กระบวนการสั่นทางวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ประเภทของการสั่น
กระบวนการแกว่ง - กระบวนการที่มีความสามารถในการทำซ้ำได้หลายระดับ กระบวนการสั่นทั้งหมดแบ่งออกเป็น 2 คลาส: เป็นระยะและไม่เป็นระยะ ในทางทฤษฎี พวกเขายังใช้คลาสระดับกลาง—การสั่นแบบเกือบเป็นระยะ
กระบวนการแกว่งเรียกว่าคาบซึ่งค่าที่แสดงลักษณะของกระบวนการนี้เกิดขึ้น ณ เวลาใด ๆ หลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่ง T มีค่าเท่ากัน
ฟังก์ชัน f (t) ซึ่งเป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการแกว่ง เรียกว่า คาบกับคาบ T ถ้ามันตรงตามเงื่อนไข f (t + T) = f (t)
ในบรรดาคลาสของกระบวนการสั่นเป็นระยะ บทบาทหลักเล่นโดยการสั่นแบบฮาร์มอนิกหรือไซน์ซอยด์ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของปริมาณทางกายภาพตามเวลาเกิดขึ้นตามกฎของไซน์หรือโคไซน์ บันทึกโดยรวมของพวกเขาคือ:
y = f (t) = aCos ((2π / T) t — φ),
โดยที่ a — แอมพลิจูดของการสั่น φ คือเฟสของการสั่น 1 /T = f — ความถี่ และ 2πf = ω — ความถี่ของการสั่นแบบวงกลมหรือแบบวงกลม
การประยุกต์ใช้การสั่นไซน์และลักษณะเฉพาะ:
ฟังก์ชันเกือบเป็นระยะที่สอดคล้องกับการอ่านค่าการสั่นเป็นระยะถูกกำหนดโดยเงื่อนไข:
| ฉ · (t + τ) — ฉ (t) | <= ε โดยที่ ε — กำหนดค่าให้กับแต่ละค่า T
ปริมาณ τ กรณีนี้เรียกว่า เกือบคาบ หากค่า ε มีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยของ f (t) ที่เวลา T ฟังก์ชันกึ่งคาบจะใกล้เคียงกับค่าคาบ
การสั่นแบบไม่เป็นระยะนั้นมีความหลากหลายมากกว่าการแกว่งเป็นระยะ แต่ส่วนใหญ่ในระบบอัตโนมัติ เราต้องพบกับการลดการสั่นสะเทือนหรือการสั่นไซน์ที่เพิ่มขึ้น
การสั่นตามกฎของไซน์ซอยด์แบบลดความชื้นหรือที่บางครั้งเรียกว่า การสั่นแบบฮาร์มอนิกแบบลดระดับสามารถแสดงในรูปแบบทั่วไปได้:
x = แอ-δTcos·(ω + φ),
โดยที่ t คือเวลา A และ φ เป็นค่าคงที่ตามอำเภอใจ สัญกรณ์ทั่วไปของกฎการเพิ่มการสั่นของฮาร์มอนิกจะแตกต่างกันเฉพาะในสัญญาณของแดมปิ้งแฟกเตอร์ δ[1 วินาที]
รูปที่. 1 — กระบวนการสั่น รูปที่ 2. — กระบวนการเป็นระยะ มะเดื่อ 3. — การสลายตัวของฮาร์มอนิกออสซิลเลชัน รูปที่ 4. — เพิ่มการสั่นของฮาร์มอนิก
ตัวอย่างของการประยุกต์ใช้กระบวนการออสซิลเลเตอร์คือวงจรออสซิลเลเตอร์ที่ง่ายที่สุด
วงจรออสซิลเลเตอร์ (วงจรไฟฟ้า) — วงจรไฟฟ้าแบบพาสซีฟซึ่งการสั่นทางไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้กับความถี่ที่กำหนดโดยพารามิเตอร์ของวงจรเอง
วงจรออสซิลเลตที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยความจุ C และตัวเหนี่ยวนำ L ในกรณีที่ไม่มีอิทธิพลภายนอก ให้หน่วงการสั่นด้วยความถี่ εО = 1/2π√LC
แอมพลิจูดของการสั่นจะลดลงด้วยเช่น δT โดยที่ δ คือสัมประสิทธิ์การหน่วง ถ้า δ> = eO การสั่นแบบหน่วงในวงจรจะไม่เป็นระยะ
ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณภาพของวงจรการสั่นจะพิจารณาจากปัจจัยด้านคุณภาพ: Q = nf/δ... เมื่อแรงเป็นระยะภายนอกกระทำกับวงจรการสั่น การบังคับการสั่นจะเกิดขึ้นในนั้น แอมพลิจูดของการสั่นแบบบังคับจะเพิ่มขึ้นอย่างมากสำหรับวงจร Q สูง หากความถี่ของอิทธิพลจากภายนอกใกล้เคียงกับ eo (เรโซแนนซ์) วงจรสั่นเป็นหนึ่งในส่วนหลักในเครื่องขยายสัญญาณเรโซแนนซ์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ
ดูเพิ่มเติมในหัวข้อนี้: การประยุกต์ใช้เรโซแนนซ์แรงดันและเรโซแนนซ์กระแส