魏勇 陳林 劉春蘭 趙嫦欣

【摘要】為了解決傳統(tǒng)有弦琴的琴弦易損壞、耐久度低、傷害使用者手部的問題，筆者通過引用TRIZ創(chuàng)新方法中因果鏈分析與物理矛盾理論，從原有的有弦琴的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行改進(jìn)，將有弦琴設(shè)計為用激光代替琴弦、不傷手、經(jīng)濟(jì)效益高、觀賞價值高的新型激光琴。實踐表明，TRIZ創(chuàng)新理論能夠很好地提高產(chǎn)品的研發(fā)效率與生產(chǎn)價值。

【關(guān)鍵詞】TRIZ；創(chuàng)新設(shè)計；有弦琴；改進(jìn)

傳統(tǒng)的有弦琴在演奏使用時，存在琴弦易磨損，易感染細(xì)菌等問題。同時，隨著社會科學(xué)的不斷發(fā)展，人們不再滿足于傳統(tǒng)有弦琴的外觀與造型，不斷的追求個性化、富有科技感的創(chuàng)意工藝品，針對于此，本文利用TRIZ理論從有弦琴的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，來滿足人們的各種需求。

一、有弦琴

有弦琴，其發(fā)音方式是依靠機(jī)械力量使張緊的弦線振動發(fā)音，通常用手指撥動琴弦，故發(fā)音音量受到一定限制。通常用不同的弦演奏不同的音，有時則通過改變弦長，從而達(dá)到改變音高和音色的目的。

傳統(tǒng)的有弦琴，其琴弦十分脆弱，在平時的使用以及演奏之中對其的磨損以及耐久度的消耗都十分的劇烈，而且在使用的時候還需要對琴弦進(jìn)行調(diào)音，更進(jìn)一步地?fù)p耗琴弦的耐久，并且在使用琴弦彈奏時，更是容易讓使用者的手指在長期與琴弦的接觸之中，因為手指皮膚的柔弱，從而使手指受到損傷并且導(dǎo)致不同程度的感染。所以，筆者希望開發(fā)制作一種新型琴，使它具備的主要優(yōu)點有：要將琴弦的摩擦與耐久度損耗降低；要保護(hù)使用者手部的安全。

二、利用因果鏈分析分析問題

利用因果鏈分析對有弦琴進(jìn)行分析，如圖1所示。

通過因果鏈分析，得到其關(guān)鍵缺點為：琴弦的制造材質(zhì)脆弱；音色難調(diào)和；振動頻率高。進(jìn)而分別將其轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵問題：（1）如何改善琴弦的制造材質(zhì)；（2）如何使音色變得更好的調(diào)和；（3）如何降低琴弦振動頻率以保護(hù)琴弦。

通過分析問題解決方案后，發(fā)現(xiàn)問題（2）、（3）存在一組物理矛盾：一是琴弦材料柔和會影響琴弦的振動。二是琴弦材料堅硬會影響音色的調(diào)和以及傷害手部。

三、使用物理矛盾解決問題

首先，描述關(guān)鍵問題。既要音色變得更好的調(diào)和，又要降低琴弦振動頻率以保護(hù)琴弦。

其次，寫出物理矛盾。琴弦的制造材質(zhì)需要柔軟一些，因為可以方便其音色的調(diào)整以及保護(hù)手部的皮膚以避免受傷。但是，琴弦的制造材質(zhì)需要堅硬一些，因為可以保護(hù)琴弦，減小機(jī)械振動對琴弦的磨損與消耗。

再次，選擇對應(yīng)的發(fā)明原理。在分析了滿足物理矛盾方法適用的幾個發(fā)明原理后，確認(rèn)“機(jī)械系統(tǒng)替代”原理是最合適的。

最后，產(chǎn)生具體的解決方案。根據(jù)“機(jī)械系統(tǒng)替代”原理的提示，我們可以將琴弦的材質(zhì)替換為由激光發(fā)射燈所發(fā)射出來的激光束線，而將原來琴弦的力學(xué)原理用光學(xué)之中光學(xué)原理來替代。激光束線其兩端分別是激光發(fā)射燈與光敏電阻，光敏電阻與單片機(jī)相連接，把接受到的信號發(fā)送給單片機(jī)，同時單片機(jī)連接電源以及功放，單片機(jī)收到來自光敏電阻的信號之后，進(jìn)過內(nèi)部處理后，還可調(diào)節(jié)其音色，就將信號以音頻信號的形式從功放傳遞出來，完成了有弦琴的工作。

這種改動將原來的有弦琴的琴弦換成了激光，既解決了“如何改善琴弦的制造材質(zhì)”的問題，也解決了“如何使音色變得更好的調(diào)和”的問題和“如何降低琴弦振動頻率以保護(hù)琴弦”之間的矛盾；并且還可以保護(hù)手部免受傷害，增加使用者的練習(xí)時間，使用戶體驗更好。

四、結(jié)論

采用TRIZ理論，能夠在傳統(tǒng)有弦琴的結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計方面找到新的突破。通過因果鏈分析，得出相應(yīng)的關(guān)鍵缺點與問題，并通過物理矛盾來進(jìn)行解決，從而組成一個環(huán)路，經(jīng)過多次循環(huán)開發(fā)新的設(shè)計方案，可以為相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計提供好的思路和方法。

參考文獻(xiàn)

[1]孫永偉，謝爾蓋·伊克萬科.TRIZ打開創(chuàng)新之門的金鑰匙[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

[2]沈建躍，任振道，鐘磊，婁碧輝.激光琴演示儀[D].寧波：寧波華茂文教股份有限公司，2014.

作者簡介：魏勇（1987.06—），男，漢族，內(nèi)蒙包頭人，博士，講師，研究方向：光纖傳感、大學(xué)生創(chuàng)新教育；陳林（1997.10—），男，漢族，四川人，重慶三峽學(xué)院；劉春蘭（1989.03—），女，漢族，四川人，碩士，助理實驗師，研究方向：光纖傳感；趙嫦欣（1991.03—），女，漢族，黑龍江拜泉人，碩士，助理實驗員，研究方向：光纖傳感。