諧振定義
諧振即物理的簡(jiǎn)諧振動(dòng),物體在跟偏離平衡位置的位移成正比,且總是指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動(dòng)。其動(dòng)力學(xué)方程式是F=-kx。
諧振的現(xiàn)象是電流增大和電壓減小,越接近諧振中心,電流表電壓表功率表轉(zhuǎn)動(dòng)變化快,但是和短路得區(qū)別是不會(huì)出現(xiàn)零序量。
在物理學(xué)里,有一個(gè)概念叫共振:當(dāng)策動(dòng)力的頻率和系統(tǒng)的固有頻率相等時(shí),系統(tǒng)受迫振動(dòng)的振幅最大,這種現(xiàn)象叫共振。電路里的諧振其實(shí)也是這個(gè)意思:當(dāng)電路的激勵(lì)的頻率等于電路的固有頻率時(shí),電路的電磁振蕩的振幅也將達(dá)到峰值。實(shí)際上,共和振諧振表達(dá)的是同樣一種現(xiàn)象。這種具有相同實(shí)質(zhì)的現(xiàn)象在不同的領(lǐng)域里有不同的叫法而已。
收音機(jī)利用的就是諧振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)動(dòng)收音機(jī)的旋鈕時(shí),就是在變動(dòng)里邊的電路的固有頻率。忽然,在某一點(diǎn),電路的頻率和空氣中原來不可見的電磁波的頻率相等起來,于是,它們發(fā)生了諧振。遠(yuǎn)方的聲音從收音機(jī)中傳出來。這聲音是諧振的產(chǎn)物。
諧振解析
諧振電路都有一個(gè)特點(diǎn),容抗等于感抗,電路呈阻性:
那么就有ωL=1/ωC
因?yàn)長(zhǎng)C都是有知條件,那么可以把諧振的頻率點(diǎn)算出來。
品質(zhì)因數(shù)Q=ωL/R,所謂品質(zhì)因數(shù)如果為28,那么并聯(lián)的諧振電路就是電流減少了28倍;如果是串聯(lián)的諧振電路,那么就是電壓增加了28倍。
那么現(xiàn)在串聯(lián)諧振點(diǎn)下的電壓為施加的電壓乘以品質(zhì)因數(shù)。
如果已知條件告訴你的施加電壓為峰值,那么就直接相乘;如果已知條件告訴你的施加電壓為有效值,那么還需要將算出來的電壓再乘以1.414得出峰值。
補(bǔ)充回答:
你想想看,因?yàn)橛袀(gè)前提條件ωL=1/ωC
品質(zhì)因數(shù)Q=ωL/R,我考慮了電感,那么電容不是也考慮進(jìn)去了嗎?
首先你要清楚串聯(lián)諧振實(shí)際應(yīng)用中會(huì)用到哪些設(shè)備:
要諧振,當(dāng)然要滿足ωL=1/ωC,這其中我們可以改變?nèi)齻(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)諧振,電容C 電感L 和頻率ω ,那么現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中被試品是電容,電容的大小是固定的,我們可以通過串并聯(lián)電容改變電容的大小,但很麻煩;那么我們可以改變電感L,以前也使用過可調(diào)電感,但實(shí)際應(yīng)用很不方便,體積也比較龐大,所以后來使用最多的也就是改變頻率,也就是調(diào)頻電源。
諧振回路中首先將電源接至可調(diào)電源,由可調(diào)電源輸入電壓到勵(lì)磁變壓器的二次端,由勵(lì)磁變壓器變壓到一次高壓再串聯(lián)電感,將電感的另一頭接到被試品上。這里品質(zhì)因數(shù)Q增大電壓的倍數(shù)指的是實(shí)際加到被試品上的電壓也就是電感另一頭的電壓除以勵(lì)磁變的高壓側(cè)電壓。
諧振變壓器當(dāng)然也會(huì)飽和,勵(lì)磁變就是一個(gè)變壓器,只要是個(gè)變壓器它就存在鐵芯飽和問題,我們實(shí)際應(yīng)用中要計(jì)算一下這個(gè)變壓器的額定電流,看看會(huì)不會(huì)超過實(shí)際容量。如果超過了電感或者勵(lì)磁變的額定電流就不光是飽和的問題了,就存在損壞試驗(yàn)設(shè)備的問題了。
如被試品的電容是0.24μF ,電感是500H ,勵(lì)磁變的一次額定電流為2A,電感的額定電流也是2A,那么我們算一下,ωL=1/ωC,那么諧振頻率就是91.28HZ,算一下,如果我在被試品上加17.4KV電壓,那么一次電流就等于
I=ωCU=2πf CU=2*3.14*91.28*0.24*0.000001*17400=2.39A
這個(gè)時(shí)候電流就超過了試驗(yàn)設(shè)備的額定電流,這個(gè)時(shí)候我們可以算一下,再串聯(lián)一個(gè)同樣的電感,電感變?yōu)?000H,諧振頻率變?yōu)?4.55HZ,一次電流就變?yōu)?.69A就可以了。
我們實(shí)際應(yīng)用中如果電流肯定大于2A,那么一般我們可以這樣做,再并聯(lián)一個(gè)電抗器,這個(gè)時(shí)候電抗器就可以承受4A,當(dāng)然電感也變小一倍,再將勵(lì)磁變的一次電流改為4A的。(勵(lì)磁變的一次電流是可以通過串并聯(lián)繞組改變的)這個(gè)時(shí)候如果諧振頻率不能達(dá)到你的要求,可以并聯(lián)電容等等方法來實(shí)現(xiàn)。
電路諧振
含有電感線圈和電容器的無源(指不含獨(dú)立電源)線性時(shí)不變電路在某個(gè)特定頻率的外加電源作用下,對(duì)外呈純電阻性質(zhì)的現(xiàn)象。這一特定頻率即為該電路的諧振頻率。以諧振為主要工作狀態(tài)的電路稱諧振電路。無線電設(shè)備都用諧振電路完成調(diào)諧、濾波等功能。電力系統(tǒng)則需防止諧振以免引起過電流、過電壓。
電路中的諧振有線性諧振、非線性諧振和參量諧振。前者是發(fā)生在線性時(shí)不變無源電路中的諧振,以串聯(lián)諧振電路中的諧振為典型。非線性諧振發(fā)生在含有非線性元件電路內(nèi)。由鐵心線圈和線性電容器串聯(lián)(或并聯(lián))而成的電路(習(xí)稱鐵磁諧振電路 )就能發(fā)生非線性諧振 。在正弦激勵(lì)作用下,電路內(nèi)會(huì)出現(xiàn)基波諧振、高次諧波諧振、分諧波諧振以及電流(或電壓)的振幅和相位跳變的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象統(tǒng)稱鐵磁諧振。參量諧振是發(fā)生在含時(shí)變?cè)娐穬?nèi)的諧振。一個(gè)凸極同步發(fā)電機(jī)帶有容性負(fù)載的電路內(nèi)就可能發(fā)生參量諧振!
諧振子
把振動(dòng)物體看作不考慮體積的微粒(或者質(zhì)點(diǎn),點(diǎn)電荷)的時(shí)候,這個(gè)振動(dòng)物體就叫諧振子。
所謂諧振,在運(yùn)動(dòng)學(xué)就是簡(jiǎn)諧振動(dòng),該振動(dòng)是物體在一個(gè)位置附近往復(fù)偏離該振動(dòng)中心位置(叫平衡位置)進(jìn)行運(yùn)動(dòng),在這個(gè)振動(dòng)形式下,物體受力的大小總是和他偏離平衡位置的距離成正比,并且受力方向總是指向平衡位置。
電學(xué)諧振指的是電磁學(xué)物理量的強(qiáng)度在一個(gè)中值上下進(jìn)行波動(dòng),也是類似運(yùn)動(dòng)學(xué)諧振的。
振動(dòng)是粒子運(yùn)動(dòng)的另一種形式,諧振子(harmonic oscillator)的振動(dòng),也是最簡(jiǎn)單的理想振動(dòng)模型。這里將把定態(tài)薛定諤方程應(yīng)用于一維諧振子和三維諧振子系統(tǒng),求解得到其波函數(shù)和能量。
諧振器
石英晶體諧振器
1.概念:
石英晶體諧振器又稱為石英晶體,俗稱晶振.是利用石英晶體的壓電效應(yīng)而制成的諧振元件。與半導(dǎo)體器件和阻容元件一起使用,便可構(gòu)成石英晶體振蕩器。
壓電效應(yīng):
對(duì)某些電介質(zhì)施加機(jī)械力而引起它們內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對(duì)位移,產(chǎn)生極化,從而導(dǎo)致介質(zhì)兩端表面內(nèi)出現(xiàn)符號(hào)相反的束縛電荷。在一定應(yīng)力范圍內(nèi),機(jī)械力與電荷呈線性可逆關(guān)系。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。
作用:提供系統(tǒng)振蕩脈沖,穩(wěn)定頻率,選擇頻率。
2.主要參數(shù):
a.標(biāo)稱頻率:在規(guī)定條件下,晶振的諧振中心頻率。
b.調(diào)整頻差:在規(guī)定條件下,基準(zhǔn)溫度時(shí)的工作頻率相對(duì)標(biāo)稱頻率的最大偏離值.(ppm) 。
c.溫度頻差:在規(guī)定條件下,在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi),相對(duì)于基準(zhǔn)溫度時(shí)工作頻率的允許偏離值。
d.負(fù)載諧振電阻:晶振與指定外部電容相串聯(lián),在負(fù)載諧振頻率時(shí)的電阻值。
e.負(fù)載電容: 是指與晶振一起決定負(fù)載諧振頻率的有效外界電容。常用標(biāo)準(zhǔn)值有:12pF 、 16pF 、 20pF 、 30pF。
諧振器就起諧振的作用.它能和容性或感性負(fù)載一起呈純阻性作用