諧振定義
諧振即物理的簡諧振動,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。其動力學(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)動變化快,但是和短路得區(qū)別是不會出現(xiàn)零序量。
在物理學(xué)里,有一個概念叫共振:當(dāng)策動力的頻率和系統(tǒng)的固有頻率相等時,系統(tǒng)受迫振動的振幅最大,這種現(xiàn)象叫共振。電路里的諧振其實也是這個意思:當(dāng)電路的激勵的頻率等于電路的固有頻率時,電路的電磁振蕩的振幅也將達到峰值。實際上,共和振諧振表達的是同樣一種現(xiàn)象。這種具有相同實質(zhì)的現(xiàn)象在不同的領(lǐng)域里有不同的叫法而已。
收音機利用的就是諧振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)動收音機的旋鈕時,就是在變動里邊的電路的固有頻率。忽然,在某一點,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。遠方的聲音從收音機中傳出來。這聲音是諧振的產(chǎn)物。
諧振解析
諧振電路都有一個特點,容抗等于感抗,電路呈阻性:
那么就有ωL=1/ωC
因為LC都是有知條件,那么可以把諧振的頻率點算出來。
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。
補充回答:
你想想看,因為有個前提條件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去了嗎?
首先你要清楚串聯(lián)諧振實際應(yīng)用中會用到哪些設(shè)備:
要諧振,當(dāng)然要滿足ωL=1/ωC,這其中我們可以改變?nèi)齻參數(shù)來實現(xiàn)諧振,電容C 電感L 和頻率ω ,那么現(xiàn)實應(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)電源輸入電壓到勵磁變壓器的二次端,由勵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)指的是實際加到被試品上的電壓也就是電感另一頭的電壓除以勵磁變的高壓側(cè)電壓。
諧振變壓器當(dāng)然也會飽和,勵磁變就是一個變壓器,只要是個變壓器它就存在鐵芯飽和問題,我們實際應(yīng)用中要計算一下這個變壓器的額定電流,看看會不會超過實際容量。如果超過了電感或者勵磁變的額定電流就不光是飽和的問題了,就存在損壞試驗設(shè)備的問題了。
如被試品的電容是0.24μF ,電感是500H ,勵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
這個時候電流就超過了試驗設(shè)備的額定電流,這個時候我們可以算一下,再串聯(lián)一個同樣的電感,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)一個電抗器,這個時候電抗器就可以承受4A,當(dāng)然電感也變小一倍,再將勵磁變的一次電流改為4A的。(勵磁變的一次電流是可以通過串并聯(lián)繞組改變的)這個時候如果諧振頻率不能達到你的要求,可以并聯(lián)電容等等方法來實現(xiàn)。
電路諧振
含有電感線圈和電容器的無源(指不含獨立電源)線性時不變電路在某個特定頻率的外加電源作用下,對外呈純電阻性質(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 。在正弦激勵作用下,電路內(nèi)會出現(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)生在含時變元件電路內(nèi)的諧振。一個凸極同步發(fā)電機帶有容性負(fù)載的電路內(nèi)就可能發(fā)生參量諧振!
諧振子
把振動物體看作不考慮體積的微粒(或者質(zhì)點,點電荷)的時候,這個振動物體就叫諧振子。
所謂諧振,在運動學(xué)就是簡諧振動,該振動是物體在一個位置附近往復(fù)偏離該振動中心位置(叫平衡位置)進行運動,在這個振動形式下,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)物理量的強度在一個中值上下進行波動,也是類似運動學(xué)諧振的。
振動是粒子運動的另一種形式,諧振子(harmonic oscillator)的振動,也是最簡單的理想振動模型。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):
對某些電介質(zhì)施加機械力而引起它們內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對位移,產(chǎn)生極化,從而導(dǎo)致介質(zhì)兩端表面內(nèi)出現(xiàn)符號相反的束縛電荷。在一定應(yīng)力范圍內(nèi),機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)溫度時的工作頻率相對標(biāo)稱頻率的最大偏離值.(ppm) 。
c.溫度頻差:在規(guī)定條件下,在整個工作溫度范圍內(nèi),相對于基準(zhǔn)溫度時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