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浅谈钢琴检测与设计

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一个新产品的成功设计,要经过一个艰辛复杂的过程,汇聚了设计师们的辛勤劳动,也是智慧的结晶。新钢琴产品设计的流程大致包括:收集有关法律法规,了解产品功能和性能的要求,根据市场需求及当前的工艺技术水平进行可行性分析,设计方案的论证,起草设计图纸,样琴试制,样琴检测(设计验证),设计更改,循环直至产品达到设计要求才进行小批量生产,鉴定前的新产品检测,新产品鉴定等等。其中产品检测属于设计验证,是产品设计过程中的重要环节。
    乐器检测分为客观检测和主观检测,客观检测即是使用仪器(量具)的检测,主观检测是感官检测。钢琴声学品质中的音色、外观工艺采用主观检测,其余检测项目均采用客观检测。随着钢琴产品的日新月异,以及人们的质量意识不断提高,消费者对产品的质量要求越来越高。如何验证和确保新开发设计的钢琴产品符合产品质量标准要求,首要的关键是对钢琴进行检测。新开发设计的产品必须进行反复的试验验证,检测后数据比对、分析,确定合理的技术数据。钢琴检测是设计过程的重要组成部分,并为产品设计与制造提供了可靠的技术数据,确保了钢琴产品的质量。
    乐器检测的依据有国家标准、行业标准和企业标准。随着我国钢琴生产企业的逐渐增多,要求的工艺技术更加完善,国家推出了一系列的标准。钢琴的质量检测是按照国家标准 GB/T 10159《钢琴》进行。本标准规定了弦鸣乐器钢琴产品的技术要求、测试方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存等。本标准适用于88键钢琴。
钢琴主要检测的过程
钢琴的检测分几大部分:
1.规格的检测
    钢琴分为立式钢琴和三角钢琴两种。立式钢琴的规格以高度划分,三角钢琴的规格以长度划分,钢琴高度(长度)与相对应铁板高度(长度)的关系应符合表1的规定。
 

表1 钢琴规格尺寸 单位为厘米

 

类 别

规 格

高(长)度

铁板高(长)度

立式

A

H

h≥H-10.0

三角

A

L

l≥L-35.0

注:琴的规格是高(长)度尺寸修约到个位的数值。

 

2.声学品质的检测
    总体上讲,钢琴的声学品质检测方法分两种,一种是客观检测,另一种是主观感觉检测。
⑴标准音检测方法
   标准音的测量,是以客观检测为主,检测标准音用精度±0.2cent的音准仪测试小字一组a音。按标准要求,若产品小字一组a音的频率在440Hz~447Hz范围之内,判别为合格品。
⑵检测谐和性
    弹奏钢琴感官检查,就是弹奏钢琴,检查同度和八度有否拍频,及检查基准音组(f~e1)内四、五度音有否谐和。这是主观检测,需要检测人员具有一定的音乐素养、乐理知识和调律基础知识。
⑶检测音质和音量
    以弹奏钢琴感官检查。全音域内应均匀、连贯、无杂音;应能表现不同的强弱音,层次应清楚。
⑷检测音准稳定性。
    田泽林先生在《略论乐器的声学参数》一文中提出了乐器的平均音准概念,表达的是乐器各单音音准误差的算术和对总音数的商。关于音准的稳定性,田泽林先生也给出了一个数学表达式:C1=dC/dt。式中:C1为音准稳定性,量纲为音分/时间,dC为在时间t内音高的增量,t为考查的时间。
GB/T10159-2008《钢琴》国家标准对音准稳定性要求如表2的规定。
 

表2 音准稳定性要求

 

音域范围

最大允许误差(音分)

合格判定数(个)

c1~b1

10

≤2

 

在规定的音域范围内分别对各音进行测试并记录测试数据,在白键前端23mm处、黑键前端18mm处,用专用设备以一定的力度、频次连续击键10000次后,在10min~30min时限内,用上述的方法对各音再次进行测试并记录测试数据,然后取同一音名前后两次测试音分的差值。
3.演奏性能的检测
    演奏性能的检测包括对白键下沉深度,琴键负荷,琴键、踏瓣的运动,踏瓣控制性能,踏瓣负荷,击弦机等进行检测。这些原本抽象的感觉现转化成数值测量,按照标准的尺寸定义合格与否,同时各尺寸也参考和模拟人的触点和触感设计和规范的。
4.键盘中的各项尺寸的检测
    包括:1.白键前端长度,2.每音组白键宽度,3.黑键宽度,4.黑键长度,5.黑键高度,6.琴键间隙,7.琴键面,8.中盘底面距地面和白键面距地面高度。其中弦轴的检测:用分度值0.02mm的游标卡尺测量弦轴的直径是否为6.75mm~7.25mm;弦轴头部是否呈正四棱台,并用卡量具测量锥度是否1:10~1:7.5,如下图所示



5.外壳的检测
    外观检测以感官检查为主。
    表面涂饰:用光泽度计检查琴体各部件(立式钢琴的测试部件应为顶盖,键盖,左右侧板,上、下门;三角钢琴的测试部件应为顶盖、键盖、弯壳),各部件的测试取点应不少于3点,取其平均值,部件与部件之间平均值的差值应不大于15个光泽单位。光泽应符合表3的规定。
    本测试规定了光泽度计60°法适用于测量30~70单位的色漆; 20°法适用于测量60°光泽高于70单位的色漆; 85°法适用于测量60°光泽低于30单位的色漆。
 

单位的色漆; 85°法适用于测量60°光泽低于30单位的色漆。

表3 表面涂饰光泽要求 单位为光泽单位

 

涂饰面

光泽度值

高光

>85

半光

30~85

低光

<30

 


    平面度的检测:把钢直尺放置在受试件的对角线上,如两点接触,用塞尺测量试件与钢直尺的测量值,最大测量值即为平面度的公差值;如一点接触,分别测量试件两对角线上工件与钢直尺间的测量值,最大测量值即为平面度的公差值,以最大测量值来判定是否符合表4规定。
 

表4 外壳平面度要求 单位为毫米

 

部件规格

最大公差值

对角线长度≥1200

≤4

500≤对角线长度<1200

≤3

对角线长度<500

≤2

 


    检测记录必须真实、有效。根据标准的指引,将运用各种测量工具对钢琴检测后得出的数据,完整正确地记录下来,同时,必须记录测试的温度、湿度等试验环境状况。
    检测钢琴的各项性能和技术水平,除了让我们可以判定产品是否合格,还得出一些关键的数据,经分析后可作为再设计的依据。如果检测后得出的结果不在要求范围之内,技术人员和设计者应从这些数据中找出与该产品设计的关键质量特性项目,对其进行分析和研究,最终找出可创造新的设计方向和构思,并实施新的设计方案。
    在检测钢琴的过程中发现,许多的检测项目与设计有着密切的关系。钢琴检测完成后,将数据整理和比较得出:琴键的负荷与钢琴设计很有联系。我国标准中,立式钢琴琴键的下降负荷为0.39N–0.74N,经过长期的检测经验与数据归纳得出,国内高品质钢琴及外国名牌钢琴琴键的下降负荷为0.50N–0.70N。这一数据表明了钢琴生产之间差异的重要一角。下降负荷实际上是琴键的静阻力,若将下降负荷控制在0.50N–0.70N此范围,比较符合演奏者的要求。有一定基础的钢琴弹奏者,手指弹奏力度也是重的,手感过轻会令演奏者感觉软而无力,乐曲的强弱层次不容易表达出来,抹杀了钢琴弹奏者的水平。
    当需要表现强而有力的乐段时,触键要有一定的力度,过轻下降负荷的键子令演奏者难以发挥。人类的双手是非常敏捷和灵敏的,如何能得心应手呢?设计师必须以人为本,根据演奏者的喜好而设计出来的钢琴必然受到大家的欢迎。为更好地设计出具有良好触感的钢琴,可利用长期检测得出数据,改进工艺,令键盘的下降负荷达到更高的要求。经长期的积累和总结,珠江钢琴集团制定了《高档钢琴》企业标准,并按此标准设计了一系列触感感觉更好的钢琴。经过广大使用者的使用,普遍对此改良表示认同和赞赏。
检测为设计提供了有效的数据,使设计有了确实的改良依据,是设计过程中的一个重要环节。
    随着我国钢琴制造业的迅速发展,国际间的贸易往来越来越多,我国钢琴的销售除满足国内市场外,还远销世界各地。通过钢琴检测,使企业外贸产品的质量得到保证,有利于增进产品在国际市场的竞争力。同时在生产过程中依据产品标准对产品进行有效的检验和控制,促使钢琴生产厂家不断完善和开发设计出性能上成的产品,以满足使用者的需要,最终实现高质量产品的生产,增强了产品在市场的生存能力,使企业获得最大的收益。钢琴检测为企业追求生产高品质、高档次的钢琴起到积极的推动作用。

 

 


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