Iga objekt, iga osake ja iga süsteem võngub oma loomulikus sageduses või sageduste kogumis. Objekti loomulik sagedus on sagedus, millega objekt kipub vibreerima või võnkuma, ilma et sellele rakendataks välist jõudu. Kõik need objektid ja osakesed vajavad energiaallikat kindlal sagedusel, mis jääb vahemikku mõnest Hz kuni mitme MHz. Seda nõuet saab täita elektroonilise seadmega, mida nimetatakse ostsillaatoriks. See on signaali genereerimiseks kasutatav elektrooniline vooluring, mida tavaliselt kasutatakse arvutites, traadita vastuvõtjates ja saatjates, mõõtesüsteemides ja kõikvõimalikes elektroonilistes süsteemides. See tekitab lihtsalt perioodilisi võnkumisi elektrilise või mehaanilise energia kujul.

Ostsillaator võib tekitada sinusoidaalseid või mitte-sinusoidaalseid lainekujusid. Põhimõtteliselt jagatakse ostsillaatorid kahte põhitüüpi - sinusoidsed ja mitte-sinusoidsed ostsillaatorid. Selles artiklis keskendume ainult sinusoidaalsetele ostsillaatoritele. Siinuslaine väljundit genereeriv ostsillaator on sinusoidaalne ostsillaator. Neid klassifitseeritakse nende sagedust määravate komponentide järgi. Sinusoidaalsete ostsillaatorite tekitatud võnkumisi võib liigitada summutatud ja summutamata võnkumisteks. Hõõrdumist võnkesüsteemis nimetatakse sumbumiseks. Vaatame kahte tüüpi vibratsiooni ja toome välja peamised punktid, mis neid kahte võrdlevad.

Mis on summutatud võnkumised?

Elektroonilisi võnkumisi, mille amplituud aja jooksul väheneb, on tingitud elektrisüsteemile, milles võnkumised tekivad, kadudest, summutatud võnkumisteks. See viitab võnkumisele, mis ajaga kaob. Ostsillaatorit mõjutavad alati jõud, mis hajutavad osa ostsillaatori energiast soojuse või muul viisil. Kuna energia on võrdeline amplituudi ruuduga, väheneb amplituud järk-järgult, kuni ostsillaator saavutab tasakaalu. Seejärel tekitavad ostsillaatori ahelad summutatud võnkumisi. Võnkesagedus jääb aga muutumatuks, kuna see sõltub vooluringi parameetritest. Parim näide summutatud võnkumisest on pöörlev pendel, milles vibratsioon aeglustub ja aja jooksul peatub.

Mis on lahtised ostsillatsioonid?

Kui elektrisüsteemis tekkinud kahjud saaks hüvitatud, püsiks võnkumise amplituud konstantsena ja sellisena jätkuks võnkumine määramatult nii väliste häirete kui ka algtingimuste muutuste korral. Seda tüüpi võnkumist nimetatakse summutamata võnkumiseks. Lihtsamalt öeldes nimetatakse võnkumisi, mille amplituud jääb ajaga konstantseks, summutamata võnkumisteks. Süsteeme, mis võivad selliseid võnkumisi tekitada, nimetatakse iseseisvalt ergastavateks võnkesüsteemideks ja neid hoiab välimine energiaallikas mittelineaarses hajutavas süsteemis. Kui ostsillaator tekitab summutamata võnkumisi, siis puuduvad võimsuskaod ega sätted energiakadude kompenseerimiseks.

Erinevus summutatud ja summutamata ostsillatsioonide vahel

Summutatud ja mittepööratud ostsillatsioonide tähendus

Sinusoidaalsete ostsillaatorite tekitatud võnkumisi võib liigitada summutatud ja summutamata võnkumisteks. Elektroonilisi võnkumisi, mille amplituud aja jooksul väheneb, on tingitud elektrisüsteemile, milles võnkumised tekivad, kadudest, summutatud võnkumisteks. Kui aga elektrisüsteemis tekkinud kahjud kompenseeritakse, jääb võnke amplituud konstantseks ja sellisena jätkub võnkumine määramata ajaks nii väliste häirete kui ka algtingimuste muutuste korral. Seda tüüpi võnkumist nimetatakse summutamata võnkumiseks.

Energiakadu summutatud vs mittepööratud võnked

Summutatud võnkumiste korral väheneb genereeritud laine amplituud aja jooksul järk-järgult, kuna energiakadu ei kompenseerita. Seda tüüpi võnkumised ei jätku pikemat aega ja lõpuks need lakkavad. Kui energia on kadunud, summutab liikumine. Vastupidi, kui ostsillaatori vooluahel tekitab summutamata võnkumisi, siis puuduvad võimsuskaod ega sätted võimsuskadude kompenseerimiseks. Neil on pidevad amplituudivõtmised, see tähendab, et amplituud ei lange ajaga, seega ei teki energiakadu.

Põhjus

Summutamine on võnkesüsteemis esineva võnke amplituudi järkjärguline vähenemine, mis on põhjustatud salvestatud energia hajumisest. Summutamine tuleneb torus liikuva vedeliku hõõrdumisest, mis kipub kustutama kõik võnked ja vähendama andurisüsteemi sagedusreaktsiooni. Tavaliselt on igat tüüpi vibratsioonid enam-vähem summutatud, seetõttu on vaja energiakadusid kompenseerida, pakkudes väliselt agentuurilt lisaenergiat, et muuta võnkumised summutamata. Igasugune väljastpoolt saadav energia peaks olema seadistatud võnkumistega ühes faasis.

Summutatud vs summutamata võnked: võrdlusdiagramm

Summutatud vs mittepööratud ostsillatsioonide kokkuvõte

Lühidalt - summutatud ja summutamata võnkumiste peamiseks erinevuseks on see, et summutatud võnkumiste korral väheneb aja jooksul järk-järgult genereeritud laine amplituud, samas kui summutamata võnkumiste korral genereeritud laine amplituud aja jooksul ei muutu. Kui energia on kadunud, summutab liikumine. Vastupidi, kui ostsillaatori vooluahel tekitab summutamata võnkumisi, siis puuduvad võimsuskaod ega sätted võimsuskadude kompenseerimiseks. Summutamine on võnkesüsteemis esineva võnke amplituudi järkjärguline vähenemine, mis on põhjustatud salvestatud energia hajumisest. Üldiselt on igat tüüpi vibratsioonid enam-vähem summutatud, seetõttu on võnkumiste summutamatuks muutmiseks vajalik energiakadu kompenseerida, pakkudes väliselt agentuurilt lisaenergiat.

Viited

  • Singh, M. D. ja J.G. Joshi. Mehhatroonika. New Delhi, India: India Prentice Hall, 2006. Prindi
  • Tandon, Rakesh. Lõpliku FRCA struktureeritud suulise eksami praktika. Oxford, Suurbritannia: Oxford University Press, 2011. Prindi
  • Groszkowski, Janusz. Enesele ostsillatsioonide sagedus. Amsterdam, Holland: Elsevier, 2013. Trükk
  • Rabinovitš, M.I. ja D.I. Trubetskov. Ostsillatsioonid ja lained: lineaarses ja mittelineaarses süsteemis. Abingdon, Suurbritannia: Taylor ja Francis, 1989. Trükk
  • Kujutise krediit: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Underdamped_oscillation_xt.png
  • Kujutise krediit: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/16/Mplwp_damped_oscillations.svg/500px-Mplwp_damped_oscillations.svg.png