低音梁在力學聲學中的檢驗方法及調整方案（四）

文/張 猛

（接上期）

（三）上下端木對低音梁的影響

有經驗的修琴師會發現在面板下部端木外沿的位置容易出現開裂，這種情況是由于經過幾百年長時間的擠壓，造成的面板開裂，如果端木不寬于低音梁，未來這個琴，擠壓的過程中面板受力不均，忽高忽低，故容易在薄弱位置開裂。造成這種情況一共有三個原因共同作用，分別是：低音梁、音柱以及上下端木。

首先低音梁自身對面板便有加固的作用，所以在低音梁粘接區域的面板強度相較于低音梁邊部面板外沿部分的強度要高；

其次由于音柱是豎直放置在面背板之間，所以音柱的強度較面板自身強度要高很多，所以在面板振動過程中，會形成音柱區域的振動幅度相較面板整體振動幅度小的情況，振動過程中面板會變形；

在端木與面板粘接部分同樣相較自由面板強度要大，在振動過程琴弦的最大壓力施加在尾枕、琴頭，加上面板年輪方向豎直，所以時間久了一定會裂。

可以通過將面板在該位置適當留厚或端木寬度做大一些，使寬度超過低音梁外端邊沿，抵消由于粘接低音梁導致的面板強度不均勻的情況，兩種方法都會保護面板，增加面板使用壽命，但鑒于第一種改變面板厚度會產生更多變量，故通過改變端木寬度為更優選擇。且如果端木寬于低音梁振動的區域，對聲音有一定影響，通過對不同端木提琴進行拉奏測試后主觀評斷為，端木寬于低音梁振動區域的琴，音色更加有溫暖、厚重的感覺，在保護面板的同時對發音也有所幫助。

另一個可能會引起面板開裂的原因就是尾枕的寬度，尾枕的寬度定到低音梁的正中心位置，即可大大提高面板使用壽命。

這一點也可以在年代久遠的名琴上得到印證，在筆者參考斯特拉迪瓦里實琴數據后發現端木的寬度與厚度比接近于2，斯特拉迪瓦里后期作品中上端木厚度接近28.5～29mm，寬度為55～58mm，正是通過這種方法，這把斯特拉迪瓦里琴的面板保持了幾百年時間也未開裂。

四、低音梁的檢驗方法與聲音調整

本章是開始進行低音梁粘接在面板上之后，低音梁的修整以及調音工作。這個實驗也是將不同制作階段的面板放置于振動臺上進行模式5的振動測試，按照如圖21順序。通過實驗結果我們可以得知，在振動模式5下，未安裝音梁、未開f孔前的面板克拉尼圖像對應的頻率為360Hz，開f孔后的面板的共振頻率由360Hz降低為300Hz，而在安裝低音梁后這個數據再次恢復到原有水平，所以從某種意義上說，安裝低音梁是對f孔切割面板后的一種調整修復手段。為什么這么說？如圖所示，當面板開出f孔后，會在很大程度上破壞面板縱向剛度。通過對比開f孔之前的克拉尼圖像來驗證這一點。

圖像顯示一個漂亮的模式5形狀，板子正常共振。然而切開f孔后，模式5的圖像變形，幾乎變成了上段的一條扁平線，它的頻率下降了50～60Hz，也就是說面板的振動區域受到了限制。安裝低音梁后，它又恢復了原狀，與開f孔之前的狀態不完全相同，但非常接近，并且板固有頻率也非常接近其以前的值。也就是說我們可以在安裝、修整低音梁頂部形狀的過程中不斷調整以更好地將面板的振動模式修復到原有水平，由于實驗過程過于繁瑣，無法在日常制琴中應用到每一把琴中，所以筆者總結了幾種在日常制作中更實用的檢測方法，以便捷的測試低音梁完成后對面板振動的調整程度。

圖21 面板加工不同階段的模式5：切割 f 孔之前、切割 f 孔之后和安裝低音梁之后。

（一）扭動面板受力

對低音梁頂部輪廓修整時第一個重要的檢查手段就是觀察、感受面板的扭曲受力情況，在面板內弧的制作過程中，同樣也是將觀察面板的扭曲受力情況作為調整面板的重要手段，具體方法是用雙手分別握住音板的上下兩端，將左右手的拇指以及手掌根部作為四個發力點，交叉扭動音板，觀察扭動發生形變的交叉點是否落于音板的中央部位，以及扭動形變過程中是否有不自然的不規則形變，也就是俗稱的不通暢的位置，說明該位置的音板厚度較厚，可以通過刨薄該位置音板改變這種情況。在進行扭動并修整面板過程中結合下文中敲擊音的方法同時進行，將面板內弧修整到理想狀態。當面板修整到滿意狀態后，低音梁粘合到位開始進行低音梁頂部輪廓修整，通過改變低音梁頂部輪廓，進而調整面板扭曲受力情況以及敲擊音音高。當低音梁粘接好后，面板整體強度增加，可以將低音梁與面板看做一個整體，也就是說在低音梁位置的面板較原來加厚了，所以需要重新進行扭動面板調整，調整的過程中首先要了解，關于低音梁它遵循著這樣一個簡單的原理：低音梁的強度隨著厚度的立方增加。許多人對此了解不夠清晰，只是憑直覺就去判斷。當我們談論任何東西的強度時，無論是鉛筆還是尺子，它的強度都隨著其厚度的立方而增加。這意味著如果你把它厚度加倍，它就會變硬八倍。

圖22 本實驗中使用的低音梁的高度輪廓。指示的高度包括面板的厚度，還顯示了該低音梁的計算的強度曲線。

現在要考慮的是低音梁上輪廓線從上至下與其相對應的強度，如圖22所示。輪廓外形上寫的數據是實驗中使用的數據。通過對面板進行測量，范圍從末端的5.2～5.4mm到中心的約14mm。中心與末端的強度立方比接近20倍。幾乎所有的加強作用都發生在板的中間部分，而不是在端部。這里并不是說末端的部分對加強強度不重要，但與中心的相比，它的作用很小。

所以在調整的過程中尤其是低音梁中部，由于中部與端部的強度不同，所以在修整時中部與端部的修整幅度也不同，修整音梁中部時注意下刀量相對端部要小，按照上文所述方法將面板與低音梁的整體修整至扭動形變順暢且交叉點處于音板中央，即可接近本章開頭的通過克拉尼實驗制作的音梁效果。

（二）敲擊音

敲擊音即在音板制作過程中用兩指掐住音板上緣三分之一處，用手指關節輕叩音板，產生一個固定音調，這個音調也就是簡易的對應出音板固有頻率。這個音調由于制作材料不同、琴型選擇導致的弧度不同、音板薄厚不同等多方面因素共同決定。故無法給出一個確定的敲擊音取值，但可以通過記錄比較安裝低音梁前后面板的敲擊音變化來確定低音梁的安裝效果。在上一節中，音板扭動受力的同時使用敲擊音的方法，感受聲音的通透度，并記錄敲擊音音高，以便后續安裝完低音梁后對比敲擊音變化。這里給出一個例子如：斯式G、S琴型，通過進行克拉尼實驗后發現，安裝音梁前，面板的敲擊音為E或F，安裝低音梁后敲擊音變為F或?F，（上下有半度關系的浮動，靠耳力，沒有固定模式。）也就是說因為其他因素導致的面板初始敲擊音因琴而異，但安裝低音梁后敲擊音的變化是二度關系最佳。

這里低音梁的制作一定要結合音板扭動受力情況，從最開始的較高低音梁，通過敲擊音，結合人耳逐漸減薄。以往修音梁時大多考慮上下端平衡即對稱，但在敲擊音角度來說并不是對稱的，修上端會讓音高變低，修下部會讓音高變高。

這里敲擊音同樣適用于背板的制作中，一般背板定到E、面板定到F（安裝音梁前E，安裝音梁后F），同樣也為二度關系，偶爾面背板都定E或都定F，同度關系反應較快，但聲音不夠豐富。

結論

綜合本文結論如下：針對不同琴型，與低音梁相關的琴型要素有弧度、琴型（f孔位置）、端木、尾枕位置。

1.在定位階段結合文中低音梁以及音孔上下珠定位法確定二者位置關系，如發生沖突不能過度改變低音梁位置，可在低音梁穿過上珠部分挖孔解決；

2.端木要根據低音梁位置制作，保證端木寬于低音梁外沿2mm，尾枕邊緣落于低音梁中心；

3.根據不同面板弧度，低弧度配合張力大、形制大的低音梁；高弧度配合張力小、形制小的低音梁，具體數據參考文中；

4.低音梁形制調音時，結合敲擊音以及扭動面板，面板在低音梁安裝前后敲擊音關系為小二度關系。

（全文完）