口琴簧片振动频率的理论与实验研究

王建华，赵 帅，刘文营

（1.吉林大学汽车工程学院，长春 130025；2.中国汽车技术研究中心，天津 300162）

口琴簧片振动频率的理论与实验研究

王建华1，赵 帅1，刘文营2

（1.吉林大学汽车工程学院，长春 130025；2.中国汽车技术研究中心，天津 300162）

口琴是常见的乐器之一。通过推导了口琴簧片振动频率的计算公式，进而揭示了簧片几何尺寸对振动频率的影响，并对录制好的口琴音频文件进行快速傅里叶变换（FFT），从而推断口琴簧片振动的频率。

簧片；振动；频率；快速傅里叶变换（FFT）

以生活中常见的口琴作为研究对象，探讨了口琴簧片几何尺寸与其振动频率的关系。并录制了一段音频文件，通过对该文件的音频处理，得到了该段声音的振动频率，从而验证了理论计算结果。本文研究内容亦用作机械振动、材料力学、信号处理领域的教学案例，实用而新颖。

1 口琴簧片振动频率的理论计算

1.1 口琴的振动结构

口琴由琴格、簧片和外壳组成。琴格为口琴发声的核心部件，为木质或塑料制成格栅，分上下两排，一般有24孔。长短不一的簧片通过铆钉将其一端铆接在格栅上。对应簧片位置的格栅上开有矩形孔，可以使气流通过，引起簧片的振动发声。

簧片一般为一内一外交替排列，这样，演奏者就需要变换“吹”或“吸”来控制口琴发声。

图1 口琴的簧片

1.2 口琴振动频率理论公式推导

不考虑空气阻尼的影响，认为簧片的振动为简谐振动，则自由振动公式为：

则簧片振动的固有频率［1］为

由于簧片一端铆……