业余条件下求木材弹性模量和声速参数的方法分享

ba5rw

工具：带话筒并装有音乐示波器（我在本坛发过的软件https://www.chinaviolin.net/foru ... hread&tid=74765）的笔记本电脑、较为精确的电子秤、钢尺和卡尺，小橡皮锤。
材料：待测木料切成规整的棒材。公式依据：


以上公式中V为声速，E为弹性模量，P为密度。

以上公式中fr为共振频率，V为声速，L为木棒长度        

以上公式中，R为声辐射阻尼系数，v为声速，P为密度。R是音板选材重要参数，R越大越好，一般要求大于1200。通俗的说有的木材敲击非常悦耳，所谓传声快，但是密度大拿在手上越沉，其R值必然越小。所以选材光听声音没有用的。科学选材的依据是得到重要的传声速度和木材密度。云杉具有较高的R值，所以适合做钢琴和提琴的音板。


方法：先用钢尺和卡尺测量木棒的准确体积V，V等于长宽高的乘积。用电子秤测量木棒的质量m，得到木材的密度肉P=m/V。

用细棉线吊起木棒，用橡皮锤或指弹敲击木棒，笔记本电脑音乐示波器测出共振峰频率，得到木棒共振频率f。

得到：木材传声速度v=共振频率的平方*木棒长度*2

弹性模量=声速平方*木材密度

以上两个参数是小提琴材料的重要参考指标，一般人没有专业工具测量大多凭借经验口口相传，现在可以通过日常常用的电脑工具用简易的办法求得。也请坛内朋友对本方法提出异议和指教！

liudaiyi

感谢分享这些信息，资料和公式非常全，国外maestronet网站讨论了很久才在这些公式上取得了共识，很多人用于选取木材，而在国内，这些都是秘而不传的独家秘笈，但有些人确实在使用卢奇测声速仪，应该是有不错的应用成果。
我曾经用这个办法试过测声速，但频率不是特别明显，只好放弃了。

ba5rw

感谢鼓励回帖！

其实声速只是材料的一个因素，真正的是所谓声辐射阻尼系数R，它跟声速成正比，跟木材密度呈反比，所以光有声速测试仪还不够，还要比较密度才能决定材料优劣。以往我也没有理解这里边的关系，心想木琴的材料那么悦耳清晰为何没有用来做提琴，后来才知道，其实金属材料声速更快更悦耳也没用来做琴的原因还有一个密度问题。

liudaiyi

ba5rw 发表于 2017-7-28 21:55
感谢鼓励回帖！

其实声速只是材料的一个因素，真正的是所谓声辐射阻尼系数R，它跟声速成正比，跟木材密度 ...

美国的制琴师柯廷先生在09年的the strad杂志上发表了一篇文章——《好的振动》。里面提到“要加强振动幅度同时又保持频率的稳定，必须使得重量和硬度（stiffness)按照同样的比例减少。要做到这一点，要求木材有高的声辐射阻尼系数”。
我了解这一概念出于这篇文章，但是柯廷先生早已改弦易张，早已不提这些了。近些年，紧跟在stophani(记不太清拼写）和woodhouse后面做模态分析，改为声音拷贝学派了。这些人根本不再去参加什么制琴比赛，大家都懂得，当代美国琴是第一。

ba5rw

学习了。我只是人云亦云，真实的情况想过去也是不能确定的。即使所谓振动不好的琴，也有其音色特点，也有人喜欢，就看褒贬用语。比如发闷的音色，可以形容会振动不充分，发声呆滞，但是也可以形容为音色含蓄，犹抱琵琶半遮面的韵味……所以谁家的琴第一这个必然会有争议。但是如果说到音色拷贝，也就是运用现代科技手段，再现复制逼近某种音色的方法，我估计真的是美国第一，因为其制琴团队的科技素养、资源支配和设备条件是无可争议的！

liudaiyi

是的，有道理。

jialeyh

提琴制作应该逐步朝这个方向走，以科学、量化评价的方法指导提琴的制作或生产，以提高提琴制作的合格率。

liudaiyi

所谓的声音拷贝当然是科学的——既然大家都不知怎样的琴是好的，那么尽可能的做到和前辈大师一样，这当然是正确的方法。
琴和其他艺术一样，要食髓才能知味。师法上，才能得其中，建议各位制琴师，师法留传下来的制琴方法、尺寸标准，更重要的是师法大师留传下来的琴的频谱。

ba5rw

liudaiyi 发表于 2017-7-28 16:34
感谢分享这些信息，资料和公式非常全，国外maestronet网站讨论了很久才在这些公式上取得了共识，很多人用于 ...

频率的求取用频谱软件非常容易，一目了然，单纯使用频率计是不行的。

kingpin

请问这个密度是密度还是表观密度。例如，论坛里的前辈分享资料说古琴云杉密度0.65。默认情况下说的都是密度吗？

kingpin

liudaiyi 发表于 2017-7-30 21:47
美国的制琴师柯廷先生在09年的the strad杂志上发表了一篇文章——《好的振动》。里面提到“要加强振动幅 ...

“要加强振动幅度同时又保持频率的稳定，必须使得重量和硬度（stiffness)按照同样的比例减少。“
——这句话能否理解成理想状态下，材料密度越低，硬度也应该相应低其实不就是弹性更好的意思吗？

liudaiyi

kingpin 发表于 2019-10-25 22:11
“要加强振动幅度同时又保持频率的稳定，必须使得重量和硬度（stiffness)按照同样的比例减少。“[/backco ...

只能理解为：频率与硬度与质量之比的平方根为线性关系。振动幅度与此有关，但振动幅度越大不等于越好，所以柯廷说了等于没说。弹性只与材料的弹性系数相关，请查阅相关科学资料，我并不太精通。

kingpin

liudaiyi 发表于 2019-10-26 08:55
只能理解为：频率与硬度与质量之比的平方根为线性关系。振动幅度与此有关，但振动幅度越大不等于越好，所 ...

没错，和您一样我觉得这话说的其实是两个词一个概念等于没说呀。原文只能查到一个开头，这类论文类的全都要花钱买。