鍵壓下量的相關信息。