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DE102005023072B3 - Vorrichtung zur Reduzierung von Wolfstönen bei Streichinstrumenten - Google Patents

Vorrichtung zur Reduzierung von Wolfstönen bei Streichinstrumenten Download PDF

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DE102005023072B3
DE102005023072B3 DE102005023072A DE102005023072A DE102005023072B3 DE 102005023072 B3 DE102005023072 B3 DE 102005023072B3 DE 102005023072 A DE102005023072 A DE 102005023072A DE 102005023072 A DE102005023072 A DE 102005023072A DE 102005023072 B3 DE102005023072 B3 DE 102005023072B3
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wolf
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Holger Prof.Dr.-Ing. Hanselka
Eduard Schwen
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Abstract

Beschrieben werden eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Reduzierung von Wolfstönen bei einem Saiteninstrument, das einen Klangkörper aufweist. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest mit einem Teilbereich des Klangkörpers wenigstens ein multifunktionaler Werkstoff in Wirkverbindung steht, der im Falle seiner Schwingungsanregung durch einen Wolfston eine Umwandlung von mechanischer Schwingungsenergie in elektrische Energie bewirkt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reduzierung von Wolfstönen, die bei Saiteninstrumenten, vorzugsweise bei Streichinstrumenten nahezu unvermeidbar auftreten.
  • Wolfstöne sind störende und somit ungewollte Töne, die bei bestimmten Anregungsfrequenzen beim Spiel eines Saiteninstrumentes, insbesondere eines Streichinstrumentes, wie bspw. eine Geige, Bratsche, Cello oder Kontrabass auftreten und dazu neigen periodisch zu flackern, wodurch ein schwebender, zumeist heulender Klang entsteht, der namensgebend für diese akustische Erscheinung ist. Die Ursache für das Auftreten derartiger Wolfstöne liegt in der Natur des Klangkörpers bzw. Resonanzkörpers des jeweiligen Instrumentes begründet, auf den die Schwingungen zur Klangverstärkung übertragen werden. Jedem Klangkörper sind Hauptresonanzen zueigen, bei denen der Korpus über eine dynamische Eigenbeweglichkeit verfügt, wobei zumindest Teilbereiche oder Teilflächen des Klangkörpers in Schwingungen geraten. In der Hauptresonanz des Klangkörpers wird der Saitenschwingung mehr Energie entzogen als durch den Bogen nachgeliefert werden kann. Die Schwingung der Saiten wird durch die starke Klangkörperschwingung gestört, wodurch die Saitenschwingung zusammenbricht, sich jedoch wieder aufbaut, zumal der Bogen kontinuierlich weiter über die Saite gestrichen wird und der Saite Schwingungsenergie zuführt. Damit aber regt sie den Klangkörper erneut zum Schwingen in seiner Hauptresonanz an, wodurch sich letztlich ein periodischer Wechsel zwischen Schwingungsaufbau und -zusammenbruch meist mit einer Wechselfrequenz unter 25 Hz einstellt. Der ständige Wechsel aus Schwingungsaufbau und Schwingungszusammenbruch, der sich zumeist bei einer psychoakustisch als lästig empfindbaren Frequenz einstellt, ist letztlich der akustische Hintergrund des sogenannten Wolfstonheulens.
  • Als bekannte Maßnahme zur gezielten Dämpfung der bei bestimmten Frequenzen auftretenden Wolfstöne wird im Bereich der frei schwingenden Saite zwischen Steg und Saitenhalter des jeweiligen Saiteninstrumentes ein exakt in seiner Dämpfung und Masse abgestimmtes, sogenanntes „Anti-Resonanz-Röhrchen" montiert, das aus einem Metallrohr mit entsprechender Gummifüllung besteht und dessen geometrische Abmessungen sowie dämpfende Eigenschaften exakt auf die Hauptresonanz des Klangkörpers abgestimmt wird.
  • Eine weitere Möglichkeit der gezielten Dämpfung von Wolfstönen erfolgt mittels Einspannen eines Masseelementes zwischen zwei Saiten im Bereich zwischen Steg und Saitenhalter, wobei die Masse jeweils über zwei Federn mit den Saiten verspannt ist.
  • Schließlich sei auf ein Dämpfungssystem verwiesen, das innwandig an die Decke des Klangkörpers des Instrumentes appliziert ist. Das Dämpfungssystem besteht aus einer einseitig eingespannten Blattfeder, an deren frei schwingendem Ende ein Massenelement angebracht ist. Das mit der innwandigen Decke des Klangkörpers verbundene Dämpfungssystem stellt gleichsam wie die beiden vorstehenden Vorkehrungen zur Reduzierung sich ausbildender Wolfstöne ein sogenanntes Tilgersystem dar, das durch ein Masse-Feder-System beschreibbar und in Abhängigkeit der Massen- und Federwahl auf bestimmte Resonanzfrequenzen einstellbar ist, bei denen das Tilgersystem eine jeweils maximale Schwingungsenergie durch resonante Schwingungsanregung aufzunehmen vermag, die dem angekoppelten Klangkörper entzogen und letztlich in Wärmeenergie umgewandelt wird.
  • Allen bisher bekannten als mechanische Tilgersysteme ausgebildeten Lösungen zur gezielten Reduzierung auftretender Wolfstöne bei Saiteninstrumenten haftet der Nachteil an, dass die Tilgersysteme auf fix vorgegebene Frequenzen, die jeweils den Klangkörperhauptresonanzen entsprechen, fest einzustellen sind. Beginnen sich im Laufe der Zeit bspw. durch Alterungserscheinungen sowie auch durch äußere sich ändernde Einwirkungen, wie Temperaturschwankungen, Luftfeuchteänderungen durch Bespannen mit verschiedenartigen Saiten oder durch Verrutschen des Steges relativ zum Klangkörper die Hauptresonanzen des Klangkörpers etc. zu verändern, so verlieren sämtliche bisher bekannte Tilgersysteme ihre Wirkung. Derartige Variationen des Resonanzverhaltens von Klangkörpern können häufig und spontan auftreten, so dass mit den bisher bekannten Massnahmen die Begegnung von Wolfstönen dennoch unbefriedigend bleibt.
  • Der DE 92 08 580 U1 ist eine Vorrichtung zur Dämpfung von Wolfstönen bei einem tief klingenden, mehrere Saiten aufweisenden Streichinstrument entnehmbar. Die bekannte Vorrichtung besteht aus einem Hohlkörper, in dessen Innenraum ein Dämpfungskörper in einer viskosen Flüssigkeit frei beweglich angeordnet ist, wobei der Hohlkörper über zwei Federn zwischen zwei Saiten im Bereich zwischen Steg und Saitenhalter eingespannt wird. Die beschriebene Vorrichtung stellt somit einen Resonator, d.h. ein Tilgersystem, dar, das mechanische Schwingungsenergie aufnimmt und diese letztlich in Wärme umsetzt.
  • In der AT 176 731 ist eine Vorrichtung zur Beseitigung von Wolfstönen bei Streichinstrumenten, insbesondere bei Violoncellos, beschrieben. Die Vorrichtung besteht aus einem starren, im wesentlichen zungenförmigen Organ, das an einem Ende ein Befestigungsmittel aufweist, welches derart ausgebildet ist, dass es im Schallloch des Instrumentes in den Instrumentenkörper hineinragend montierbar ist, wodurch eine mechanische Koppelung der gegenüberliegenden Ränder des Schallochs hergestellt wird. Das zungenförmige Organ wird durch Schwingungen des Instrumentenkörpers selbst zu Schwingungen angeregt, wodurch letztlich auch in diesem Fall mechanische Schwingungsenergie in Wärme überführt wird.
  • In der DE 28 18 168 A1 ist ein Resonanzwolfdämpfer für Streichinstrumente beschrieben, bestehend aus einer Masse, die federnd aufgehängt ist und deren Schwingung gedämpft ist, wobei die Dämpfung derart bemessen ist, dass das aus dem Resonanzkreis des Instruments und dem des Wolfdämpfers bestehende Mehrfachresonanzsystem kritisch gekoppelt ist.
  • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Reduzierung von Wolfstönen bei einem Saiteninstrument, das zur Klangverstärkung einen Klang- bzw. Resonanzkörper aufweist, derart anzugeben, dass eine Beseitigung auftretender Wolfstöne selbst bei einem sich verändernden Resonanzverhalten des Klangkörpers zuverlässig möglich wird. Da das Auftreten von Wolfstönen eine dem Klangkörper inhärente Eigenschaft ist, die selbst bei idealer Bauweise des Klangkörpers unvermeidlich gegeben ist, bedarf es sich autonom an sich verändernde Klangkörperresonanzen anpassende Maßnahmen zur optimalen Beseitigung von Wolfstönen.
  • Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung im Weiteren zu entnehmen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung sieht den Einsatz eines multifunktionalen Werkstoffes vor, der mittel- oder unmittelbar mit dem Klangkörper in Kontakt steht, so dass im Falle einer resonanten Schwingungsanregung des Klangkörpers der mit diesem verbundene multifunktionale Werkstoff mitschwingt und infolgedessen dynamisch deformiert wird, wodurch innerhalb des multifunktionalen Werkstoffes eine Umwandlung der Schwingungsenergie in elektrische Energie erfolgt, die letztlich dem schwingenden System in Form von Wärmeenergie entzogen wird.
  • Von allen verfügbaren multifunktionellen Werkstoffen, die grundsätzlich Werkstoffklassen der nachfolgenden Gattung umfassen: Piezo-Keramik, Piezo-Polymer, elektrostriktive Keramik, elektroviskose Flüssigkeiten, Polymergel, magnetostriktive Legierung, magnetoviskose Legierung, Formgedächtnislegierung, Formgedächtnispolymer, eignen sich besonders bevorzugt piezokeramische Wandlersysteme, die in unterschiedlichen Bauformen für eine Applizierung an oder Integration in bestimmten Teilbereichen des Klangkörpers geeignet sind.
  • Zur technischen Umsetzung des lösungsgemäßen Konzeptes einer gezielten Reduktion von Wolfstönen bei Saiteninstrumenten stehen verschiedene Funktionsprinzipien zur Verfügung, auf die im weiteren Bezug genommen wird.
  • Grundsätzlich wird zwischen einer reinen Dämpfung und einem aktiven Entgegenwirken bei auftretenden Wolftönen unterschieden. Bei der Dämpfung wird dem Schwingungssystem die Schwingungsenergie entzogen und zumeist in Wärmeenergie umgewandelt, wie es bei den bekannten Tilgersystemen der Fall ist. Bei einem aktiven Entgegenwirken gilt es die Schwingungsamplituden der in Schwingungen geratenen Teilbereiche des Klangkörpers durch aktorische Gegenschwingungseinkopplung in die Teilbereiche des Klangkörpers regelrecht auszulöschen. Sowohl im Falle der Dämpfung als auch der Kompensation auftretender Wolfstöne im Wege der Erzeugung entsprechender Gegenschwingungen innerhalb des Klangkörpers ist der mit dem Klangkörper in Wirkverbindung stehende multifunktionale Wandlerwerkstoff mit einer elektrischen Schaltung verbunden, die je nach Funktionsprinzip über rein passiv wirkende elektronische Elemente verfügt, wie beispielsweise Widerstände, Induktivitäten und/oder Kapazitäten, oder zudem aktive Bauelemente aufweist, durch die eine kontrollierte Erzeugung von Gegenschwingungen möglich ist.
  • Grundsätzlich ist die mit dem wenigstens einen elektromechanischen Wandlerwerkstoff verbundene elektrische Schaltung derart ausgelegt, dass sich die Schaltungsparameter an die jeweiligen Schwingungsfrequenzen des Klangkörpers autonom anzupassen vermögen und sich auf diese Weise eine selektive Reduktion von Wolfstönen trotz sich ändernder Frequenzlage ergibt.
  • Ein besonderer Vorteil des Einsatzes multifunktionaler Wandlerwerkstoffe zur gezielten Reduktion von Wolfstönen in Saiteninstrumenten ist darin zu sehen, dass der Wandlerwerkstoff möglichst ungedämpft an den Klangkörper des Saiteninstrumentes appliziert wird, um eine möglichst maximale Schwingungsenergieaufnahme bei bestimmten Schwingungsresonanzen zu erzielen. Demgegenüber sehen bis dahin im Einsatz befindliche mechanische Tilgersysteme Dämpfungselemente vor, durch die die Tilgersysteme resonante Schwingungen innerhalb eines durch die Dämpfung verbreiterten Bandbreitebereiches umzusetzen vermögen, dies jedoch in einem durch die Dämpfung nur begrenztem Umfang. Da die lösungsgemäße Vorrichtung jedoch selbständig in der Lage ist, sich, wie eingangs besprochen, auf verändernde resonante Schwingungsüberhöhungen innerhalb des Klangkörpers einzustellen, bedarf es keinerlei, die Breitbandigkeit des Tilgersystems verbessernde Dämpfungsmaßnahmen, so dass der lösungsgemäß am oder im Klangkörper applizierte oder integrierte multifunktionale Werkstoff ungedämpft und somit geeignet zur optimalen Schwingungsaufnahme eingesetzt werden kann.
  • Im Falle einer semiaktiven Dämpfung wird vorzugsweise ein als Piezokeramikplättchen ausgebildeter multifunktionaler Werkstoff an einen Teilbereich des Klangkörpers appliziert, wobei das piezokeramische Plättchen elektrisch gesehen wie ein Plattenkondensator mit der Kapazität C wirkt. Das piezokeramische Plättchen ist darüber hinaus mit einer elektrischen Schaltung verbunden, in der eine elektrische Impedanz in Form beispielsweise eines Ohm'schen Widerstandes und gegebenenfalls in Kombination mit einer zusätzlichen Induktivität L verschaltet ist. Im Falle von sich innerhalb des Klangkörpers ausbildenden Schwingungen wird ein Teil der mechanischen Schwingungsenergie mit Hilfe der Piezokeramik zunächst in elektrische Energie umgewandelt, die letztlich in den mit dieser verbundenen elektrischen Schaltung in Wärme umgesetzt wird. Hierbei gilt es zu beachten, dass die vorstehend beschriebene semiaktive Dämpfung nicht zu verwechseln ist mit der an sich bekannten konventionellen Materialdämpfung, bei der die mechanische Energie direkt in thermische Energie übergeführt wird. Im Gegensatz zur Materialdämpfung ist über die Plazierung der Piezokeramik sowie die Ausbildung des elektrischen Schaltkreises durch entsprechende Wahl des Ohm'schen Widerstandes sowie der Induktivität eine gezielte Anpassung der Dämpfung an die jeweiligen Anforderungen des in Schwingungen zu geratenden Klangkörpers möglich.
  • In einer einfachsten Ausführungsform der elektrischen Beschaltung ist die mit dem Klangkörper verbundene Piezokeramik, vorzugsweise in Form einer Folie, eines Patch, eines Plättchen oder einer Faser, parallel zu einer elektrischen Impedanz geschaltet, die entweder als Ohm'scher Widerstand R, als Induktivität L oder in Form einer Kombination von R und L ausgebildet ist. Bei der Auslegung und Dimensionierung der entsprechenden elektronischen Bauelemente innerhalb der elektrischen Schaltung ist eine möglichst effektive Umsetzung der in der Piezokeramik gebildeten elektrischen Energie in thermische Energie anzustreben. Hierbei gilt es überdies zu berücksichtigen, dass der in Form einer Piezokeramik vorliegende, mit dem Klangkörper verbundene multifunktionale Werkstoff zumeist nicht als separates Bauteil sondern mit einer Trage- oder Haftstruktur gekoppelt ist, über die die Piezokeramik mit dem Klangkörper des Seiteninstrumentes verbunden ist. Dies führt letztlich auch dazu, dass lediglich ein geringerer Teil der Schwingungsenergie des in Schwingungen geratenen Klangköpers in elektrische Energie umgewandelt werden kann, ein Umstand, den es bei der Auslegung und Dimensionierung der elektrischen Impedanz im Wege sogenannter Koppelfaktoren zu berücksichtigen gilt.
  • Durch eine entsprechende adaptive Einstellung der elektrischen Impedanz des mit dem multifunktionalen Werkstoff verbundenen elektrischen Schaltkreises durch geeignete Wahl der Induktivität und/oder des Ohm'schen Widerstandes ist somit ein adaptives Tilgungssystem geschaffen, das sich weitgehend selbständig auf die Hauptresonanzfrequenz des Klangkörpers einzustellen und dieser auch zu folgen vermag, falls sich durch äußere Einflüsse, wie beispielsweise Feuchte, Temperatur, Höhe des Kammertons „a" etc., Änderungen der Systemeigenschaften des Saiteninstrumentes ergeben.
  • Die für den Betrieb des semiaktiven Dämpfungssystems erforderliche elektrische Energie gewinnt das lösungsgemäße Tilgersystem aus der durch die Schwingungsenergie der Piezokeramik initiierten Ladungsverschiebung, so dass es sich hierbei um ein vollständig autonomes System handelt. Das vorstehend beschriebene autonom arbeitende Tilgersystem zeichnet sich somit durch eine technisch einfache Ausgestaltungsform und eine damit verbundene geringe Störanfälligkeit gegenüber äußeren Einwirkungen aus und bietet letztlich eine kostengünstige Lösung zur wirkungsvollen Reduzierung von in Saiteninstrumenten auftretenden Wolfstönen.
  • Eine weitere lösungsgemäße Ausführungsform sieht den Einsatz multifunktionaler Werkstoffe zur Reduzierung von in Saiteninstrumenten auftretenden Wolfstönen im Rahmen eines Aktor-Sensorsystems vor, bei dem mit Hilfe eines geeignet ausgebildeten Sensors der Schwingungszustand des Klangkörpers erfaßt und als Basis zur gezielten Ansteuerung eines Aktors genutzt wird, um den Schwingungszustand des Klangkörpers durch eine aktorische Gegenbewegung möglichst zu kompensieren.
  • In einer ersten Ausführungsalternative dient hierzu ein kollokiert, d.h. möglichst ortsnah und kompakt zueinander angeordnetes Paar aus einem Aktor- und einem Sensorelement, die jeweils beide aus einem multifunktionalen Werkstoff bestehen und an einen Teilbereich des Klangkörpers appliziert sind, der im Falle der Klangkörperresonanz Schwingungen mit maximalen Schwingungsamplituden ausführt. Weist der Klangkörper mehrere Bereiche mit merklichen Schwingungsüberhöhungen auf, so sind entsprechend mehr Sensor-Aktor-Paare am Klangkörper anzubringen.
  • Im Rahmen einer sogenannten proportionalen Signalrückführung wird das Sensor- und Aktor-Element-Paar derart miteinander elektrisch verschaltet, dass die schwingungsinitiierten Sensorsignale als Eingangssignale auf den Aktor zurückgeführt werden, der proportional zum Sensorsignal Deformationen erfährt und somit Schwingungen erzeugt. Die Signalrückführung erfolgt in Anlehnung an ein Ein-Massen-Schwingersystem, bei dem eine Masse gegenüber einem festen Gegenlager über eine Feder mit vorgebbarer Federsteifigkeit sowie ein Dämpfungsglied mit vorgegebener Dämpfungskonstante gelagert ist. Zusätzlich wirkt ein Aktor auf die Masse ein, dessen Aktorstellsignal durch Messen und Auswerten einer auf die Masse einwirkenden Beschleunigung durch Integration und anschließender invertierender Verstärkung mit einem Faktor-G gewonnen wird, wodurch der störenden Massenauslenkung aktorisch entgegen getreten wird.
  • Idealerweise sollte der Verstärkungsfaktor frequenzunabhängig sein, reale Verstärkersysteme beginnen jedoch bei höheren Frequenzen signifikante Phasendrehungen zu verursachen, was im vorliegenden Anwendungsfall zur Umkehrung des Vorzeichens der Verstärkung und damit zur Entdämpfung des Schwingungssystems bishin zur Instabilität führen würde. Bei der Wahl der Signalverstärkung ist es daher erforderlich, auf die Stabilität des gesamten Schwingungssystems zu achten, insbesondere in Fällen, in denen das Schwingungssystem mehrere in Überlagerung tretende Freiheitsgrade aufweist, was bei Musikinstrumenten, die Gegenstand der lösungsgemäßen Vorrichtung sind, zweifelsohne der Fall ist. Zur Ermittlung geeigneter Signalverstärkungsfaktoren bietet sich im vorliegenden Falle die Methode der unabhängigen Modalraumregelung an, kurz IMSC: Independent Modal Space Control, mit der es möglich ist, dynamische Systeme mit n Freiheitsgraden in n Systeme mit je einem Freiheitsgrad zu zerlegen. Mittels Linearkombination und modaler Filterung der Sensorsignale kann eine beliebige Schwingung des Klangkörpers als Überlagerung von Schwingungen eines vorstehend bezeichneten „Ein-Massen-Schwingers" dargestellt werden. Für jeden einzelnen Schwingungsmode ist es möglich, eine Regelung nach der oben beschriebenen Vorgehensweise vorzunehmen, d.h. für jeden einzelnen Schwingungsmode wird eine rückstellende Aktorkraft ermittelt, mit der dem aktuellen Schwingungszustand des Gesamtsystems entgegengetreten wird. Hierbei ist es jedoch erforderlich, eine Vielzahl geeignet positionierter Aktor-Sensorpaare an Stellen oder Bereichen des Klangkörpers anzubringen, an denen relevante Schwingungsanteile auftreten, die entsprechend erfasst und wie vorstehend beschrieben, aktiv entgegengetreten werden kann.
  • Das vorstehend beschriebene kollokierte Aktor-Sensorsystem mit einer Regelung auf Basis proportionaler Signalrückführung zwischen Sensor und Aktor bedarf grundsätzlich keines vom Schwingungszustand des Klangkörpers entkoppelten Schwingungsgenerators, durch den der Aktor in Schwingungen versetzt wird. Vielmehr wird das Gegenschwingungsverhalten des Aktors unmittelbar vom aktuellen durch den Sensor erfassten Schwingungszustand des Klangkörpers bestimmt.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die lösungsgemäße Vorrichtung zur Reduktionen von Wolfstönen beim Spiel von Saiteninstrumenten basiert auf dem Grundprinzip der so genannten adaptiven Gegensteuerung. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die störenden als unangenehm empfundenen Wolfstöne durch iterative und besonders harmonische Erregungen entstehen, so insbesondere durch impuls- oder stoßartige Schwingungsanregungen, wie sie im Falle von Streichinstrumenten häufig vorkommen. Zur Unterdrückung derartiger Störungen bietet sich ein Ansatz an, der auf dem Prinzip der Gegensteuerung beruht und in der akustischen Regelungstechnik als ANC (Active Noise Control) Eingang gefunden hat. Da die Störungen lediglich einzelne Frequenzen enthalten, können die dadurch im Klangkörper angeregten Schwingungen mit Hilfe eines Referenzsensors erfaßt werden, der einen Signalgenerator aktiviert, durch den ein Referenzsignal generiert wird, dass zur gezielten Gegensteuerung der störenden Frequenzen an einen Aktor angelegt wird, durch den das schwingende System entsprechend beeinflusst wird.
  • Das Referenzsignal, das mittels des Signalgenerators erzeugt wird, wird durch ein adaptives Filtersystem nach Betrag und Phase so verändert, dass die störenden Vibrationen und damit die Schallabstrahlung durch den Klangkörper des Musikinstrumentes unterdrückt werden. Die Gegensteuerung bewirkt somit eine Minimierung des gemessenen Referenzsensorsignals, das idealerweise vollständig ausgelöscht wird. Der Vorteil dieser Vorgehensweise zur Reduktion auftretender Wolfstöne bei einem Saiteninstrument betrifft die Adaptivität, durch die auch bei Veränderungen des Klangkörpers ausreichend gute Unterdrückungen der Störgrößen erreicht werden können. Ferner sieht eine auf dem Prinzip der adaptiven Gegensteuerung beruhende Vorrichtung außerordentlich große Stabilitätsbereiche vor, zumal keine Sensorsignale auf den Klangkörper selbst rückgekoppelt werden, vielmehr dienen die Sensorsignale einzig und allein der Optimierung und Erzeugung der die Schwingungsgegensteuerung initiierenden Referenzsignale. Treten hingegen stochastische und transiente Schwingungsanregungen innerhalb des Klangkörpers auf, die nicht vom Referenzsensor erfaßt werden können, so vermag die auf der adaptiven Gegensteuerung beruhende Vorrichtung keine entsprechenden Referenzsignale zu erzeugen.
  • Um die mit der adaptiven Gegensteuerung verbundenen Nachteile wenigstens teilweise zu überwinden ist es denkbar und möglich, eine derartige Vorrichtung mit einer Vorrichtung zu kombinieren, die auf einer nicht adaptiven Rückkopplung basiert, wie bereits vorstehend beschrieben. Auf dieser Weise können die Vorteile beider Systeme miteinander kombiniert werden, wodurch sowohl die stochastischen bzw. transienten Störungen im Wege nicht adaptiv rückgekoppelter Tilgersystem gedämpft, als auch die harmonischen Störungen mit Hilfe adaptiver Gegenkopplung unterdrückt werden können.
  • In allen Fällen der vorstehend beschrieben möglichen Ausführungsbeispiele zur wirkungsvollen Unterdrückung in Saiteninstrumenten auftretender Wolfstöne ist der Ort der Anbringung der wenigstens einen multifunktionalen Werkstoff aufweisenden Vorrichtung am Saiteninstrument und insbesondere im Bereich des Klangkörpers von großer Bedeutung. Im Falle eines Streichinstrumentes, wie beispielsweise einer Geige, einer Bratsche, eines Cellos oder Kontrabasses, bei der die Saiten jeweils im Bereich des Klangkörpers über einen Steg geführt und einseitig in einem mit dem Klangkörper verbundenen Saitenhalter befestigt sind, ist es besonders vorteilhaft, die lösungsgemäße Vorrichtung innwandig im Klangkörper im Bereich zwischen Steg und Saitenhalter applikativ oder in integraler Bauform vorzusehen. Der genaue Anbringungspunkt bzw. Anbringungsbereich für den multifunktionalen Werkstoff, sei es in Form einer Folien, eines Patches, eines Plättchen oder in Faserform, gilt es in Abhängigkeit des jeweiligen Instrumentes optimiert zu wählen. Der geeignetste Bereich scheint jedoch die Innenseite des Deckels des Klangkörpers im vorstehend bezeichneten Bereich zu sein.

Claims (19)

  1. Vorrichtung zur Reduzierung von Wolfstönen bei einem Saiteninstrument, das einen Klangkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest mit einem Teilbereich des Klangkörpers wenigstens ein multifunktionaler Werkstoff in Wirkverbindung steht, der im Falle seiner Schwingungsanregung durch einen Wolfston eine Umwandlung von mechanischer Schwingungsenergie in elektrische Energie bewirkt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der multifunktionale Werkstoff aus wenigstens einer der nachfolgenden Werkstoffklassen besteht: Piezo-Keramik, Piezo-Polymer, elektrostriktive Keramik, magnetostriktive Legierung, Formgedächtnislegierung, Formgedächtnispolymer.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der multifunktionale Werkstoff mit wenigstens einer elektrischen Impedanz in Form eines Ohm'schen Widerstand und/oder einer Induktivität elektrisch verbunden ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der multifunktionale Werkstoff parallel zur elektrischen Impedanz geschaltet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der multifunktionale Werkstoff in Faser-, Draht-, Patch-, Plättchen- oder Folienform ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der multifunktionale Werkstoff schichtförmig, in Form eines Werkstoffstapels bestehend aus jeweils identischen oder unterschiedlichen Werkstoffschichten ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der multifunktionale Werkstoff als Blei-Zirkonat-Titan-Faser oder als Blei-Zirkonat-Titan-Patch ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der multifunktionale Werkstoff an den Klangkörper appliziert oder als integraler Bestandteil von dem wenigstens einen Teilbereich des Klangkörpers umschlossen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der multifunktionale Werkstoff und die elektrische Impedanz als kompaktierte Einheit an den Klangkörper appliziert oder als integraler Bestandteil von dem wenigstens einen Teilbereich des Klangkörpers umschlossen ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Impedanz unter Maßgabe einer erhöhten Reduktion auftretender Wolfstöne gewählt ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest mit dem einen Teilbereich des Klangkörpers wenigstens ein als Sensor und ein als Aktor wirkender multifunktionaler Werkstoff in Wirkverbindung steht.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor in Abhängigkeit sich innerhalb des Klangkörpers ausbildender Schwingungen Sensorsignale erzeugt, die zur Ansteuerung des Aktors dienen.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor und Aktor als kollokierte Einheit, d.h. räumlich möglichst eng zusammenliegend, ausgebildet sind.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sensor/Aktor-Paare an ausgewählten Teilbereichen mit dem Klangkörper in Wirkverbindung stehen, und dass die Sensor/Aktor-Paare unterschiedliche sich innerhalb des Klangkörpers ausbildende Schwingungsresonanzen modal zu beeinflussen vermögen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorsignale direkt als Eingangssignale an den Aktor angelegt sind.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Signalgenerator vorgesehen ist, der in Abhängigkeit einer von wenigstens einem Sensor erfassten, bestimmten Schwingungsresonanz des Klangkörpers ein Referenzsignal erzeugt, das zur Ansteuerung an den wenigstens einen Aktor zuführbar ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgenerator eine adaptives Filtersystem aufweist, das das Referenzsignale in Betrag und Phase derart generiert, dass durch die Aktivierung des Aktors eine Minimierung der bestimmten Schwingungsresonanz erfolgt.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Referenzsensor zur Detektion der bestimmten Schwingungsresonanz vorgesehen ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Klangkörper einen Hohlraum wenigstens teilweise umschließt, und dass der wenigstens eine Teilbereich auf einer dem Hohlraum zugewandten Oberseite des Klangkörpers vorgesehen ist.
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