Резонансные частоты: 403 — Доступ запрещён – Определение механического резонанса: амплитуда, период, частота колебаний.

Содержание

Резонанс — Resonance — qwe.wiki

«Резонансный» перенаправляется сюда. Для фонологического термина см сонорных .

В механических системах , резонанс представляет собой явление , которое происходит , когда частота , при которой сила будет периодически применяется равна или почти равна одной из собственных частот системы , на которой она действует. Это заставляет систему колебаться с большей амплитудой , чем когда сила приложена на других частотах.

Частоты , при котором амплитуда отклика является относительный максимум известны как резонансные частоты или резонансных частот системы. Вблизи резонансных частот, небольшие периодические силы имеют способность производить большие колебания амплитуды, за счет хранения колебательной энергии .

В других системах, таких как электрические или оптические, явления происходят, которые описаны как резонанс, но зависит от взаимодействия между различными аспектами системы, а не на внешнем водителя.

Например, электрический резонанс происходит в схеме с конденсаторами и индукторами , поскольку коллапсирующее магнитное поле катушки индуктивности генерирует электрический ток в его обмотках , который заряжает конденсатор, а затем разряд конденсатор обеспечивает электрический ток , который строит магнитное поле в катушке индуктивности , После того , как контур заряжен, колебание самоподдерживающееся, и не существует никакого внешнего вождение периодического действия. Это аналогично механический маятник , где механическая энергия преобразуется назад и вперед между кинетическим и потенциалом , и оба системами являются формами простых гармонических осцилляторов .

В оптических резонаторов , свет заключен в полости отражает и обратно несколько раз. Это производит стоячие волны , и только некоторые узоры и частота излучения выдержаны, из — за эффекты интерференции , а остальные подавлены деструктивной интерференцией. После того , как свет входит в полость, при этом колебании самоподдерживающееся, и не существует никакого внешнего вождение периодического действия.

Некоторое поведение ошибочно принимаю за резонанс , но вместо этого является одной из форм автоколебаний , такие как аэроупругий флаттер , вобблинг или охоты колебаний . В этих случаях, внешний источник энергии не колеблется, но компоненты системы взаимодействуют друг с другом в периодической моде.

обзор

Резонанс возникает , когда система находится в состоянии хранить и легко передавать энергию между двумя или более различными режимами хранения (например, кинетической энергией и потенциальной энергией в случае простого маятника). Тем не менее, есть некоторые потери от цикла к циклу, называется затуханием . Когда затухание мало, резонансная частота приблизительно равна собственной частоте системы, которая является частота колебаний невынужденных. Некоторые системы имеют множественные, различные резонансные частоты.

Резонансные явления происходят со всеми типами колебаний или волн : есть механический резонанс , акустический резонанс , электромагнитный резонанс, ядерный магнитный резонанс (ЯМР), электронные парамагнитный резонанс (ЭПР) и резонанс квантовых волновых функций . Резонансные системы могут быть использованы для создания вибрации определенной частоты (например, музыкальные инструменты ), или выбрать конкретные частоты от сложной вибрации , содержащего множество частот (например, фильтров).

Термин резонанс (от латинского resonantia , «эха», от resonare «резонировать») берет свое начало из области акустики, в частности , наблюдается в музыкальных инструментах, например, когда струны начали вибрировать и производить звук без прямого возбуждения игрока.

Примеры

Нажимать человек в свинге является типичным примером резонанса. Загруженный качели, маятник , имеет собственную частоту колебаний, его резонансной частоты, и сопротивляется толкнул быстрее или медленнее.

Известным примером является площадка качели , который действует как маятник . Нажимать человек в качелях во время с естественным интервалом качания (его резонансная частота) делает качели идти выше и выше (максимальная амплитуда), а попытка толкать качели быстрее или медленнее , темп производства меньшие дуги. Это происходит потому , что энергия свинг поглощает максимизируются , когда толчки соответствуют естественным колебаниям в Свинге.

Резонанс широко встречается в природе, и эксплуатируется во многих искусственных устройствах. Это механизм , с помощью которого практически все синусоидальные генерируются волны и вибрации. Многие звуки , которые мы слышим, например, когда твердые предметы металла , стекла или дерева поражены, вызваны кратковременными резонансных колебаний в объекте. Свет и другой короткой длиной волны электромагнитного излучения получают путем резонанса на атомном уровне , например, электронов в атомах. Другие примеры резонанса:

Мост через пролив Такома

Резко видно, что ритмическое скручивание привело к 1940 распада «Галопирующая Герти», оригинальный Tacoma Narrows Bridge , ошибочно характеризуется как пример явления резонанса в некоторых учебниках. Катастрофические вибрации , которые разрушили мост не были из — за простой механический резонанс, но к более сложному взаимодействию между мостом и ветрами , проходящими через него-явление , известное как аэроупругий флаттер , который является своим родом «автоколебаний» , как упомянутый в нелинейной теории колебаний. Роберт Х. Скэнлон , отец мост аэродинамики , написал статью об этом недоразумении.

Международная космическая станция

В ракетных двигателях для Международной космической станции (МКС) управляется с помощью автопилота . Обычно, загруженные параметры для управления системой управления двигателем для модуля Zvezda делают ракетные двигатели увеличить Международную космическую станцию на более высокую орбиту. Ракетные двигатели Петля -mounted, и обычно экипаж не замечает операцию. С 14 января 2009 года, однако, загруженные параметры сделали автопилота качаться ракетных двигателей в больших и больших колебаний с частотой 0,5 Гц. Эти колебания были захвачены на видео, и продолжались в течение 142 секунд.

Типы резонанса

Механические и акустический резонанс

резонирующие массовый эксперимент Школы

Механический резонанс является тенденцией к механической системе , чтобы поглотить больше энергии , когда частота его колебаний соответствует системе собственной частоты от вибрации , чем это делает на других частотах. Это может вызвать бурные движения покачиваясь и даже катастрофические неудачи в неправильно построенных сооружениях , включая мосты, здание, поезд и самолет. При проектировании объектов, инженеры должны обеспечивать механические резонансные частоты составных частей не совпадают вождения частоты колебаний двигателей или других колеблющиеся части, явление , известное как резонансная катастрофа .

Как избежать резонансных катастроф является одной из основных проблем в каждом здании, башни и мост строительного проекта. В качестве контрмеры, амортизаторы могут быть установлены для поглощения резонансных частот и , таким образом рассеивают поглощенную энергию. Taipei 101 здание опирается на 660-тонной маятником (730-коротких тонн) -a инерционный демпфер -в отменить резонанс. Кроме того, структура предназначена , чтобы резонировать на частоте, как правило , не происходит. Здания в сейсмических зонах часто строятся с учетом колебательных частот ожидаемого движения грунта. Кроме того, инженеры проектирование объектов , имеющие двигатели должны обеспечить, чтобы механические резонансные частоты составных частей не совпадают вождение частоты колебаний двигателей или других сильно осциллирующих части.

Часы сохранить время путем механического резонанса в балансе колесо , маятник или кристалл кварца .

Частоты вращения педалей бегунов была выдвинута гипотеза, чтобы быть энергетически выгодным из-за резонанса между упругой энергии, накопленной в нижней конечности и массы бегуна.

Акустический резонанс является филиалом механического резонанса , что касается механических колебаний по всему частотному диапазону человеческого слуха, другими словами , звук . Для людей, слух обычно ограничивается частотами от приблизительно 20  Гц и 20000 Гц (20  кГц ), многие объекты и материалы действуют как резонаторы с резонансными частотами в пределах этого диапазона, и при ударе вибрирует механически, надавливая на окружающий воздух для создания звуковых волн , Это является источником многих ударных звуков , которые мы слышим.

Акустический резонанс является важным фактором для инструментов строителей, так как большинство акустических инструментов использовать резонаторы , такие как строки и тело скрипки , длину трубки в канавке , а также форма и натяжение, в барабанной перепонке.

Как механический резонанс, акустический резонанс может привести к катастрофическому разрушению объекта при резонансе. Классический пример этого является нарушение рюмки со звуком в точной резонансной частоте стекла, хотя это трудно на практике.

Электрический резонанс

Электрический резонанс происходит в электрической цепи при определенной резонансной частоте , когда сопротивление цепи находится на минимальном уровне в последовательной цепи или при максимуме в параллельной цепи (обычно , когда функция передачи пики по абсолютной величине). Резонанс в схемах используются как для передачи и приема беспроводной связи , таких как телевидение, сотовые телефоны и радио.

Оптический резонанс

Оптический резонатор , также называемый оптический резонатором , является расположением зеркал , которое образует стоячую волну резонатор для световых волн . Оптические резонаторы являются одним из основных компонентов лазеров , окружающей среды , усиления и обеспечения обратной связи лазерного излучения. Они также используются в оптических параметрических генераторов и некоторых интерферометров . Свет заключен в полости отражает несколько раз производить стоячие волны для определенных резонансных частот. Стоячая волна модель , полученная называется «режимами». Продольные режимы различаются только по частоте , а поперечные моды различаются для разных частот и имеют различные паттерны интенсивности по поперечному сечению пучка. Кольцевые резонаторы и шепчущие галереи являются примерами оптических резонаторов , которые не образуют стоячие волны.

Различные типы резонаторов отличаются фокальными длинами два зеркал и расстояния между ними; плоские зеркала часто не используется из-за трудности их согласования точно. Геометрия (тип резонатора) должен быть выбран таким образом луч остается стабильным, то есть, размер пучка не продолжает расти с каждым отражением. Типы Резонатор также предназначена для удовлетворения других критериев, таких как минимальные перетяжки или не имеющие фокальную точки (и, следовательно, интенсивный света в этой точке) внутри полости.

Оптические резонаторы разработаны , чтобы иметь очень большой Q — фактор . Луч отражает большое число раза с небольшим затуханием -Поэтой частоты ширина линии луча мала по сравнению с частотой лазера.

Дополнительные оптические резонансы направляемого режима резонансы и поверхностного плазмонного резонанса , которые приводят к аномальному отражению и высоких затухающих полях при резонансе. В этом случае резонансные моды волноводные моды волновода или поверхностных моды плазмонного диэлектрика-металлический интерфейс. Эти режимы, как правило , возбуждается субволновой решеткой.

Орбитальный резонанс

В небесной механике , орбитальный резонанс возникает , когда два вращающихся вокруг тела оказывает регулярное, периодическое гравитационное влияние друг на друг, как правило , из — за их орбитальные периоды будучи связаны отношением двух малых целых чисел. Орбитальные резонансы значительно улучшить взаимное гравитационное воздействие тел. В большинстве случаев это приводит к

нестабильному взаимодействию, в котором органы обмена импульса и не сместить орбиты до резонанса больше не существует. В некоторых случаях, резонансная система может быть устойчивой и самостоятельной коррекции, так что тела остаются в резонансе. Примерами являются 1: 2: 4 резонанс Jupiter «s лун Ганимед , Европа и Ио , и 2: 3 резонанс между Плутоном и Нептуном . Нестабильные резонансы с Сатурном внутренних спутниками «s приводят к пробелам в кольцах Сатурна . Особый случай резонансе 1: 1 (между телами с аналогичными орбитальными радиусами) вызывает большие тела Солнечной системы , чтобы очистить окрестности вокруг своей орбиты, выталкивая почти все остальное вокруг них; этот эффект используется в текущем определении планеты .

Атомно, частица, и молекулярный резонанс

ЯМР магнит на HWB-ЯМР, Бирмингем, Великобритания. В своем сильном 21.2- тесла поля, протон резонанс на частоте 900 МГц.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является имя , данное физическое явление резонанса , связанного с наблюдением конкретных квантово — механических магнитных свойств атомного ядра в присутствии приложенного, внешнего магнитного поля. Многие научные методы используют явление ЯМРА для изучения молекулярной физики , кристаллов и некристаллических материалов с помощью ЯМР — спектроскопии . ЯМР также обычно используется в современных методах медицинской визуализации, такие как магнитно — резонансной томографии (МРТ).

Все ядра , содержащие нечетные числа нуклонов имеют характеристический магнитный момент и угловой момент . Ключевой особенностью ЯМР является то , что резонансная частота конкретного вещества прямо пропорциональна силе приложенного магнитного поля. Именно эта особенность , которая эксплуатируется в методах визуализации; если образец помещают в неоднородном магнитном поле , то резонансные частоты ядер образца зависят от того, где в поле они расположены. Таким образом, частица может быть расположена достаточно точно по своей резонансной частоте.

Электронный парамагнитный резонанс , иначе известный как электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) представляет собой метод спектроскопии ЯМР аналогичен, но использует неспаренных электронов вместо этого. Материалы , для которых это может быть применено гораздо более ограничены , поскольку материальные потребности в оба имеют неспаренный спин и быть парамагнитными .

Мессбауэра эффект является резонансным и отдачи -бесплатно излучение и поглощение излучения гамма — фотонов атомами , связанными в твердой форме.

Резонанс в физике элементарных частиц появляется в подобных обстоятельствах классической физики на уровне квантовой механики и квантовой теории поля . Тем не менее, они могут также рассматриваться как нестабильные частицы, с формулой выше справедливо , если Γ является скоростью распада и Ω заменен массой частицы М . В этом случае, формула исходит от частицы пропагатора , с его массой заменяется комплексным числом М  +  . Формула дополнительно связана с частицей скорости затухания по оптической теореме .

теория

«Универсальный резонансной кривой», симметричное приближение к нормализованной реакции резонансного контура; по оси абсцисс значения отклонение от центральной частоты, в единицах центральной частоты , деленной на 2Q; ординат относительно амплитуды и фазы в циклах; пунктирные кривые сравнить диапазон ответов реальных двухполюсных схем для Q значения 5; для более высоких Q значений, меньше отклонение от универсальной кривой. Крестики обозначают края полосы пропускания 3 дБ (коэффициент усиления 0,707, фазовый сдвиг 45 ° или 0,125 цикла).

Точный отклик резонанса, особенно для частот вдали от резонансной частоты, зависит от деталей физической системы, и, как правило , не точно симметричен относительно резонансной частоты, как показана на простой гармонический осциллятор выше. Для слегка затухающего линейного осциллятора с резонансной частотой Ом , с интенсивностью колебаний я , когда система приводится в движение с частотой возбуждения со , как правило , аппроксимируется формулой , которая является симметричной относительно резонансной частоты:

я(ω)≡|χ|2α1(ω-Ω)2+(Γ2)2,{\ Displaystyle I (\ Omega) \ эквив | \ хи | ^ {2} \ propto {\ гидроразрыва {1} {(\ омега — \ Omega) ^ {2} + \ влево ({\ гидроразрыва {\ Gamma} { 2}} \ справа) ^ {2}}}.}

Там , где восприимчивость связывает амплитуду осциллятора к движущим силам в частотном пространстве: χ(ω){\ Displaystyle \ ци (\ Omega)}

Икс(ω)знак равноχ(ω)F(ω){\ Displaystyle х (\ Omega) = \ ци (\ Omega) F (\ Omega)}

Интенсивность определяется как квадрат амплитуды колебаний. Это функция Лоренцевы или распределение Коши , и эта реакция встречается во многих физических ситуациях , связанных с резонансными системами. Γ представляет собой параметр зависит от затухания осциллятора, и известен как ширина линии резонанса. Сильно затухающие осцилляторы , как правило, имеют широкие ширины линий, и реагировать на более широкий диапазон частот вождения вокруг резонансной частоты. Ширина линии обратно пропорциональна к Q фактор , который является мерой остроты резонанса.

В радиотехнике и электронике , это приближенный симметричный ответ известен как универсальные резонансных кривые , концепция , введенной Frederick E. Терман в 1932 году , чтобы упростить примерный анализ радиотехнических цепей с диапазоном частот центра и Q значений.

Резонаторы

Физическая система может иметь множество резонансных частот , как это имеет степени свободы ; каждая степень свободы может вибрировать как гармонический осциллятор . Системы с одной степенью свободы, например, массы на пружине, маятников , баланс колес , и LC настроенный цепей имеют одну резонансную частоту. Системы с двумя степенями свободы, например, связанных маятников и резонансных трансформаторов может иметь две резонансные частоты. Поскольку число связанных гармонических осцилляторов растет, время, необходимое для передачи энергии от одного к другому становится существенным. Колебания в них начинают путешествовать через связанные гармонические осцилляторы в волнах, от одного осциллятора к другим.

Расширенные объекты , которые могут испытывать резонанс из — за колебания внутри них называются резонаторы , такие как трубы органа , вибрирующие струны , кристаллы кварца , микроволновая печь и лазерных полости . Так как они могут рассматриваться как сделанные из миллионов соединенных подвижных частей (например, атомы ), они могут иметь миллионы резонансных частот. Колебания внутри них путешествуют как волны, при приблизительно постоянной скорости, отражаясь назад и вперед между сторонами резонатора. Если расстояние между сторонами d , длина туда и обратно составляет 2 д . Для того, чтобы вызвать резонанс, то фаза синусоидальной волны после того, как туда и обратно должна быть равна начальной фазой, так что волны усиливают колебание. Таким образом , условие резонанса в резонаторе является то , что расстояние в обе стороне , 2 д , равное к целому числу длинами волн Х волн:

2dзнак равноNλ,N∈{1,2,3,…}{\ Displaystyle 2d = N \ Lambda, \ qquad \ qquad N \ в \ {1,2,3, \ точки \}}

Если скорость волны является V , частота F  =  v / Х , так что резонансные частоты:

езнак равноNv2dN∈{1,2,3,…}{\ Displaystyle F = {\ гидроразрыва {Nv} {2d}} \ qquad \ qquad N \ в \ {1,2,3, \ точки \}}

Таким образом , резонансные частоты резонаторов, называемые нормальные режимы , одинаково разнесенных кратными наименьшей частоты , называемой основной частоты . Кратные часто называют обертоны . Там может быть несколько таких серий резонансных частот, соответствующих различным режимам колебаний.

Q — фактор

Q — фактор или добротность является безразмерным параметром , который описывает , как под-затухает в генератор или резонатор является, или , что эквивалентно, характеризует резонатор по пропускной способности по отношению к его центральной частоте. Высшее Q указывает на более низкий уровень потерь энергии по отношению к запасенной энергии осциллятора, то есть колебания вымирают более медленно. Маятник подвешен подшипник высокого качества, колеблющийся в воздухе, имеет высокую Q , в то время как маятник погружен в масле имеет низкий Q . Для того, чтобы поддерживать систему в резонанс в постоянной амплитуды, обеспечивая питание извне, энергия обеспечивается в каждом цикле должно быть меньше , чем энергия , накопленная в системе (то есть, сумма потенциальной и кинетической) с коэффициентом Q / 2 П . Осцилляторы с факторами высокого качества имеют низкое демпфирование , которое имеет тенденцию , чтобы сделать их кольцо дольше.

Синусоидально управляемые резонаторы , имеющие более высокие коэффициенты Q резонируют с большими амплитудами (на резонансной частоте) , но имеют меньший диапазон частот вокруг частоты , на которой они резонируют. Диапазон частот , при которой резонирует генератор называется пропускной способностью. Таким образом, высоко- Q колебательный контур в радиоприемнике будет более трудно настроиться, но будет иметь большую селективность , он будет делать лучшую работу по фильтрации сигналов от других станций , которые находятся поблизости от спектра. Высокий Q генераторы работают над меньшим диапазоном частот и более стабильны. (См фазового шума гетеродина .)

Добротность генераторов существенно варьируется от системы к системе. Системы , для которых затухание имеет важное значение (например, демпферы держать дверь от хлопанья захлопнулась) имеют Q  =  1 / 2 . Часы, лазеры и другие системы , которые должны либо сильный резонанс или высокая стабильность частоты нуждаются факторы высокого качества. Камертоны имеют качественные факторы вокруг Q  = 1000. добротность атомных часов и некоторых высокотемпературных Q лазеров может достигать 10 11 и выше.

Есть много альтернативных величин , используемых физиками и инженерами , чтобы описать , как затухает осциллятор, что тесно связаны с его добротностью. Важные примеры включают: коэффициент демпфирования , относительную ширину полосы , ширину линии и ширину полосы частот , измеренный в октав .

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

е = \ гидроразрыва {Nv} {2d} \ qquad \ qquad N \ в \ {1,2,3, \ точки \} Викискладе есть медиафайлы по теме резонанс .

Добротность — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 сентября 2017; проверки требуют 6 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 сентября 2017; проверки требуют 6 правок.

Добро́тность — параметр колебательной системы, определяющий ширину резонанса и характеризующий, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за время изменения фазы на 1 радиан. Обозначается символом Q{\displaystyle Q} (В русской литературе Д) от англ. quality factor.

Добротность обратно пропорциональна скорости затухания собственных колебаний в системе. То есть, чем выше добротность колебательной системы, тем меньше потери энергии за каждый период и тем медленнее затухают колебания.

Общая формула для добротности любой колебательной системы:

Q=ω0WPd=2πf0WPd{\displaystyle Q={\frac {\omega _{0}W}{P_{d}}}={\frac {2\pi f_{0}W}{P_{d}}}},

где:

  • ω0{\displaystyle \omega _{0}} — резонансная круговая частота колебаний
  • f0{\displaystyle f_{0}} — резонансная частота колебаний
  • W{\displaystyle W} — энергия, запасённая в колебательной системе
  • Pd{\displaystyle P_{d}} — рассеиваемая мощность.

Например, в электрической резонансной цепи энергия рассеивается из-за конечного сопротивления цепи, в кварцевом кристалле затухание колебаний обусловлено внутренним трением в кристалле, в объемных электромагнитных резонаторах теряется в стенках резонатора, в его материале и в элементах связи, в оптических резонаторах — на зеркалах.

Для последовательного колебательного контура в RLC-цепях, в котором все три элемента включены последовательно:

Q=1RLC=ω0LR,{\displaystyle Q={\frac {1}{R}}{\sqrt {\frac {L}{C}}}={\frac {\omega _{0}L}{R}},}

где R, L и C — сопротивление, индуктивность и ёмкость резонансной цепи, соответственно, а ω0{\displaystyle \omega _{0}} — частота резонанса. Выражение L/C{\displaystyle {\sqrt {L/C}}} часто называют характеристическим или волновым сопротивлением колебательного контура. Таким образом, добротность в колебательном контуре равна отношению волнового сопротивления к активному.

Для параллельного контура, в котором индуктивность, ёмкость и сопротивление включены параллельно:

Q=RCL=Rω0L{\displaystyle Q=R{\sqrt {\frac {C}{L}}}={\frac {R}{\omega _{0}L}}}
Q = R \sqrt{\frac{C}{L}} = \frac{R}{\omega_0 L} Формулировка частотного отклика или ширины полосы пропускания колебательной системы Q = R \sqrt{\frac{C}{L}} = \frac{R}{\omega_0 L} ЛАФЧХ колебательных звеньев с разной добротностью

В данном случае R является входным сопротивлением параллельного контура. Однако практически для электрической цепи гораздо проще измерить ток или напряжение, чем энергию или мощность. Поскольку мощность и энергия пропорциональны квадрату амплитуды колебаний, ширина полосы частот на АЧХ определяется на высоте 1/2{\displaystyle 1/{\sqrt {2}}} от высоты максимума (примерно −3 дБ). Поэтому чаще используется другое эквивалентное определение добротности, которое связывает ширину амплитудной резонансной кривой Δω{\displaystyle \Delta \omega } по уровню 1/2{\displaystyle 1/{\sqrt {2}}} с круговой частотой резонанса ω0=2πf0:{\displaystyle \omega _{0}=2\pi f_{0}:}

Q=ω0Δω=πδ=πNe,{\displaystyle Q={\frac {\omega _{0}}{\Delta \omega }}={\frac {\pi }{\delta }}=\pi N_{e},}

где δ — логарифмический декремент затухания, равный отношению полуширины резонансной кривой к частоте резонанса, Ne{\displaystyle N_{e}} — число колебаний за время релаксации.

Для измерения электрической добротности на частотах до десятков — сотен мегагерц применяют измеритель добротности или измеритель иммитанса (косвенным способом), в диапазоне СВЧ применяются специальные методы.

Измеритель добротности

25. Резонансный метод измерения частоты

Суть резонансного метода состоит в сравнении измеряемой частоты с собственной частотой градуированного измерительного колебательного контура.

Рисунок 2.8 – Упрощенная схема резонансного частотомера

Резонансный метод является простым и удобным, показания прибора однозначны, погрешность составляет сотые доли процента. Величина погрешности определяется точностью настройки частотомера, добротностью Q его колебательного контура, точностью отсчета, диапазоном измеряемых частот, температурой и влажностью воздуха, а также связью частотомера с источником измеряемых колебаний.

Рисунок 2.9 – Резонансная кривая колебательного контура

Точность отсчета определяется точностью градуировки и качеством механизма настройки. Чем уже будет измеряемый диапазон, тем точность градуировки будет выше, так как при этом цена деления шкалы уменьшается. Колебательный контур обычно градуируют при температуре воздуха 20 °С; если температура при проведении измерений будет другой, то возможны погрешности из-за изменений геометрических размеров контура.

Как правило, при изготовлении колебательных контуров используются металлы с малыми значениями температурных коэффициентов. Величина влажности также снижает точность измерений из-за изменения диэлектрической проницаемости среды. Влияние влажности устраняется путем использования герметичных корпусов для резонаторов или наполнением корпусов сухим инертным газом.

26. Гетеродинный метод измерения частоты

Суть метода состоит в сравнении частоты исследуемого сигнала с частотой известного источника. В качестве такого источника используется перестраиваемый генератор (гетеродин). Гетеродинный метод (или метод нулевых биений) применяется для сравнения высокочастотных гармонических сигналов.

Упрощенная структурная схема гетеродинного частотомера приведена на рисунке 2.10. Когда ключ К находится в положении 1, выполняется калибровка шкалы гетеродина с помощью дополнительного кварцевого генератора. Отсчетный лимб гетеродина устанавливают в значение, приблизительно равное fx, для этого необходимо знать приблизительное значение измеряемой частоты. Во втором положении производится измерение частоты fx, подаваемой на входное устройство. Вращением лимба гетеродина добиваются нулевых биений. При плавном изменении частоты образцового генератора индикатор зафиксирует наличие сигнала биений на минимальной разностной частоте, проходящего через фильтр низкой частоты. По отградуированной шкале гетеродина производят отсчет величины fx ≈ fг.

Рисунок 2.10 – Упрощенная схема гетеродинного частотомера

На основе метода нулевых биений созданы гетеродинные частотомеры.

Точность гетеродинных частотомеров достаточно высокая, она составляет 10-3 – 10-5, однако в области средних частот большее применение находят электронно-счетные частотомеры. Они при такой же точности, как гетеродинные, гораздо проще в эксплуатации.

27. Измерение частоты методом перезаряда конденсатора

Частотомеры, использующие метод заряда и разряда конденсатора, используются в диапазоне частот от 0,02 до 1 МГц, они просты в эксплуатации, но имеют сравнительно невысокую точность.

Упрощенная схема конденсаторного частотомера приведена на рисунке 2.11, а. Принцип работы состоит в следующем: входной сигнал измеряемой частоты U(fx) с помощью преобразователя преобразуется в меандр Uупр, имеющий ту же частоту, что и входной сигнал (рисунок 2.11, б). Меандр управляет ключом К: при положительной полярности меандра ключ замкнут, при отрицательной – разомкнут. Когда ключ замкнут, конденсатор С заряжается током iзар, протека­ющим через резистор R1. При размыкании ключа конденсатор разряжается током iразр, протекающим через измерительный прибор (mА) и резистор R2. Условием правильной работы частотомера является следующее требование: конденсатор за время замыкания ключа должен полностью зарядиться до некоторого номинального значения q, а за время размыкания напряжение на конденсаторе должно стать практически равным нулю. Если постоянная цепи заряда τз = R1C и постоянная цепи разряда τр = R2C будут меньше половины периода исследуемого колебания (т.е. заряд и разряд происходят за период частоты исследуемого колебания), тогда среднее значение тока разряда конденсатора определится выражением

.

Таким образом, показания прибора будут пропорциональны измеряемой частоте:

.

Рисунок 2.11 – Конденсаторный частотомер: а – структурная схема; б – временные диаграммы

Этот метод редко используется в современных измерительных приборах.

резонансная частота — с русского на все языки

См. также в других словарях:

  • резонансная частота — Частота, на которой входной механический импеданс колебательной системы чисто активный и имеет минимальное значение. Единица измерения Гц [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения… …   Справочник технического переводчика

  • резонансная частота — 257 резонансная частота Частота электрического тока и электрического напряжения при резонансе в электрической цепи Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Резонансная частота — Резонанс (фр. resonance, от лат. resono  откликаюсь)  явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым… …   Википедия

  • резонансная частота — rezonanso dažnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. resonance frequency; resonant frequency vok. Resonanzfrequenz, f rus. резонансная частота, f pranc. fréquence de résonance, f …   Automatikos terminų žodynas

  • резонансная частота — rezonanso dažnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Priverstinių virpesių dažnis, kuriam esant virpesių grandinėje įvyksta rezonansas. atitikmenys: angl. resonance frequency; resonant frequency vok. Resonanzfrequenz, f… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • резонансная частота — rezonanso dažnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. resonance frequency; resonant frequency vok. Resonanzfrequenz, f rus. резонансная частота, f pranc. fréquence de résonance, f …   Fizikos terminų žodynas

  • резонансная частота — Частота тока и напряжения при резонансе в цепи …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • резонансная частота — частота резонатора, при которой колеблющаяся величина достигает своего максимального значения …   Русский индекс к Англо-русскому словарь по музыкальной терминологии

  • Резонансная частота — 1. Частота электрического тока и электрического напряжения при резонансе в электрической цепи Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий …   Телекоммуникационный словарь

  • резонансная частота — resonance frequency Частота вынужденных колебаний, при которой происходит резонанс. Шифр IFToMM: 3.9.35 Раздел: КОЛЕБАНИЯ В МЕХАНИЗМАХ …   Теория механизмов и машин

  • резонансная частота СВЧ защитного устройства — резонансная частота fрез Частота, при которой потери, вносимые СВЧ защитным устройством, имеют экстремальное значение. [ГОСТ 23769 79] Тематики приборы и устройства защитные СВЧ Обобщающие термины параметры СВЧ защитных устройств Синонимы… …   Справочник технического переводчика


резонансная частота — с английского на русский

См. также в других словарях:

  • резонансная частота — Частота, на которой входной механический импеданс колебательной системы чисто активный и имеет минимальное значение. Единица измерения Гц [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения… …   Справочник технического переводчика

  • резонансная частота — 257 резонансная частота Частота электрического тока и электрического напряжения при резонансе в электрической цепи Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Резонансная частота — Резонанс (фр. resonance, от лат. resono  откликаюсь)  явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым… …   Википедия

  • резонансная частота — rezonanso dažnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. resonance frequency; resonant frequency vok. Resonanzfrequenz, f rus. резонансная частота, f pranc. fréquence de résonance, f …   Automatikos terminų žodynas

  • резонансная частота — rezonanso dažnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Priverstinių virpesių dažnis, kuriam esant virpesių grandinėje įvyksta rezonansas. atitikmenys: angl. resonance frequency; resonant frequency vok. Resonanzfrequenz, f… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • резонансная частота — rezonanso dažnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. resonance frequency; resonant frequency vok. Resonanzfrequenz, f rus. резонансная частота, f pranc. fréquence de résonance, f …   Fizikos terminų žodynas

  • резонансная частота — Частота тока и напряжения при резонансе в цепи …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • резонансная частота — частота резонатора, при которой колеблющаяся величина достигает своего максимального значения …   Русский индекс к Англо-русскому словарь по музыкальной терминологии

  • Резонансная частота — 1. Частота электрического тока и электрического напряжения при резонансе в электрической цепи Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий …   Телекоммуникационный словарь

  • резонансная частота — resonance frequency Частота вынужденных колебаний, при которой происходит резонанс. Шифр IFToMM: 3.9.35 Раздел: КОЛЕБАНИЯ В МЕХАНИЗМАХ …   Теория механизмов и машин

  • резонансная частота СВЧ защитного устройства — резонансная частота fрез Частота, при которой потери, вносимые СВЧ защитным устройством, имеют экстремальное значение. [ГОСТ 23769 79] Тематики приборы и устройства защитные СВЧ Обобщающие термины параметры СВЧ защитных устройств Синонимы… …   Справочник технического переводчика


резонансная частота — это… Что такое резонансная частота?


резонансная частота

Частота тока и напряжения при резонансе в цепи.

Политехнический терминологический толковый словарь. Составление: В. Бутаков, И. Фаградянц. 2014.

  • частота линии
  • резонансное поглощение излучения газом

Смотреть что такое «резонансная частота» в других словарях:

  • резонансная частота — Частота, на которой входной механический импеданс колебательной системы чисто активный и имеет минимальное значение. Единица измерения Гц [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения… …   Справочник технического переводчика

  • резонансная частота — 257 резонансная частота Частота электрического тока и электрического напряжения при резонансе в электрической цепи Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Резонансная частота — Резонанс (фр. resonance, от лат. resono  откликаюсь)  явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым… …   Википедия

  • резонансная частота — rezonanso dažnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. resonance frequency; resonant frequency vok. Resonanzfrequenz, f rus. резонансная частота, f pranc. fréquence de résonance, f …   Automatikos terminų žodynas

  • резонансная частота — rezonanso dažnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Priverstinių virpesių dažnis, kuriam esant virpesių grandinėje įvyksta rezonansas. atitikmenys: angl. resonance frequency; resonant frequency vok. Resonanzfrequenz, f… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • резонансная частота — rezonanso dažnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. resonance frequency; resonant frequency vok. Resonanzfrequenz, f rus. резонансная частота, f pranc. fréquence de résonance, f …   Fizikos terminų žodynas

  • резонансная частота — частота резонатора, при которой колеблющаяся величина достигает своего максимального значения …   Русский индекс к Англо-русскому словарь по музыкальной терминологии

  • Резонансная частота — 1. Частота электрического тока и электрического напряжения при резонансе в электрической цепи Употребляется в документе: ГОСТ Р 52002 2003 Электротехника. Термины и определения основных понятий …   Телекоммуникационный словарь

  • резонансная частота — resonance frequency Частота вынужденных колебаний, при которой происходит резонанс. Шифр IFToMM: 3.9.35 Раздел: КОЛЕБАНИЯ В МЕХАНИЗМАХ …   Теория механизмов и машин

  • резонансная частота СВЧ защитного устройства — резонансная частота fрез Частота, при которой потери, вносимые СВЧ защитным устройством, имеют экстремальное значение. [ГОСТ 23769 79] Тематики приборы и устройства защитные СВЧ Обобщающие термины параметры СВЧ защитных устройств Синонимы… …   Справочник технического переводчика


Резонанс подвижной системы. Частота основного резонанса. Fs

Резонанс подвижной системы. Частота основного (собственного) резонанса. Fs​


Резонанс подвижной системы или частота основного (собственного) резонанса без акустического оформления обозначается Fs.

На этих видео видно резонанс подвижной системы динамика.



​ Физический смысл предельно прост: раз динамик — колебательная система, значит, должна быть частота, на которой диффузор будет колебаться, будучи предоставлен сам себе. Как колокол после удара или струна после щипка. При этом имеется в виду, что динамик абсолютно «голый», не установлен ни в какой корпус, как бы висит в пространстве. Это важно, поскольку нас интересуют параметры собственно динамика, а не того, что его окружает.

Диапазон частот вокруг резонансной, две октавы вверх, две октавы вниз — это и есть область, где действуют параметры Тиля — Смолла. Для сабвуферных головок, ещё не установленных в корпус, Fs может составлять от 20 до 50 Гц, у мидбасовых динамиков от 50 (басовитые «шестёрки») до 100 — 120 («четвёрки»). У диффузорных среднечастотников — 100 — 200 Гц, у купольных — 400 — 800, у пищалок — 1000 — 2000 Гц (бывают исключения, очень редкие).

Как определяют собственную резонансную частоту динамика? Нет, как чаще всего определяют — ясно, читают в сопроводительной документации или в отчёте о тесте. Ну а как её изначально узнали? С колоколом было бы проще: дал по нему чем-нибудь и измерил частоту производимого гудения. Динамик же в явной форме ни на какой частоте гудеть не будет. То есть он хочет, но ему не даёт присущее его конструкции затухание колебаний диффузора. В этом смысле динамик очень сходен с автомобильной подвеской. Что произойдёт, если качнуть на подвеске автомобиль с пустыми амортизаторами? Он хоть несколько раз, но качнётся на собственной резонансной частоте (где есть пружина, там будет и частота). Амортизаторы, сдохшие только отчасти, остановят колебания после одного-двух периодов, а исправные — после первого же качка. В динамике амортизатор главнее пружины, причём здесь их даже два.

Первый, более слабый, работает благодаря тому, что происходит потеря энергии в подвесе. Не случайно гофр делается из специальных сортов каучука, мячик из такого материала от пола почти не будет отскакивать, специальная пропитка с большим внутренним трением выбирается и для центрирующей шайбы. Это как бы механический тормоз колебаний диффузора. Второй, гораздо более мощный — электрический.

Вот как он работает. Звуковая катушка динамика — его мотор. В ней течёт переменный ток от усилителя, и катушка, находящаяся в магнитном поле, начинает двигаться с частотой подведенного сигнала, двигая, понятно, и всю подвижную систему, затем она и здесь. Но ведь катушка, двигающаяся в магнитном поле — это генератор. Который будет вырабатывать тем больше электричества, чем сильнее движется катушка. И когда частота станет приближаться к резонансной, на которой диффузор «хочет» колебаться, амплитуда колебаний возрастёт, и напряжение, производимое звуковой катушкой, будет расти. Достигнув максимума точно на резонансной частоте. Какое это отношение имеет к торможению? Пока никакого. Но представьте себе, что выводы катушки замкнули между собой. Теперь уже по ней потечёт ток и возникнет сила, которая по школьному правилу Ленца будет препятствовать движению, его породившему. А ведь звуковая катушка в реальной жизни замкнута на выходное сопротивление усилителя, близкое к нулю. Получается как бы электрический тормоз, приспосабливающийся к обстановке: чем с большим размахом пытается ходить туда-сюда диффузор, тем больше этому препятствует встречный ток в звуковой катушке.


Для измерения FS динамик присоединяют к усилителю с возможно большим выходным сопротивлением, в реальной жизни это означает: последовательно с динамиком включают резистор с номиналом намного, в сто, как минимум, раз больше номинального сопротивления динамика. Скажем, 1000 Ом. ​
Теперь при работе динамика звуковая катушка будет вырабатывать противо-ЭДС, вроде как для работы электрического тормоза, но торможения не произойдёт: выводы катушки замкнуты между собой через очень большое сопротивление, ток мизерный, тормоз — никудышный. Зато напряжение, по правилу Ленца противоположное по полярности подведенному («порождающему движение»), сложится с ним в противофазе, и если в этот момент измерить кажущееся сопротивление звуковой катушки, то покажется, что оно очень большое. На самом деле при этом противо-ЭДС не даёт току от усилителя беспрепятственно протекать по катушке, прибор это истолковывает как возросшее сопротивление.

Fs определяется через измерение импеданса. Кривая импеданса любого диффузорного динамика, выглядит, в принципе, одинаково. Горб на низких частотах обозначает частоту его основного резонанса. Где максимум — там и вожделенная Fs.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о