Ανάπτυξη οπτοηλεκτρονικών διατάξεων και εφαρμογή τους στην ανίχνευση των ταλαντώσεων των χορδών και των επιφανειών του αντηχείου εγχόδων μουσικών οργάνων.

Abstract

Ο στροβοσκοπικός φωτισμός είναι ένας μηχανισμός παρατήρησης της κίνησης οποιουδήποτε αντικειμένου με την βοήθεια διακοπτόμενου φωτισμού. Ο στροβοσκοπικός φωτισμός έχει πολλές εφαρμογές σε διάφορους τομείς όπως είναι η βιομηχανία και η ιατρική. Επίσης, χρησιμοποιείται ευρέως σε επιστημονικές μελέτες. Η παρούσα πτυχιακή εργασία αφορά την ανίχνευση των ταλαντώσεων των χορδών κιθάρας με χρήση στροβοσκοπικού φωτισμού, αλλά και την ανίχνευση των δονήσεων μερών του αντηχείου της κιθάρας τόσο με χρήση στροβοσκοπικού φωτισμού όσο και χρήση της μεθόδου διαγραμμάτων Chladni. Για την στροβοσκοπική ανίχνευση σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε διάταξη στροβοσκοπικού φωτισμού με συστοιχία LED καθώς και κύκλωμα οδηγού LED. Η διέγερση των χορδών έγινε τόσο με νυκτική διέγερση αλλά και με ηχοβόλιση. Σε κάθε περίπτωση έγινε καταγραφή των ηχητικών φασμάτων εκπομπής και μετασχηματισμός Fourier αυτών. Επιπλέον, δημιουργήθηκαν κατάλληλα αρχεία wav στις συχνότητες δόνησης των χορδών της κιθάρας με σκοπό την διέγερση τους μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή και ηχοβόλισης. Η διέγερση του αντηχείου της κιθάρας έγινε με ηχοβολιστικά με χρήση μεγαφώνου. Τέλος, γίνεται παράθεση των κύριων αποτελεσμάτων και συμπερασμάτων καθώς και προτάσεις για μελλοντική εργασία με βάση ολοκληρωμένο κύκλωμα συγκριτή, το οποίο σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε μερικώς.

Stroboscopic illumination is a method of observation of the movement of objects, which finds applications in various fields, such as in industry and in medicine. It is also used for research pusposes. This thesis deals with the detection of the oscillations of guitar strings using stroboscopic illumination, and with the detection of the vibration of the guitar's resonator using stroboscopic illumination as well as Chladni patterns. For the stroboscopic detection a stroboscopic illumination arrangement was designed and developed, using a LED array and a LED driver circuit. The excitation of the strings was performed both by plucking and by the sound field of a loudspeaker. In both cases, the emitted sound spectra were recorded and their Fopurier transform was extracted. In addition, .wav files were constructed for the frequencies of the oscillations of the guitar strings, in order to be used for excitation purposes. The guitar’s resonator was excited by the by the sound field of a loudspeaker. Finally, the main results are reviewed and useful conclusions are drawn, based on the experimental data, while there are suggestions for improvement in the framework of future work, towards the construction of an integrated comparator circuit, which here was partially implemented.