Что такое резонансная частота

Резонансная частота. Расстройка

что такое резонансная частота

ТЭЦ   ТОЭЭ   к библиотеке  

В цепи, содержащей реактивные элементы L и C, произойдет резонанс, если цепь имеет резистивный характер:

Lώ=l/ώC

, следовательно

— угловая частота, то есть частота, приведенная к углам фазы колебаний в радианах в секунду;

, — циклическая резонансная частота, то есть частота, приведенная к циклам колебаний в секунду.

Из формулы видно, что резонанс наступает, если частота питающего генератора равна собственным колебаниям контура.

При работе с колебательным контуром необходимо знать, совпадает ли частота генератора и частота собственных колебаний контура. Если частоты совпадают, то контур остается настроенным в резонанс, если не совпадает – то в контуре присутствует расстройка.

Настроить колебательный контур в резонанс можно тремя способами:

  1. Изменять частоту генератора при значениях емкости и индуктивности const, то есть изменяя частоту генератора мы подстраиваем эту частоту под частоту колебательного контура
  2. Изменять индуктивность катушки, при частоте питания и емкости const;
  3. Изменять емкость конденсатора , при частоте питания и индуктивности const.

Во втором и третьем способе изменяя частоту собственных колебаний контура, подстраиваем ее под частоту генератора.

При ненастроенном контуре частота генератора и контура не равны, то есть присутствует расстройка.

Расстройка

– отклонение частоты от резонансной частоты.

Существует три вида расстройки

:

  1. Абсолютная – разность между данной частотой и резонансной
  2. Обобщенная – отношение разницы реактивных сопротивлений L и C к активному R:
  3. Относительная – отношение абсолютной расстройки к резонансной частоте:

При резонансе все расстройки равны нулю, если частота генератора меньше частоты контура, то расстройка считается отрицательной; если больше – положительной.

Таким образом добротность характеризует качество контура, а обобщенная расстройка- удаленность от резонансной частоты.

Построение зависимостей X, XL, XC от f

При резонансе реактивные сопротивления равны, следовательно .

При — цепь носит емкостной характер,

— носит индуктивный характер.

Задачи

  1. Сопротивление контура 15 Ом, индуктивность 636 мкГн, Емкость 600 пФ, напряжение питающей сети 1,8 В. Найти собственную частоту контура, затухание контура, характеристическое сопротивление, ток, активную мощность, добротность, напряжение на зажимах контура.
  2. Решение:

  3. Напряжение на зажимах генератора 1 В, частота питающей сети 1 МГц, добротность 100, емкость 100 пФ. Найти: затухание, характеристическое сопротивление, активное сопротивление, индуктивность, частоту контура, ток, мощность, напряжения на емкости и индуктивности.

Решение:

Тестовые задания

Отношение реактивного сопротивления к активному это : А) Абсолютная расстройка;Б) Обобщенная расстройка;В) Относительная расстройка.

ТЭЦ   ТОЭЭ   к библиотеке  

Знаете ли Вы, что в 1974 — 1980 годах профессор Стефан Маринов из г. Грац, Австрия, проделал серию экспериментов, в которых показал, что Земля движется по отношению к некоторой космической системе отсчета со скоростью 360±30 км/с, которая явно имеет какой-то абсолютный статус. Естественно, ему не давали нигде выступать и он вынужден был начать выпуск своего научного журнала «Deutsche Physik», где объяснял открытое им явление. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАРыцари теории эфира

Источник: http://bourabai.kz/toe/resonancefreq.htm

Качественное звучание в автомобиле? С сабвуфером это очень просто!

что такое резонансная частота

Вас никогда не интересовало, почему порой сабвуфер звучит тихо, или не играет, а только гудит, почему невозможно добиться качественного и плотного баса? Вы никогда не задавались вопросом, какие ключевые параметры наилучшим образом характеризуют качество сабвуфера? Впрочем, возможно вам это просто не интересно, так как вы не собираетесь проектировать правильное акустическое оформление для автомобильного сабвуферного динамика. Только в таком случае невозможно будет найти правильные ответы на перечисленные выше вопросы. Поэтому вспомните истину – знания лишними не бывают.

Прежде всего, что это такое сабвуфер и зачем нужен, можно ли без него обойтись Так вот, сабвуфер является отдельной акустической системой, которая предназначается для полноценного и качественного воспроизведения низкочастотного звукового диапазона, примерно от 5-ти до 80-ти Гц.

Применение сабвуферов вызвано тем, что звук относительно плохо локализуется. Соответственно, изготавливая многополосную аудиосистему можно собрать одну относительно небольшую низкочастотную колонку для всей системы, в остальных колонках разместить только динамики средней и высокой частоты.

Можно ли обойтись без сабвуфера? Безусловно, можно. Внимательно осмотрите любой автомобиль старой модели. Если там и есть аудиосистема, то довольно примитивная. Сабвуфера там точно нет. А теперь послушайте звучание.

Хотите обходиться без сабвуфера, получите точно такое же звучание. И все усилия по его улучшению не будут иметь положительного результата.

Обычная акустика просто не способна обеспечить настоящие баса, а без них вы будете слышать только жалкую пародию на качественное, яркое и сочное звучание.

И только сабвуфер, разгрузив акустику в низкочастотном диапазоне, «освободив» фронтальную акустику от перегрузок басами, значительно повысит качество звучания, обеспечивая приятное прослушивание любимых музыкальный произведений вам и вашим попутчикам, особенно во время длительных автомобильных путешествий.

Основные параметры сабвуфера

Понимание основных параметров сабвуферной акустической системы может понадобиться вам как при самостоятельном проектировании и изготовлении ящика для своего сабвуфера, так и при покупке готового сабвуфера.

Набор минимальной информации для расчета и приобретения сабвуферной акустики состоит из резонансной частоты динамика (Fs), полной добротности (Qts) и эквивалентного объема (Vas).

Незнание даже одного из приведенных параметров не позволит ни собрать акустику самостоятельно, ни выбрать сабвуфер высокого качества. Обратите внимание, что замерить эти показатели в домашних условиях невозможно.

Резонансная частота – Fs

Резонансной частотой динамика принято считать частоту резонанса динамика свободного от любого акустического оформления. Измерение резонансной частоты выполняется следующим образом. Динамик подвешивается на как можно отдаленном расстоянии от ближайших окружающих предметов.

В таком случае на показания измерений резонанса динамика не будут влиять сторонние предметы, а будет только показывать его собственные характеристики в зависимости от жесткости подвески и массы подвижной системы. Существует мнение, что сабвуфер получится наиболее качественный, чем ниже показатель резонансной частоты. Мнение является правильным только отчасти.

В некоторых конструкциях очень низкая частота резонанса является больше помехой. Ориентировочно, оптимальной низкой частотой является 20 – 25 Гц. Резонансную частоту, превышающую 40 Гц, принято считать высокой для сабвуфера.

Полная добротность – Qts

В данном случае добротность не имеет никакого отношения к качеству изделия. Этот показатель применяется для измерения соотношения упругих и вязких сил, которые существуют в подвижной системе динамика около частоты резонанса.

Подвижную систему динамика можно сравнить с подвеской автомобиля, в состав которой входит пружина и амортизатор. С помощью пружины создаются упругие силы, то есть происходит накопление и выделение энергии в процессе колебаний. Амортизатор является источником вязкого сопротивления.

В отличие от пружины амортизатор не накапливает энергии, а поглощает ее и рассеивает в виде тепла.

Подобные процессы происходят и при колебаниях диффузора и всех прикрепленных к нему деталей. Высокое значение показателя добротности означает преобладание упругих сил. Это похоже на автомобиль без амортизаторов.

Любой камешек или рытвина на дороге вызовет ничем не сдерживаемые прыжки колеса и довольно неприятные ощущения у водителя. Достаточно наехать на камешек и колесо начнет прыгать, ничем не сдерживаемое.

Можно сказать, что колебания колеса будут происходить с резонансной частотой, присущей именно этой колебательной системе.

Относительно громкоговорителя, в этой ситуации происходит выброс частотной характеристики на частоте резонанса. Чем выше значение полной добротности системы, тем больше значение выброса. Самой высокой добротностью, в пределах тысяч единиц, обладает колокол.

Соответственно, колокол может звучать исключительно на резонансной частоте. Собственно, в этом его и состоит его предназначение. Измерение добротности подвески кустарным образом можно сравнить с популярным методом диагностики подвески автомобиля его покачиванием.

Если параллельно пружине присоединить амортизатор, фактически отремонтировать подвеску, энергия, накопленная в процессе сжатия пружины, частично будет поглощена амортизатором, и возвратится только малая ее часть. Таким образом, добротность системы будет снижена.

Если вернуться к динамику, то становится понятным, что подвеска диффузора выполняет роль своеобразной пружины. Амортизаторов у динамика целых два. Работают они параллельно.

А полная добротность динамика равна сумме двух показателей – механической и электрической добротности.

Добротность механическая зависит, прежде всего, от выбранного материала подвеса, в основном, центрирующей шайбы. Именно материал шайбы, а не внешнего гофра, определяет показатель механической добротности. Как правило, больших потерь в механической составляющей не наблюдается. Соответственно, удельный вес механической добротности в полной не превышает 10 – 15 процентов.

Основную долю составляет значение электрической добротности. Самым жестким амортизатором, который работает в колебательной системе динамика, является комплекс магнита и звуковой катушки. Являясь фактически электромотором, этот комплекс может работать как генератор, работающий около частоты резонанса, при максимальной скорости и амплитуде перемещений звуковой катушки.

При движении в магнитном поле, в катушке вырабатывается ток. Нагрузкой для этого генератора является выходное сопротивление усилителя, равное практически нулю. Получается электрический тормоз подобный тем, какими комплектуются все электрички.

При торможении электрички тяговые двигатели начинают функционировать как генераторы, нагрузкой которого является батарея тормозных сопротивлений, расположенная на крыше.

Чем сильнее магнитное поле, в котором колеблется звуковая катушка, тем большим будет значение вырабатываемого тока.

Таким образом, добротность динамика является обратно пропорциональной мощности его магнита – чем мощнее магнит, тем ниже добротность. Однако, такой вывод верен при отсутствии других составляющих. Так как на добротность влияет и ширина зазора в магнитной системе, и длина провода обмотки, то не стоит учитывать при окончательных расчетах только размеры магнита. Принято считать, что низкая полная добротность динамика не превышает 0,3 – 0,35, высокая составляет более 0,5 – 0,6.

Эквивалентный объем – Vas

И наконец, последняя характеристика – эквивалентный объем. Современные головки преимущественно конструируются с учетом принципа «акустического подвеса».

Суть концепции акустического подвеса состоит в размещении динамика в определенном объеме воздуха, показатель упругости которого можно сопоставить с показателем упругости подвеса динамика. Фактически получается, что параллельно уже установленной пружине в подвеске размещается еще одна.

При этом значение эквивалентного объема будет таким, при котором новая пружина равняется по упругости установленной ранее.

На величину эквивалентного объема в большей степени оказывают влияние жесткость подвеса и диаметр динамика. Величина воздушной подушки, которая начинает беспокоить динамик, будет тем больше чем мягче подвес. Так же происходит и изменение диаметра диффузора.

Диффузор большого диаметра при одном и том же смещении сильнее сжимает воздух внутри ящика, соответственно, при этом испытывает максимальную ответную упругость воздушного объема.

Собственно говоря, именно такая ситуация зачастую является определяющей при выборе размера динамика, учитывая имеющийся объем для размещения акустического оформления.

Диффузор большого диаметра создает предпосылки для более высокой отдачи сабвуфера, однако требует и большего объема. Эквивалентный объем очень интересно связан с резонансной частотой. Не зная их взаимного влияния, легко ошибиться в расчетах. Жесткость подвеса и масса подвижной системы определяют резонансную частоту. Диаметр диффузора, а также жесткость подвеса определяют эквивалентный объем.

Как результат может быть возможной следующая ситуация. Предположительно существуют два динамика абсолютно одинакового размера и с абсолютно одинаковой частотой резонанса.

Однако у одного из динамиков частота резонанса сформирована за счет жесткой подвески и тяжелого диффузора. Во втором наоборот – имеется легкий диффузор и мягкий подвес.

При внешней схожести этих динамиков существенно может отличаться значение эквивалентного объема, что может привести к непредсказуемым последствиям при установке динамиков в одинаковые ящики.

Назад в Статьи

Источник: http://bass-auto.ru/content/sabvufery_osnovnye_parametry.html

Колебательный контур LC

что такое резонансная частота

Колебательный контур — электрическая цепь, в которой могут возникать колебания с частотой, определяемой параметрами цепи.

Простейший колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности, соединенных параллельно или последовательно.

— Конденсатор C – реактивный элемент. Обладает способностью накапливать и отдавать электрическую энергию.
— Катушка индуктивности L – реактивный элемент. Обладает способностью накапливать и отдавать магнитную энергию.

Свободные электрические колебания в параллельном контуре

Основные свойства индуктивности:

— Ток, протекающий в катушке индуктивности, создаёт магнитное поле с энергией .
— Изменение тока в катушке вызывает изменение магнитного потока в её витках, создавая в них ЭДС, препятствующую изменению тока и магнитного потока.

Период свободных колебаний контура LC можно описать следующим образом:

Если конденсатор ёмкостью C заряжен до напряжения U, потенциальная энергия его заряда составит.
Если параллельно заряженному конденсатору подключить катушку индуктивности L, в цепи пойдёт ток его разряда, создавая магнитное поле в катушке.

Магнитный поток, увеличиваясь от нуля, создаст ЭДС в направлении противоположном току в катушке, что будет препятствовать нарастанию тока в цепи, поэтому конденсатор разрядится не мгновенно, а через время t1, которое определяется индуктивностью катушки и ёмкостью конденсатора из расчёта t1 = .

По истечении времени t1, когда конденсатор разрядится до нуля, ток в катушке и магнитная энергия будут максимальны.
Накопленная катушкой магнитная энергия в этот момент составит.
В идеальном рассмотрении, при полном отсутствии потерь в контуре, EC будет равна EL.

Таким образом, электрическая энергия конденсатора перейдёт в магнитную энергию катушки.

Изменение (уменьшение) магнитного потока накопленной энергии катушки создаст в ней ЭДС, которая продолжит ток в том же направлении и начнётся процесс заряда конденсатораиндукционным током. Уменьшаясь от максимума до нуля в течении времени t2 = t1, он перезарядит конденсатор от нуля до максимального отрицательного значения (-U).
Так магнитная энергия катушки перейдёт в электрическую энергию конденсатора.

Описанные интервалы t1 и t2 составят половину периода полного колебания в контуре.
Во второй половине процессы аналогичны, только конденсатор будет разряжаться от отрицательного значения, а ток и магнитный поток сменят направление. Магнитная энергия вновь будет накапливаться в катушке в течении времени t3, сменив полярность полюсов.

В течении заключительного этапа колебания (t4), накопленная магнитная энергия катушки зарядит конденсатор до первоначального значения U (в случае отсутствия потерь) и процесс колебания повторится.

В реальности, при наличии потерь энергии на активном сопротивлении проводников, фазовых и магнитных потерь, колебания будут затухающими по амплитуде.
Время t1 + t2 + t3 + t4 составит период колебаний .
Частота свободных колебаний контура ƒ = 1 / T

Частота свободных колебаний является частотой резонанса контура, на которой реактивное сопротивление индуктивности XL=2πfL равно реактивному сопротивлению ёмкости XC=1/(2πfC).

Расчёт частоты резонанса LC-контура:

Предлагается простой онлайн-калькулятор для расчёта резонансной частоты колебательного контура.

Необходимо вписать значения и кликнуть мышкой в таблице.
При переключении множителей автоматически происходит пересчёт результата.

Частота резонанса колебательного контура LC.
ƒ = 1/(2π√(LC))

Расчёт ёмкости:

Ёмкость для колебательного контура LC
C = 1/(4𲃲L)

Расчёт индуктивности:

Индуктивность для колебательного контура LC
L = 1/(4𲃲C)

Похожие страницы с расчётами:

Рассчитать импеданс.

Рассчитать реактивное сопротивление.
Рассчитать реактивную мощность и компенсацию.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Источник: https://tel-spb.ru/lc.html

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как сделать токопроводящий клей своими руками
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
220 вольт
Закрыть