低音梁在力学声学中的检验方法及调整方案（二）

张猛

（四）低音梁粘合与修整

粘合低音梁时是另一个可能发生变形的过程，这就是粘接前需要提前预安装的原因（图9）。

可以在面板下方使用一个中空托盘来保护面板在粘合过程中不发生形变。然后用夹子预夹住即将粘合的低音梁和面板，并标记出夹子的位置。接下来，开始使用加热灯加热面板和低音梁。当加热胶水时，可以顺便清理工作台并将提前准备好的夹子按顺序排列起来，以便知道每个夹子该夹在哪里。这样可以最大程度地减少粘合過程中遇到的麻烦。当面板和低音梁温度达到，将胶水涂在两者上，并粘到原位。第一个夹子夹在中心，然后朝着两端依次分布，同时确保低音梁的位置、角度保持正确。此时，之前布置的防滑钉便起到至关重要的作用。夹子拧紧后，确保面板和低音梁粘接紧密即可，但不宜过紧。之前所提到的那个面板凸起也有可能是由于面板吸水造成的，所以在清理时尽量不要用水，只需要一根棍子刮掉多余胶水再用抹布来擦掉剩余的胶水。这样低音梁在粘好且修完后，只要不滴水，稍微沾湿抹布就可以将多余胶水清理干净。通常在几个小时后取下夹子，并让它过夜后再开始修整低音梁（图10）。

接下来要开始修削低音梁，首先取下夹子。为了帮助修削低音梁，可以使用低音梁模板进行修整。通过它可以标记出低音梁的最高点位置，并且因为模板的底部比面板内弧弧度更大，所以可以适合任何不同内弧弧度的琴，将模板靠近梁，然后用铅笔沿着模板曲线，将上部曲线描绘到梁上，从而得到其高度。然后将梁修整到该尺寸（图11）。

在修整低音梁的上部曲线时，注意要先沿纵向标记出梁的中心线。一旦调整到满意的形状并用砂纸打磨光滑，就会得到一个比最终成品稍大的低音梁，这一步可以在很短的时间内完成。

由于不同琴的面板的弧度不同，从侧面测量低音梁的高度时，会得到明显不同的读数，所以可以使用卡尺测量低音梁高度（图12）。将梁的纵向分成八个相等的部分，并在这些点的顶部进行测量。

目前关于低音梁最高点的位置的观点百家争鸣。低音梁最高点到底应该在琴码处、低音梁中心还是介于两者之间？我认为不一定非要有一个标准答案。如果使低音梁的最高点在中心位置并且中央弧度较大，会使面板的C口部分有很大弹性，使面板达到很好的振动效果。相反，如果低音梁在琴码处大片趋近于最高点也就是中部的高度高且弧度相对平缓，会使面板的上述区域获得更大的强度以及更好的效果。可以根据最终想要的效果自行调整。即可完成低音梁的常规制作（图13）。

三、相关因素对低音梁的影响

（一）不同张力对低音梁的影响

正如我们在第二章所提到的现代低音梁种类中所说，目前世界上对于低音梁制作主要有两种观点，第一种观点是无翘缝低音梁，即在安装、粘合低音梁时，梁与板之间没有张力，完全按照面板的弧度去修整低音梁的底面，尽量使低音梁的底面与面板内弧完全贴合。这种观点的主张依据是，他们认为用张力安装低音梁没有任何好处，并且认为这种做法可能对乐器有害。过度的张力会将面板拉出其自然形状，因为低音梁的拉力会导致面板与低音梁的拱形一致，反之亦然。他们认为“张力”理论很可能是由不知道如何在没有张力的情况下安装梁的人发明的。另一个理论认为，可以通过安装有张力的梁使琴码区域凹陷的拱形升高。

而第二种观点就是有翘缝低音梁，即在安装低音梁时使梁的底面两端与面板内弧之间保留一定缝隙，在两端施加压力，并在粘合后的情况下使梁的底面与面板内弧完全贴合。这种观点的主张依据是低音梁的张力可以增强低音梁对于面板的加固作用，并且对提琴音色也有帮助。

想要了解不同弧度琴型适合的低音梁张力，首先我们要关注的就是低音梁的张力到底对最终的整体效果有什么影响，需不需要有张力，张力最适合的大小是多少，能不能找到一个两全其美的数值，既能保留有翘缝低音梁的优点，又能避免低音梁对面板产生的形变。为此，我设计了一个实验以从静态、动态两个方面分别验证低音梁对最终效果的影响，这里的静态和动态分别对应了低音梁在结构上的影响以及声学特性上的影响。实验的出发点是验证张力的影响是什么？以及不同弧度琴型适用的张力范围，实验分为两组进行。首先，我在第一把小提琴上安装几个不同张力的低音梁，并在一定程度上控制实验中的所有其他参数，以便我们主要测量张力的影响。其次选取与第一组实验弧度不同的琴型再次进行相同实验，以验证实验结果在不同弧度琴型上的适用规律。

1．静态结构力学实验

对于静态的结构力学方面的实验，将测量对比，使用不同张力安装低音梁的单独面板（下文简称自由面板）在琴码处的高度变化，以及其他各种条件如：安装音柱、安装琴弦后等是否会对结果产生影响。

由于这个实验并不是关于低音梁本身形制调音研究，故在对第一组（无张力）低音梁进行满意的调整后，随后的两组适中张力、较大张力低音梁，都修整成与第一个无张力低音梁相同的高度和轮廓。如前所述，低音梁是从同一木坯上劈料取材的，以减少变量。

首先实验的第一个问题是判断三组低音梁的结构力学特性。通过测量不同张力低音梁安装后的面板高度分析张力在结构上的影响。为了尽量减少误差，我们按以下顺序进行了这些测量：装好琴弦、松掉琴弦以及敲掉音柱。通过这种方式，不必移除测量工具，从而最大限度地减少了可能发生的变量。

我们尝试的三种情况是：没有张力（零），1.25mm的张力（称之为中等张力）和2.25mm（大张力）。表1的第3列显示了装低音梁后自由面板弧高测量值，变化小于1mm。第4列显示了面板粘在琴圈上后且没有音柱没有琴弦压力的情况下面板弧高。同样，有零点几毫米的变化。总的来说，我们看到在这个范围张力对面板形变的影响很小。

比较表1中接下来的两列，“安装音柱后”和“安装琴弦后”。这些数据比较表1中接下来的两列，“安装音柱后”和“安装琴弦后”。这些数据表明，当装入音柱后弧高上升，当装上琴弦时，面板弧高又下降。正如预期的那样，我们可以发现低音梁的张力可以部分抵消琴码上琴弦施加的向下压力，也就是说张力越大的低音梁在安装琴弦后下压造成的面板高度变化越小。并且还能注意到，对于张力最大的低音梁，f孔的左上翼略升高，而对于零张力情况，它相对于面板略微下陷。

综上所述，低音梁张力会对自由面板高度产生一定影响，当张力范围在1.25mm以内时，对面板高度改变几乎可以忽略不计，加之使用上文中所述低音梁底面修整方法，便可保证面板不会因低音梁张力而导致形变，故低音梁张力范围在1.25mm以内都属于该弧度适用低音梁张力的合理范围之内。

2．学特性测量实验

（1）克拉尼图像分析低音梁对面板振动影响

这一章开始转向声学测量。对于动态声学测量，将测试自由面板的克拉尼图形频率特征，以及客观和主观地评价装配后的小提琴的声学特性。这里首先解释一下克拉尼振动实验。十八世纪，德国物理学家恩斯特·克拉尼做过一个实验，他用一块较宽的金属薄片，在上面均匀地撒上沙子。然后用弓弦拉动摩擦金属板，结果这些细沙自动排列成不同的图案，并随着弓弦拉动力度速度不同，图案也不断变幻和越趋复杂——这就是著名的克拉尼图形。其原理是通过对某一物体施加一个外部强制振动，观察这个物体在不同情况下参与振动的区域，由于波节波腹的振幅不同，这些细沙在振动的驱使下移动到某些不参与振动的区域。

接下来开始布置本次实验的实验装置，使用函数信号发生器连接音响以及扬声器，将测试音板放在扬声器上方，并用四根立柱支撑音板，为避免立柱抑制音板振动，需在立柱上方包裹海绵，以最大化减小实验误差。

使用布置好的实验装置分别测试并记录了模式 1、2、5（模式1/2/5为不同频率区间的振动模式）的克拉尼图像所对应的频率数据。小提琴面板在模式2和模式5中所对应的克拉尼图形分别如图14和图15所示。这些图形正是这些模式的典型形状。

在表2中，列出了三组实验分别测量的固有模式频率。固有模式频率在表2中，列出了三组实验分别测量的固有模式频率。如图表2，固有模式频率沒有显著变化。

这里是因为对于这两种带张力的实验组都没有任何先前调整。只是简单的将低音梁保持与第一组无张力低音梁相同的尺寸修整。我们在这里看到的是，低音梁的张力似乎对处于制作中的自由面板的固有频率几乎没有影响或者说没有影响。更令人惊讶的是，我们观察到振动图形的变化也是微乎其微。在第一种零张力低音梁测试时，用铅笔在测试音板上标记了模式2和模式5的形状。当再次测量第二组中等张力和大张力时，将测试时的克拉尼图像与之前的铅笔印对比发现，图像几乎保持一致。

综上所述在自由面板阶段，通过克拉尼图像显示，不同张力低音梁对面板的固有频率以及振动模式几乎没有影响。

（2）声谱测绘分析低音梁及面板振动发声

①主观声音测试

接下来开始进行合琴后的声音测试。我觉得小提琴经过拆掉面板测试并重新合琴后，需要一定的磨合时间。即我们拿到一把琴后需要拉一段时间才能发挥琴的真实性能，也就是俗称的“开琴”。所以这里通过在小提琴重新合琴后使用人工振动小提琴来加速模拟这一过程，使用一种名为骨振动器（bone vibrator）的助听装置。将振动器选用频率约为220Hz的方型波形振动，并将振动器连接到琴码，如图16所示。在所有三种情况下，小提琴都使用振动器约1w的功率水平振动24h。

对重新装配并调试好的小提琴进行的声学测量分为两个方面：主观和客观。用每个实验用琴分别演奏了两个半八度的半音阶和一个简单的乐曲，并录音记录，以便后续可以随时进行对比。

经过对多名拉琴者听后的反馈总结发现大家的主观评价都非常相似——不同的形容词，但内容意思相近。对于零张力低音梁的评价，声音非常平坦，没有太多色彩。对于中等张力的低音梁评价，普遍认为这组实验的声音是三组中最好的，更接近于我们印象中“好琴”的声音。最后，对于大张力低音梁的评价是，声音似乎有点过于明亮，甚至可能有点脆，就像一把全新的小提琴。很明显，不同张力的低音梁确实影响了小提琴的音色。但在小提琴界评价音色时经常出现的一个问题是，每个人对提琴声音的主观感受不同，一个人觉得“亮而突出”，但可能同样的声音另一个人听就变成了“刺耳脆”。所以，我希望通过定量化的方法，继续进行客观实验提高主观评价的准确性。