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研究生:郭紋利
研究生(外文):Wen-Li Kuo
論文名稱:指鈸振動特性與敲擊聲音之探討
論文名稱(外文):Discussions on Vibration Characteristics and Percussion Sound of Finger Cymbals
指導教授:王栢村
指導教授(外文):Bor-Tusen Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:機械工程系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:51
中文關鍵詞:指鈸敲擊聲音自然頻率模態振型
外文關鍵詞:finger cymbalpercussion soundnatural frequencymode shape
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一對指鈸通常以手持水平方式,並輕輕互相敲擊鈸之外緣,其敲擊聲音呈現銳利和清晰特性,本文旨在探討指鈸的振動和聲音特性。首先,以聲音量測程式來測量指鈸之敲擊聲音,使用不同材質敲擊棒,對單一個指鈸敲擊所產生的敲擊聲音,測量記錄其時間域響應,並透過快速傅立葉轉換以分析取得聲音頻譜,可以求得高峰值的基音頻率和泛音之諧波頻率組成,本文也探討兩個指鈸相互敲擊之撞擊聲音特性。另外,也建立指鈸的有限元素模型,並進行模態分析,以得到指鈸之自然頻率及其相對應的模態振型,以聲音量測得到的結構共振自然頻率為基準,修正指鈸有限元素模型,使得到等效於實際結構之分析模型,並完成模型驗證。從有限元素分析可以明確辨識指鈸結構的振動特性,也可以探討敲擊聲音和振動模態之間的關聯性。本文以有限元素分析以及聲音測量來進行模型驗證,以確定指鈸的振動特性,並了解其敲擊發聲機制,所建立方法並可以應用到其他樂器之研究。
A pair of finger cymbals is played by hanging them horizontally and gently striking the outer edge of cymbals together. The percussion sound reveals sharp and clear. This work aims to study the vibration and sound characteristics of finger cymbal. First, the sound measurement program is used to measure the percussion sound of small cymbals. Single cymbal is struck by different stick heads to produce the percussion sound that is measured to record the time domain response and analyzed by fast Fourier transform (FFT) to obtain the frequency spectrum. The peak amplitudes of frequency contents can be identified for the fundamental frequency and overtone. The impact sound between two cymbals is also studied. The finite element (FE) model for the finger cymbal is then constructed to perform modal analysis so as to obtain natural frequencies and their corresponding mode shapes. Base on the measured resonant frequencies from the sound measurement, the FE model can be updated to be equivalent to the real structure for model verification. The vibration characteristics can be identified from finite element analysis (FEA) and shown the relation between the percussion sound and vibration modes. This work shows the application of model verification by FEA and sound measurement to identify the vibration characteristics of finger cymbal and correlate to its percussion sound .The analgfical approach can be applied to other musical instrument as well.
第一章緒論 1
1.1研究動機 1
1.2文獻回顧 1
1.3本文目的 3
1.4全文敘述 3
第二章打擊樂器發聲機制之探討與文獻回顧 6
2.1木琴發聲機制與文獻回顧 6
2.2鐵琴發聲機制與文獻回顧 10
2.3其他打擊樂器發聲機制與文獻回顧 15
2.4 結論 19
第三章 指鈸之敲擊聲音特性分析 20
3.1聲音量測頻譜分析程式理論基礎 20
3.2聲音量測頻譜分析程式建立 22
3.3指鈸構造及演奏敲擊探討 24
4.3指鈸聲音量測與特性分析探討 25
3.4.1指鈸敲擊聲音量測 25
3.4.2指鈸聲音特性分析 27
3.5不同敲擊方式聲音特性分析探討 30
3.5.1不同互擊方式之聲音特性比較 31
3.5.2不同材質敲擊鎚對不同位置之聲音特性比較 33
3.6結論 35
第四章 指鈸之模型驗證及振動特性 36
4.1指鈸聲音頻譜量測分析 37
4.2指鈸有限元素分析 38
4.3模型驗證與振動特性探討 42
4.4結論 46
第五章結論與未來建議 47
5.1結論 47
5.2未來建議 48

參考文獻
1.台灣大百科全書
2.王栢村,李雨軒,張志偉,2002,「銅鑼振動與聲音特性之探討」,中華民國振動與噪音工程學會第十屆學術研討會論文集,第245-252頁。
3. 王栢村,吳銘峰,2011,「銅鑼模型更新及聲音特性探討」,中華民國音響學會第二十四屆學術研討會,臺北,論文編號:C-11。
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10. 王栢村,廖偉廷,2009,「木琴條之實驗模態分析與模型驗證」,中華民國振動與噪音工程學會第十七屆學術研討會論文集,台北,第142-152頁。
11. 王栢村,廖偉廷,2009,「木琴條聲音與振動關聯性及形狀變更之設計分析」,2009『屏東科技大學』暨『北京科技大學』第四屆學術交流研討會,屏東,論文編號:C-14,第C-72-C-78 頁
12. 王栢村,吳祥瑞,2011,「不同打擊樂器聲音特性探討」,中華民國音響學會第二十四屆學術研討會論文集,台北,第320-326頁。
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15. 王栢村,簡孝名,2009,「實際邊界下之鐵琴片模型驗證」,中華民國音響學會九十八年會員大會暨第二十二屆學術研討會,台北,論文編號:A006,第A-35-A-45頁。
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17. 王栢村,陳新正,2008,「鑼臍形式銅鑼之聲音及振動特性的探討」,中華民國音響學會第二十一屆學術研討會論文集,台中,論文編號:A1-4。
18. 王栢村,蔡有倫,2013,「平鑼聲音特性與振動分析之探討」,中華民國力學學會第三十五屆全國力學會議,台北,論文編號:F-002
19. 王栢村,吳祥瑞,徐秀娟,高正賢,2009,「古鈸打擊樂器聲音特性與設計分析」,中華民國振動與噪音工程學會第十九屆學術研討會論文集,彰化,論文編號:B-04。

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