低音梁在力学声学中的检验方法及调整方案（四）

文/张 猛

（接上期）

（三）上下端木对低音梁的影响

有经验的修琴师会发现在面板下部端木外沿的位置容易出现开裂，这种情况是由于经过几百年长时间的挤压，造成的面板开裂，如果端木不宽于低音梁，未来这个琴，挤压的过程中面板受力不均，忽高忽低，故容易在薄弱位置开裂。造成这种情况一共有三个原因共同作用，分别是：低音梁、音柱以及上下端木。

首先低音梁自身对面板便有加固的作用，所以在低音梁粘接区域的面板强度相较于低音梁边部面板外沿部分的强度要高；

其次由于音柱是竖直放置在面背板之间，所以音柱的强度较面板自身强度要高很多，所以在面板振动过程中，会形成音柱区域的振动幅度相较面板整体振动幅度小的情况，振动过程中面板会变形；

在端木与面板粘接部分同样相较自由面板强度要大，在振动过程琴弦的最大压力施加在尾枕、琴头，加上面板年轮方向竖直，所以时间久了一定会裂。

可以通过将面板在该位置适当留厚或端木宽度做大一些，使宽度超过低音梁外端边沿，抵消由于粘接低音梁导致的面板强度不均匀的情况，两种方法都会保护面板，增加面板使用寿命，但鉴于第一种改变面板厚度会产生更多变量，故通过改变端木宽度为更优选择。且如果端木宽于低音梁振动的区域，对声音有一定影响，通过对不同端木提琴进行拉奏测试后主观评断为，端木宽于低音梁振动区域的琴，音色更加有温暖、厚重的感觉，在保护面板的同时对发音也有所帮助。

另一个可能会引起面板开裂的原因就是尾枕的宽度，尾枕的宽度定到低音梁的正中心位置，即可大大提高面板使用寿命。

这一点也可以在年代久远的名琴上得到印证，在笔者参考斯特拉迪瓦里实琴数据后发现端木的宽度与厚度比接近于2，斯特拉迪瓦里后期作品中上端木厚度接近28.5～29mm，宽度为55～58mm，正是通过这种方法，这把斯特拉迪瓦里琴的面板保持了几百年时间也未开裂。

四、低音梁的检验方法与声音调整

本章是开始进行低音梁粘接在面板上之后，低音梁的修整以及调音工作。这个实验也是将不同制作阶段的面板放置于振动台上进行模式5的振动测试，按照如图21顺序。通过实验结果我们可以得知，在振动模式5下，未安装音梁、未开f孔前的面板克拉尼图像对应的频率为360Hz，开f孔后的面板的共振频率由360Hz降低为300Hz，而在安装低音梁后这个数据再次恢复到原有水平，所以从某种意义上说，安装低音梁是对f孔切割面板后的一种调整修复手段。为什么这么说？如图所示，当面板开出f孔后，会在很大程度上破坏面板纵向刚度。通过对比开f孔之前的克拉尼图像来验证这一点。

图像显示一个漂亮的模式5形状，板子正常共振。然而切开f孔后，模式5的图像变形，几乎变成了上段的一条扁平线，它的频率下降了50～60Hz，也就是说面板的振动区域受到了限制。安装低音梁后，它又恢复了原状，与开f孔之前的状态不完全相同，但非常接近，并且板固有频率也非常接近其以前的值。也就是说我们可以在安装、修整低音梁顶部形状的过程中不断调整以更好地将面板的振动模式修复到原有水平，由于实验过程过于繁琐，无法在日常制琴中应用到每一把琴中，所以笔者总结了几种在日常制作中更实用的检测方法，以便捷的测试低音梁完成后对面板振动的调整程度。

图21 面板加工不同阶段的模式5：切割 f 孔之前、切割 f 孔之后和安装低音梁之后。

（一）扭动面板受力

对低音梁顶部轮廓修整时第一个重要的检查手段就是观察、感受面板的扭曲受力情况，在面板内弧的制作过程中，同样也是将观察面板的扭曲受力情况作为调整面板的重要手段，具体方法是用双手分别握住音板的上下两端，将左右手的拇指以及手掌根部作为四个发力点，交叉扭动音板，观察扭动发生形变的交叉点是否落于音板的中央部位，以及扭动形变过程中是否有不自然的不规则形变，也就是俗称的不通畅的位置，说明该位置的音板厚度较厚，可以通过刨薄该位置音板改变这种情况。在进行扭动并修整面板过程中结合下文中敲击音的方法同时进行，将面板内弧修整到理想状态。当面板修整到满意状态后，低音梁粘合到位开始进行低音梁顶部轮廓修整，通过改变低音梁顶部轮廓，进而调整面板扭曲受力情况以及敲击音音高。当低音梁粘接好后，面板整体强度增加，可以将低音梁与面板看做一个整体，也就是说在低音梁位置的面板较原来加厚了，所以需要重新进行扭动面板调整，调整的过程中首先要了解，关于低音梁它遵循着这样一个简单的原理：低音梁的强度随着厚度的立方增加。许多人对此了解不够清晰，只是凭直觉就去判断。当我们谈论任何东西的强度时，无论是铅笔还是尺子，它的强度都随着其厚度的立方而增加。这意味着如果你把它厚度加倍，它就会变硬八倍。

图22 本实验中使用的低音梁的高度轮廓。指示的高度包括面板的厚度，还显示了该低音梁的计算的强度曲线。

现在要考虑的是低音梁上轮廓线从上至下与其相对应的强度，如图22所示。轮廓外形上写的数据是实验中使用的数据。通过对面板进行测量，范围从末端的5.2～5.4mm到中心的约14mm。中心与末端的强度立方比接近20倍。几乎所有的加强作用都发生在板的中间部分，而不是在端部。这里并不是说末端的部分对加强强度不重要，但与中心的相比，它的作用很小。

所以在调整的过程中尤其是低音梁中部，由于中部与端部的强度不同，所以在修整时中部与端部的修整幅度也不同，修整音梁中部时注意下刀量相对端部要小，按照上文所述方法将面板与低音梁的整体修整至扭动形变顺畅且交叉点处于音板中央，即可接近本章开头的通过克拉尼实验制作的音梁效果。

（二）敲击音

敲击音即在音板制作过程中用两指掐住音板上缘三分之一处，用手指关节轻叩音板，产生一个固定音调，这个音调也就是简易的对应出音板固有频率。这个音调由于制作材料不同、琴型选择导致的弧度不同、音板薄厚不同等多方面因素共同决定。故无法给出一个确定的敲击音取值，但可以通过记录比较安装低音梁前后面板的敲击音变化来确定低音梁的安装效果。在上一节中，音板扭动受力的同时使用敲击音的方法，感受声音的通透度，并记录敲击音音高，以便后续安装完低音梁后对比敲击音变化。这里给出一个例子如：斯式G、S琴型，通过进行克拉尼实验后发现，安装音梁前，面板的敲击音为E或F，安装低音梁后敲击音变为F或♯F，（上下有半度关系的浮动，靠耳力，没有固定模式。）也就是说因为其他因素导致的面板初始敲击音因琴而异，但安装低音梁后敲击音的变化是二度关系最佳。

这里低音梁的制作一定要结合音板扭动受力情况，从最开始的较高低音梁，通过敲击音，结合人耳逐渐减薄。以往修音梁时大多考虑上下端平衡即对称，但在敲击音角度来说并不是对称的，修上端会让音高变低，修下部会让音高变高。

这里敲击音同样适用于背板的制作中，一般背板定到E、面板定到F（安装音梁前E，安装音梁后F），同样也为二度关系，偶尔面背板都定E或都定F，同度关系反应较快，但声音不够丰富。

结论

综合本文结论如下：针对不同琴型，与低音梁相关的琴型要素有弧度、琴型（f孔位置）、端木、尾枕位置。

1.在定位阶段结合文中低音梁以及音孔上下珠定位法确定二者位置关系，如发生冲突不能过度改变低音梁位置，可在低音梁穿过上珠部分挖孔解决；

2.端木要根据低音梁位置制作，保证端木宽于低音梁外沿2mm，尾枕边缘落于低音梁中心；

3.根据不同面板弧度，低弧度配合张力大、形制大的低音梁；高弧度配合张力小、形制小的低音梁，具体数据参考文中；

4.低音梁形制调音时，结合敲击音以及扭动面板，面板在低音梁安装前后敲击音关系为小二度关系。

（全文完）