[發明專利]全自動鋼琴調律裝置及方法

在審

• 申請號: 201810252384.4
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108269553A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 石屹然;郭晨;劉帥;王士謙;孫越;車曉男;李厚禹;于潤澤;石要武
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G10C9/00
• 分類號: G10C9/00;G10C3/10
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所 22206
• 代理人: 李曉莉

1.全自動鋼琴調律裝置，其特征在于：包括殼體、拾音模塊(25)、調音桿模塊、壓弦臂模塊、LCD顯示屏(26)和控制模塊(13)，

所述殼體包括上蓋(24)與外殼(2)，上蓋(24)蓋設于外殼(2)上；

所述拾音模塊(25)固定在外殼(2)上，拾音模塊(25)通過電路與控制模塊(13)連接，拾音模塊(25)用于接收鋼琴琴弦發出的聲音信號并將其發送給控制模塊(13)；

所述調音桿模塊包括調音桿及調音桿電機，調音桿電機通過固定螺釘固定在外殼(2)上，調音桿電機的輸入端與控制模塊(13)通過電路連接；調音桿一端固定于調音桿電機的轉軸上，調音桿另一端為自由端，使用時將調音桿的自由端安裝在鋼琴對應的弦軸上；

所述壓弦臂模塊包括壓弦電機、傳動螺桿、壓柱、壓弦臂及支點鉸座，壓弦電機通過固定螺釘固定在外殼(2)上，壓弦電機的輸入端與控制模塊(13)通過電路連接；傳動螺桿固定在壓弦電機轉軸上；壓柱與傳動螺桿螺紋連接，同時壓柱嵌設在梯形鍵槽內，沿著梯形鍵槽上下滑移，梯形鍵槽固定在外殼(2)上，壓弦臂穿過固定在上蓋(24)上的支點鉸座，壓弦臂一端固定在壓柱的轉動副上，另一端由外殼(2)上的開口伸出，并在該端上設置有壓弦氈布；

所述LCD顯示屏(26)固定于殼體的側面，LCD顯示屏(26)與控制模塊(13)連接；

所述控制模塊(13)固定于殼體的內側，控制模塊(13)與所述拾音模塊(25)相連，用于接收拾音模塊所獲得的聲音信號，并處理該聲音信號，獲得聲音信號的頻譜信息；控制模塊(13)與調音桿模塊中的調音桿電機相連，用于控制調音桿電機轉動；控制模塊(13)與壓弦臂模塊中的壓弦電機相連，用于控制壓弦電機轉動；控制模塊(13)與LCD顯示屏(26)相連，用于實現LCD顯示屏26的顯示調節狀態與指令提示。

2.根據權利要求1所述的全自動鋼琴調律裝置，其特征在于：所述拾音模塊(25)為麥克風傳感器。

3.根據權利要求2所述的全自動鋼琴調律裝置，其特征在于：所述調音桿、調音桿電機、壓弦電機、傳動螺桿、壓柱、壓弦臂、支點鉸座及壓弦氈布的數量均為三個。

4.全自動鋼琴調律方法，其特征在于：包括以下步驟：

a、將權利要求3所述的全自動鋼琴調律裝置安裝在鋼琴內對應琴鍵的弦軸上，每個琴鍵對應著三根琴弦；

b、啟動裝置，根據LCD顯示屏(26)提示，反復按下琴弦對應琴鍵，通過壓弦臂不同組合分別按壓琴弦，拾音模塊(25)接收鋼琴琴弦發出的聲音信號并將其發送給控制模塊(13)，控制模塊(13)進行頻譜分析獲得三根琴弦的基音頻率，同時，三個調音桿分別擰動弦軸，將三根琴弦的基音頻率分別調節至f_基-1，f_基，f_基+1，單位為Hz，并使三個壓弦臂移動至初始位置；

c、根據LCD顯示屏(26)提示，再次反復按下琴弦對應琴鍵，以三根琴弦位于中間的琴弦為中心，通過調音桿分別轉動兩側的弦軸，使左側琴弦基音頻率在[f_基-1,f_基]范圍內調節，右側琴弦基音頻率在[f_基,f_基+1]范圍內調節，調節精度為0.1Hz，同時，控制模塊(13)將接收到的聲音信號進行頻譜分析，并記錄下相應狀態下三個調音桿電機的電機電流；

d、將獲得的(1/0.1)Hz+1＝11個頻譜關系，取頻譜圖中f_基-1，f_基-0.5，f_基，f_基+0.5，f_基+1這五個固定頻率點的峰值，用這五個峰值點繪制出對應的調節峰值曲線，得到11條調節峰值曲線；

e、獲取標準音律頻譜中f_基-1，f_基-0.5，f_基，f_基+0.5，f_基+1對應的五個固定頻率點的峰值，用這五個點繪制出對應的標準音律峰值曲線；

f、分別計算步驟d中得到的11條調節峰值曲線與步驟e中得到的標準音律峰值曲線的殘差平方和，殘差平方和最小值對應的調節峰值曲線為最佳擬合曲線，獲得最佳擬合曲線，即為最佳音律狀態；

g、根據最佳音律狀態所對應的調音桿電機的電機電流，控制調音桿調節至相應狀態，即可實現鋼琴調律。