Применение резонанса и борьба с ним

1. Применение резонанса и борьба с ним

Выполнила ученица 11 «б» класса
Сорочинская Александра

2. Что такое резонанс?

Каждому инженеру знакомо явление резонанс. Без него бы не
было музыкальных инструментов, радиосвязи, а множество
природных явлений от космического до субатомного масштаба –
просто не имело бы места. Проявление резонанса не всегда
благоприятны: колебания могут достичь амплитуды, на которую
система не была расчитанна, что приведет к ее разрушению м
повреждению.
• Резона́нс — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных
колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего
воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам),
определяемым свойствами системы.
Эффективное разрушение Такомского моста в США в 1940г.
Произошло как раз из- за недемпфированного резонанса.
Резонанс часто оказывается причиной отказов электронных систем.
К счастью, частоты на которых возникает резонанс, можно
определить на этапе проектирования. Однако расчёт резонанса
значительно усложняется при протекании нелинейных процессов.
Когда магнитный поток в сердечнике(трансформатора)
• Превышает определенную величину, предсказать резонанс
становится гораздо сложнее. Такая ситуация часто
наблюдается при расчете трансформаторов напряжения
преобразующий высокое напряжение в низкое для
использования в целях измерений или защиты.

4. Такомский мост в США 1940 Г.

5. Применение резонанса

• Если какая-либо колебательная система находится под
действием внешней периодической силы, то может наступить
резонанс и связанное с ним резкое увеличение амплитуды
колебаний.
• Любое упругое тело, будь то мост, станина машины, ее вал,
корпус корабля, представляет собой колебательную систему и

характеризуется собственными частотами колебаний. При
работе двигателей нередко возникают периодические усилия,
связанные с движением частей двигателя (например, поршней)
или же с недостаточно точной центровкой их вращающихся
деталей (например, валов). Если частота периодических усилий
совпадает с частотой свободных колебаний, то возникает
резонанс. Амплитуда колебаний может возрасти настолько, что
возможна поломка машин, хотя напряжение в материале и не
превышает предела прочности при статических нагрузках. Дело в
том, что железо, сталь и другие материалы при переменных
нагрузках более или менее быстро теряют прочность, после чего
внезапно разрушаются.
• Во всех этих случаях принимаются
специальные меры, чтобы не допустить
наступления резонанса или ослабить его
действие. Для этого увеличивают трение в
системе или же добиваются, чтобы
амортизатор собственные частоты колебаний
не совпадали с частотой внешней силы.
Известны случаи, когда приходилось
перестраивать океанские лайнеры, чтобы
уменьшить вибрацию.
• При переходе через мост воинским частям
запрещается идти в ногу. Строевой шаг
приводит к периодическому воздействию на
мост. Если случайно частота этого воздействия
совпадет с собственной частотой колебаний
моста, то он может разрушиться.
• Это были примеры вредных последствий
резонанса. Но есть и полезные:

7. Полезные свойства резонанса

• На явлении резонанса основано устройство частотомера —
прибора для измерения частоты переменного тока.
Прибор состоит из набора упругих пластин. Пластины
закреплены на общей планке . Каждая пластина обладает
собственной частотой колебаний, зависящей от ее упругих
свойств, длины и массы.
• Собственные частоты колебаний пластин известны. Под
действием электромагнита планка, а с ней вместе все
пластины совершают вынужденные колебания. Но лишь та
пластина, собственная частота колебаний которой
совпадает с частотой колебаний планки, будет иметь
большую амплитуду колебаний.
• Это и позволяет определить частоту переменного тока.
Спасибо за
внимание!

Применение резонанса

До сих пор явление резонанса кажется бесполезным любопытством или, по крайней мере, неприятностью, которую следует избегать (особенно если резонанс серии вызывает короткое замыкание через наш источник переменного напряжения!). Однако, это не так. Резонанс является очень ценным свойством реактивных цепей переменного тока, используемых в различных приложениях.

Одно использование для резонанса — установить условие стабильной частоты в схемах, предназначенных для получения сигналов переменного тока. Обычно для этой цели используется параллельная (танковая) схема, при этом конденсатор и индуктор соединены друг с другом, обмениваясь энергией между собой. Подобно тому, как маятник может использоваться для стабилизации частоты колебаний часового механизма, можно использовать схему резервуара для стабилизации электрической частоты цепи переменного

генератора . Как отмечалось ранее, частота, заданная контуром резервуара, зависит исключительно от значений L и C, а не от величин напряжения или тока, присутствующих в колебаниях: (рисунок ниже )

Резонансная схема служит стабильным источником частоты.

Другое применение для резонанса — в приложениях, где желательны эффекты сильно увеличенного или уменьшенного импеданса на определенной частоте. Резонансный контур можно использовать для «блокировки» (с высоким полным сопротивлением) частоты или диапазона частот, действуя как своего рода «фильтр» частоты, чтобы выпрямить определенные частоты из смеси других. Фактически, эти конкретные схемы называются

фильтрами , и их конструкция сама по себе составляет дисциплину исследования: (рисунок ниже )

Резонансная схема служит фильтром.

По сути, именно так работают аналоговые схемы тюнера аналогового радиоприемника, чтобы отфильтровать или выбрать одну частоту станции из смеси различных сигналов радиостанции, перехваченных антенной.

• ОБЗОР:
• Резонанс может использоваться для поддержания колебаний цепи переменного тока на постоянной частоте, так же, как маятник может использоваться для поддержания постоянной скорости колебаний в механизме хронометража.
• Резонанс можно использовать для его импедансных свойств: либо резко увеличивая, либо уменьшая сопротивление для определенных частот. Схемы, предназначенные для экранирования определенных частот из смеси разных частот, называются фильтрами .

Применение резонанса и борьба с ним

Явление резонанса используется в музыкальных инструментах для усиления звука. Резонанс применяется во многих приборах, в том числе и измерительных. Его часто используют также, когда нужно сдвинуть с места что-нибудь тяжелое, например, застрявший автомобиль.

В таком случае выбирают частоту толчков так, чтобы она совпала с собственной частотой системы, в результате амплитуда колебаний возрастает и в конце концов становится настолько большой, что тело уже не возвращается в прежнее состояние.

Случается, что резонанс приводит даже к разрушению зданий и мостов. Опасно резонанс и при работе любых машин, у которых есть части, вращающимися и движущимися периодически (а такие части есть практически во всех машинах). Например, «разбалансировки» вала станка или двигателя проявляется в том, что при вращении вала возникает периодическая сила, действующая на основе механизма, а через нее — на здание. Если частота этой силы окажется близкой к собственной частоте здания, амплитуда колебаний здания может возрасти настолько, что это приведет к разрушениям.

Чтобы избежать нежелательных проявлений резонанса, действуют двумя способами:

1) «розузгоджують» частоты, совпадение которых может привести к резонансу. Для этого изменяют или частоту внешней силы, или собственную частоту системы;

2) увеличивают затухание колебаний, например, ставят двигатель на резиновую подкладку или пружины.

Вопрос к ученикам во время изложения нового материала

1. Что такое механическая энергия?

2. Что такое потенциальная и кинетическая энергии?

3. В каких точках траектории колеблющегося тело имеет только кинетическую энергию?

4. В какие моменты движения колеблющейся тело имеет лишь потенциальную энергию?

5. По какой причине затухают колебания?

6. Приведите примеры вынужденных колебаний.

7. Приведите примеры полезного использования резонанса.

8. В каких случаях необходимо избегать резонанса?

Лаборатории

Научные результаты:

• Синтезированы полностью меченные изотопами N15 и C13 белки человека, участвующие в репарации ДНК.
• Проведены исследования белково-нуклеиновых взаимодействий в системе репарации ДНК человека на ряде синтезированных изотопно-меченных С13 и N15 белков с помощью ЯМР-спектрометра высокого разрешения.
• Экспериментально и теоретически исследованы долгоживущие спиновые состояния, время жизни которых превышает характерное время релаксации.
• Развиты новые высокочувствительные методы исследования структуры и динамики биологически важных макромолекул.
• Разработаны методики создания спиновой гиперполяризации и переноса поляризации на избранные спины-мишени на основе метода ЯМР высокого разрешения с быстрым переключением магнитного поля.
• Разработаны методики для изучения быстропротекающих химических и биохимических процессов с участием биомакромолекул.
• Изучены механизмы важных каталитических и биокаталитических реакций, детектированы короткоживущие интермедиаты таких процессов.
• Разработаны методы усиления на несколько порядков сигналов ЯМР для гиперполяризованных контрастных агентов, полученных при использовании индуцированной параводородом поляризации ядер в гетерогенных каталитических процессах.

Внедрение результатов исследования:

Совокупное применение инструментария магнитно-резонансной спектроскопии и томографии в сочетании с новыми методами протеомного анализа использовано: для изучения посттрансляционных модификаций белков; для исследования быстропротекающих реакций с участием аминокислот, нуклеотидов, пептидов и белков; для фотодинамических и окислительных процессов при лечении катаракты, а также для определения молекулярных механизмов промышленно важных каталитических процессов и биокаталитических реакций.

Образование и переподготовка кадров:

Разработаны курсы лекций по ЯМР-спектроскопии, в том числе ЯМР-спектроскопии биомолекул.

Сотрудничество:

Утрехтский университет (Нидерланды): совместные научные публикации.

Применение адаптивной вейвлет-фильтрации для детектирования зашумленных сигналов ядерного квадрупольного резонанса

Применение адаптивной вейвлет-фильтрации для детектирования зашумленных сигналов ядерного квадрупольного резонанса

DOI

10.5922/2223-2095-2009-4-14

Страницы / Pages

71-80

Аннотация

Представлен новый подход к обработке зашумленного сигнала ядерного квадрупольного резонанса, содержащего радиочастотные помехи, с низким отношением сигнал/шум. Подход основан на предварительном статистическом анализе шумового сигнала по данным коэффициентов вейвлет-разложения и использовании адаптивно-порогой техники. Важным является автоматизированный выбор порога на основе параметров, характеризующих статистические свойства шума.

Список литературы

1. Latosinska J. N. Nuclear Quadrupole Resonance spectroscopy in studies of bio­logically active molecular systems — a review // Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2005. 38. Р. 577—587.

2. Miller J. B., Barrall G. A. Explosives Detection with Nuclear Quadrupole Reso­nance // American scientist. 2005. Vol. 93 (1). Р. 50.

3. King J. D., A. De Los Santos. Development and evaluation of magnetic resonance technologies, particular NMR, for detection of explosives. Appl. Magn. Reson. 2004.  25. Р. 535—565.

4. Cancino-De-Greiff H. F., Ramos-Garcia R., Lorenzo-Ginori J. V. Concepts in Mag­netic Resonance. 2002. Vol. 14(6). Р. 388—401.

5. He D. F., Tachiki M. Itozaki H. ¹⁴N nuclear quadrupole resonance of p-nitrotoluene using a high-Tc rf SQUID, Supercond. Sci. Technol. 2007. 20. Р. 232—234.

6. Мозжухин Г. В., Куприянова Г. С. и др. Детектирование сигналов импульсно­го квадрупольного резонанса в условиях сильных помех // Вестник Российско­го государственного университета им. И. Канта. 2007. Вып. 3. С. 54.

7. Куприянова Г. С., Мозжухин Г. В. и др. Методы обработки сигналов магнит­ного резонанса в системах диагностики материалов в условиях технологиче­ских помех // Магнитный резонанса и его приложения. 5-я зимняя молодеж­ная школа-конференция. 1—5 декабря 2008. Санкт-Петербург. 2008. А-183.

8. Chang S. G., Yu B. et al. Spatially adaptive wavelet thresholding with context modeling for image denoising // IEEE Trans. ImageProcessing. Sept. 2000. Vol. 9. P. 1522—1531.

9. Дьяконов В. П. MATLAB 6.5 SP1/7 +Simulink 5/6. Обработка сигналов и проектирование фильтров.  М., 2005.

10. Chipman H. A., Kolaczyk E. D., McCulloch R. E. Adaptive Bayesian wavelet shrinkage // J. Amer. Statist. Assoc. 1997. Vol. 92, № 440. P. 1413—1421.

11. Кобзарь Ф. И. Прикладная математическая статистика. М., 2006.

Чем МРТ отличается от КТ и какая процедура лучше?

На сегодняшний день магнитно-резонансная томография и компьютерная томография ― наиболее информативные и высокоточные методы инструментальной диагностики. Они создают послойное трехмерное изображение внутренних органов и позволяют делать достоверные заключения о процессах, протекающих в организме пациента.

Мельчайшие нарушения в тканях будут отражены на снимке и позволят быстро поставить точный диагноз. При этом МРТ и КТ принципиально различаются как в случаях применениях, так и в методах сканирования.

Основные отличия КТ от МРТ

Обе методики визуализируют патологии организма, но если МРТ дает информацию о состоянии мягких тканей, то КТ в большей степени применяется для оценки здоровья костей и других твердых тканей. Ключевые различия МРТ и КТ очевидны, когда понятны принцип действия аппаратов, природа излучения и показания к назначению.

Принцип действия: метод сканирования

Основная разница между исследованиями заключается в методе сканирования:

• В компьютерном томографе применяются рентгеновские лучи, которые проходят через мягкие ткани и отображают плотные структуры. Таким образом, создаются высокоинформативные точные трехмерные послойные изображения. Лучевая нагрузка при проведении компьютерной томографии существенно ниже, чем при выполнении рентгеновского снимка.
• При магнитно-резонансной томографии также создается точное трехмерное послойное изображение органов и тканей, но за счет резонанса атомов водорода в организме человека на магнитное поле, создаваемое томографом.

Показания к назначению МРТ и КТ

Магнитно-резонансная томография применяется для обследования сосудов, мягких тканей, внутренних органов, головного мозга, нервной системы и лимфатических узлов.

Компьютерная томография помогает обнаружить структурные изменения тканей. В таблице мы приводим список некоторых заболеваний, при которых назначаются эти методы диагностики.

Показания для назначения МРТ	Показания для назначения КТ
грыжа межпозвоночного диска; протрузия; остеохондроз; опухоли и воспалительные процессы головного мозга; рассеянный склероз; инсульт; аневризмы; панкреатит; холецистит; невриты; тромбоз; тромбоэмболия; атеросклероз; водянка головного мозга или брюшной полости; болезни связок и хрящей; застой желчи; абсцессы и флегмоны; грыжи и т.д.	повреждения костей или позвоночника; гематомы и внутренние кровотечения; остеопороз; сколиоз; пневмония; хронический бронхит; астма; туберкулез; онкологические заболевания; новообразования щитовидной железы; аденома; аневризмы; заболевания желудка и кишечника; атеросклероз; мочекаменная болезнь.

Противопоказания к применению МРТ и КТ

Существует ряд противопоказаний к проведению диагностических обследований методами МРТ и КТ. Хотя доза облучения при КТ ничтожно мала, обследование проводят не чаще одного раза в шесть месяцев. Из этого правила могут быть исключения, при жизненной необходимости период между обследованиями может быть сокращен по решению врача.

Беременные и кормящие женщины не подлежат диагностике методом КТ из-за негативного воздействия облучения на плод. Пациентам с психическими отклонениями и клаустрофобией также не рекомендуется этот вид обследования из-за особенностей процесса проведения диагностики.

Противопоказания к МРТ	Противопоказания к КТ
Беременность	Беременность
Кардиостимулятор	Период грудного вскармливания
Слуховой аппарат	Декомпенсированный сахарный диабет
Инсулиновая помпа	Тяжелые болезни сердца
Несъемные зубные протезы, коронки, мосты	Почечная недостаточность
Металлопротезы и осколки	Миелома и плазмоклеточная дискразия
Кава-фильтр

При проведении МРТ и КТ пациент должен лежать и не двигаться. Поэтому дети и люди, по состоянию здоровья неспособные лежать без движения в процессе проведения диагностики, а также боящиеся замкнутых пространств пациенты, проходят обследование под наркозом или седацией.

Как проходит процедура КТ и МРТ?

Ожидание диагностики МРТ и КТ по назначению врача в государственном учреждении здравоохранения в среднем длится месяц. И только экстренные показания (угроза жизни) являются основанием для выполнения обследования вне очереди. В медицинском центре «Адмиралтейские верфи» при наличии назначения врача пройти диагностику на КТ и МРТ можно в день записи.

Обследование на томографе проходит лежа. Врач помогает пациенту разместиться на столе аппарата и выходит из помещения. Исследование занимает от 15 до 20 минут на КТ и от 10 минут до часа на МРТ. Выполнив серию снимков, пациента отпускают. Через полчаса – час ему выдается протокол обследования.

При проведении диагностики с контрастом используется болюсное введение. В нужный момент автоматический инъектор внутривенно вводит контраст пациенту. Использование контраста позволяет создать более детальную картину. Это требуется, когда обычного обследования недостаточно для постановки или уточнения диагноза.

Преимущества обследования в медицинском центре «Адмиралтейские верфи»

Многие пациенты сталкиваются с тем, что на УЗИ при выявлении или подозрении на патологию дальнейшее обследование методами КТ или МРТ откладывается на несколько дней или недель.

Если вам требуется пройти обследование оперативно, обращайтесь в отделение инструментальных методов диагностики медицинского центра «Адмиралтейские верфи». Для ускорения и оптимизации алгоритма обследования пациентов мы объединили отделение функциональной и лучевой диагностики.

Для проведения дополнительных исследований нашим пациентам не нужно перезаписываться на последующие даты. Расписание специалистов клиники построено таким образом, что при необходимости мы можем провести дообследование сразу же.

В каждом конкретном случае, решение о выборе того или иного метода диагностики принимает врач: именно он решает, что лучше – МРТ или КТ. Специалисты медицинского центра «Адмиралтейские верфи» ответят на ваши вопросы и подберут адекватный метод диагностики. Для этого позвоните по номеру телефона, указанному на сайте, или оставьте заявку в форме обратной связи. Давайте заботиться о вашем здоровье вместе!

Резонанс шагового двигателя — статья

Шаговым двигателям свойственен нежелательный эффект, называемый резонансом. Эффект проявляется в виде внезапного падения момента на некоторых скоростях. Это может привести к пропуску шагов и потере синхронности. Эффект проявляется в том случае, если частота шагов совпадает с собственной резонансной частотой ротора двигателя.

Когда двигатель совершает шаг, ротор не сразу устанавливается в новую позицию, а совершает затухающие колебания. Дело в том, что систему ротор – магнитное поле – статор можно рассматривать как пружинный маятник, частота колебаний которого зависит от момента инерции ротора (плюс нагрузки) и величины магнитного поля. Ввиду сложной конфигурации магнитного поля, резонансная частота ротора зависит от амплитуды колебаний. При уменьшении амплитуды частота растет, приближаясь к малоамплитудной частоте, которая более просто вычисляется количественно. Эта частота зависит от угла шага и от отношения момента удержания к моменту инерции ротора. Больший момент удержания и меньший момент инерции приводят к увеличению резонансной частоты.

Резонансная частота вычисляется по формуле:

F₀ = (N*T_H/(J_R+J_L))^0.5/4*pi,

где F₀ – резонансная частота,
N – число полных шагов на оборот,
T_H – момент удержания для используемого способа управления и тока фаз,
J_R – момент инерции ротора,
J_L – момент инерции нагрузки.

Необходимо заметить, что резонансную частоту определяет момент инерции собственно ротора двигателя плюс момент инерции нагрузки, подключенной к валу двигателя. Поэтому резонансная частота ротора ненагруженного двигателя, которая иногда приводится среди параметров, имеет маленькую практическую ценность, так как любая нагрузка, подсоединенная к двигателю, изменит эту частоту.

На практике эффект резонанса приводит к трудностям при работе на частоте, близкой к резонансной. Момент на частоте резонанса равен нулю и без принятия специальных мер шаговый двигатель не может при разгоне пройти резонансную частоту. В любом случае, явление резонанса способно существенно ухудшить точностные характеристики привода.

В системах с низким демпфированием существует опасность потери шагов или повышения шума, когда двигатель работает вблизи резонансной частоты. В некоторых случаях проблемы могут возникать и на гармониках частоты основного резонанса.

Когда используется не микрошаговый режим, основной причиной появления колебаний является прерывистое вращение ротора. При осуществлении шага ротору толчком сообщается некоторая энергия. Этот толчок возбуждает колебания. Энергия, которая сообщается ротору в полушаговом режиме, составляет около 30% от энергии полного шага. Поэтому в полушаговом режиме амплитуда колебаний существенно меньше. В микрошаговом режиме с шагом 1/32 основного при каждом микрошаге сообщается всего около 0.1% от энергии полного шага. Поэтому в микрошаговом режиме явление резонанса практически незаметно.

Для борьбы с резонансом можно использовать различные методы. Например, применение эластичных материалов при выполнении механических муфт связи с нагрузкой. Эластичный материал способствует поглощению энергии в резонансной системе, что приводит к затуханию паразитных колебаний. Другим способом является применение вязкого трения. Выпускаются специальные демпферы, где внутри полого цилиндра, заполненного вяДля борьбы с резонансом можно использовать различные методы. Например, применение эластичных материалов при выполнении механических муфт связи с нагрузкой. Эластичный материал способствует поглощению энергии в резонансной системе, что приводит к затуханию паразитных колебаний. Другим способом является применение вязкого трения. Выпускаются специальные демпферы, где внутри полого цилиндра, заполненного вязкой кремнийорганической смазкой, может вращаться металлический диск. При вращении этой системы с ускорением диск испытывает вязкое трение, что эффективно демпфирует систему.

Существуют электрические методы борьбы с резонансом. Колеблющийся ротор приводит к возникновению в обмотках статора ЭДС. Если закоротить обмотки, которые на данном шаге не используются, это приведет к демпфированию резонанса.

И, наконец, существуют методы борьбы с резонансом на уровне алгоритма работы драйвера. Например, можно использовать тот факт, что при работе с двумя включенными фазами резонансная частота примерно на 20% выше, чем с одной включенной фазой. Если резонансная частота точно известна, то ее можно проходить, меняя режим работы.

Если это возможно, при старте и остановке нужно использовать частоты выше резонансной. Увеличение момента инерции системы ротор-нагрузка уменьшает резонансную частоту.

Самой эффективной мерой для борьбы с резонансом является применение микрошагового режима.

Резонанс

в цепи переменного тока — University Physics Volume 2

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

• Определите пиковую резонансную угловую частоту переменного тока для цепи RLC
• Объясните ширину кривой зависимости средней мощности от угловой частоты и ее значение, используя такие термины, как полоса пропускания и коэффициент качества

В последовательной цепи RLC (рисунок), амплитуда тока, из (рисунок),

Если мы можем изменять частоту генератора переменного тока, сохраняя при этом постоянную амплитуду его выходного напряжения, то ток изменится соответствующим образом.График зависимости показан на (Рисунок).

На резонансной частоте цепи RLC амплитуда тока находится на максимальном значении.

В «Колебаниях» мы встретили похожий график, на котором амплитуда затухающего гармонического осциллятора была построена в зависимости от угловой частоты синусоидальной движущей силы (см. «Принудительные колебания»). Это сходство — больше, чем просто совпадение, как было показано ранее применением правила петли Кирхгофа к схеме (рисунок).Это дает

или

, где мы заменили dq (t) / dt на и (t). Сравнение (Рисунок) и, из «Колебаний», «Затухающие колебания» для затухающего гармонического движения ясно демонстрирует, что управляемая последовательная цепь RLC является электрическим аналогом управляемого затухающего гармонического генератора.

Резонансная частота цепи RLC — это частота, на которой амплитуда тока является максимальной, и цепь будет колебаться, если не будет управляться источником напряжения.При осмотре это соответствует угловой частоте, при которой импеданс Z на (Рисунок) является минимальным, или когда

и

Это резонансная угловая частота контура. Подставляя в (Рисунок), (Рисунок) и (Рисунок), мы находим, что при резонансе

Следовательно, в резонансе цепь RLC является чисто резистивной, с приложенной ЭДС и током в фазе.

Что происходит с мощностью при резонансе? (Рисунок) показывает, как средняя мощность, передаваемая от генератора переменного тока комбинации RLC , изменяется в зависимости от частоты.Кроме того, достигает максимума, когда значение Z , которое зависит от частоты, является минимальным, то есть когда Таким образом, при резонансе средняя выходная мощность источника в последовательной цепи RLC является максимальной. Из (Рисунок) это максимум

(рисунок) — типичный график зависимости максимальной выходной мощности. Ширина полосы резонансного пика определяется как диапазон угловых частот, в котором средняя мощность превышает половину максимального значения. Резкость пика описывается безразмерной величиной, известной как добротность Q схема.По определению

где — резонансная угловая частота. Высокое значение Q указывает на резкий пик резонанса. Мы можем дать Q по параметрам схемы как

Как и ток, средняя мощность, передаваемая от генератора переменного тока к цепи RLC , достигает пика на резонансной частоте.

Резонансные цепи обычно используются для пропуска или отклонения выбранных частотных диапазонов. Это делается путем регулировки значения одного из элементов и, следовательно, «настройки» цепи на определенную резонансную частоту.Например, в радиоприемнике приемник настраивается на желаемую станцию ​​путем регулировки резонансной частоты его схемы в соответствии с частотой станции. Если схема настройки имеет высокое значение Q , она будет иметь небольшую полосу пропускания, поэтому сигналы от других станций на частотах, даже немного отличающихся от резонансной частоты, сталкиваются с высоким импедансом и не проходят через схему. Сотовые телефоны работают аналогичным образом, передавая сигналы с частотой около 1 ГГц, которые настраиваются цепью индуктивности и конденсатора.Одним из наиболее распространенных применений конденсаторов является их использование в цепях синхронизации переменного тока, основанное на достижении резонансной частоты. Металлоискатель также использует сдвиг резонансной частоты при обнаружении металлов ((Рисунок)).

Когда металлоискатель приближается к куску металла, самоиндукция одной из его катушек изменяется. Это вызывает сдвиг резонансной частоты цепи, содержащей катушку. Этот сдвиг фиксируется схемой и передается дайверу через наушники.(кредит: модификация работы Эрика Липпмана, ВМС США)

Резонанс в цепи серии RLC (a) Какова резонансная частота цепи (рисунок)? (b) Если генератор переменного тока настроен на эту частоту без изменения амплитуды выходного напряжения, какова амплитуда тока?

Стратегия

Резонансная частота для цепи RLC рассчитывается по (рисунок), которая получается из баланса между реактивными сопротивлениями конденсатора и катушки индуктивности. {- 3} \ phantom {\ rule {0.{2} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {Hz} \ text {.} \ Hfill \ end {array} *** Сообщение об ошибке: В преамбуле выравнивания вставлен пропущенный #. начальный текст: $ \ begin {array} {} Не указан $ вставлен. начальный текст: $ \ begin {array} {} \\ \\ \ hfill {f} _ Не указан $ вставлен. начальный текст: $ \ begin {array} {} \\ \\ \ hfill {f} _ {0} & Вкладка «Дополнительное выравнивание» изменена на \ cr. начальный текст: $ \ begin {array} {} \\ \\ \ hfill {f} _ {0} & Не указан $ вставлен. начальный текст: … ay} {} \\ \\ \ hfill {f} _ {0} & = \ frac {1} {2 \ pi} Extra}, или забытый $.начальный текст: … ay} {} \\ \\ \ hfill {f} _ {0} & = \ frac {1} {2 \ pi} Ошибка пакета inputenc: символ Юникода × (U + 00D7) начальный текст: … \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {F} \ right)} Ошибка пакета inputenc: символ Юникода × (U + 00D7) начальный текст: … \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {F} \ right)} Отсутствует} вставлено. начальный текст: … le {0.2em} {0ex}} \ text {F} \ right)}} \ hfill \\ &

В резонансе полное сопротивление цепи чисто резистивное, а амплитуда тока составляет

Значение Если бы цепь не была настроена на резонансную частоту, нам потребовалось бы полное сопротивление всей цепи для расчета тока.

Проверьте свое понимание Что происходит с резонансной частотой последовательной цепи RLC , когда следующие величины увеличиваются в 4 раза: (а) емкость, (б) самоиндукция и (в) сопротивление?

а. вдвое; б. вдвое; c. тот же

Проверьте свое понимание Резонансная угловая частота цепи серии RLC равна. Источник переменного тока, работающий на этой частоте, передает в цепь среднюю мощность в.Сопротивление цепи: Напишите выражение для ЭДС источника.

Сводка

• На резонансной частоте индуктивное реактивное сопротивление равно емкостному реактивному сопротивлению.
• График зависимости средней мощности от угловой частоты для цепи RLC имеет пик, расположенный на резонансной частоте; резкость или ширина пика называется полосой пропускания.
• Полоса пропускания связана с безразмерной величиной, называемой коэффициентом качества.Высокое значение добротности — это острый или узкий пик.

Проблемы

(a) Рассчитайте резонансную угловую частоту последовательной цепи RLC , для которой, и (b) Если R изменится на, что произойдет с резонансной угловой частотой?

Резонансная частота последовательной цепи RLC равна. Если самоиндукция в цепи составляет 5,0 мГн, какова ее емкость?

(a) Какова резонансная частота цепи серии RLC с, и? (б) Какое сопротивление цепи при резонансе?

Для последовательной цепи RLC ,, и (a) Если к цепи подключен источник переменного тока переменной частоты, на какой частоте максимальная мощность рассеивается в резисторе? б) Каков коэффициент качества схемы?

Источник переменного тока с амплитудой напряжения 100 В и переменной частотой f управляет последовательной цепью RLC с, и (a) График зависимости тока через резистор от частоты f .(b) Используйте график, чтобы определить резонансную частоту контура.

(a) Какова резонансная частота последовательно соединенных резистора, конденсатора и катушки индуктивности, если, и? (b) Если эта комбинация подключена к источнику 100 В, работающему на резонансной частоте, какова выходная мощность источника? (c) Что такое Q схемы? (d) Какова полоса пропускания цепи?

а. 50 Гц; б. 50 Вт; c. 6,32; d. 50 рад / с

Предположим, катушка имеет собственную индуктивность 20.0 H и сопротивление. Какая (а) емкость и (б) сопротивление должны быть соединены последовательно с катушкой, чтобы создать цепь с резонансной частотой 100 Гц и Q равной 10?

Генератор переменного тока подключен к устройству, внутренние схемы которого неизвестны. Мы знаем только ток и напряжение вне устройства, как показано ниже. Что вы можете сделать на основании предоставленной информации об электрической природе устройства и его потребляемой мощности?

Реактивное сопротивление конденсатора больше, чем реактивное сопротивление катушки индуктивности, потому что ток опережает напряжение.Потребляемая мощность 30 Вт.

Глоссарий

полоса пропускания

диапазон угловых частот, в которых средняя мощность больше половины максимального значения средней мощности

добротность

безразмерная величина, описывающая резкость пика полосы пропускания; высокая добротность — острый или узкий резонансный пик

резонансная частота

частота, при которой амплитуда тока максимальна, и цепь будет колебаться, если не будет управляться источником напряжения

(PDF) Применение резонансного анализа к сетям переменного и постоянного тока

«Список запланированных проектов HVDC подготовлен для HVDC и гибкого

Подкомитета по передаче переменного тока

Комитета по передаче IEEE и

Комитета по распределению», 2013 [онлайн].Доступно: http: //www.ece.

uidaho.edu/hvdcfacts/Projects/HVDCProjectsListing2013-planned.pdf

К. Аморнвипас и Л. Хофманн, «Резонансный анализ передачи.

Система

: опыт Германии», Общее собрание энергетического и энергетического общества

, 2010 г. IEEE, стр. 1-8, июль 2010 г.

О. Галланд, Д. Леу, В. Бернер, П. Фавр-Перрод, «Резонансный анализ системы электропередачи

и возможные последствия ее подземного строительства

», »В Международной конференции по проблемам дерегулируемого рынка электроэнергии

в Юго-Восточной Европе DEMSEE, Будапешт,

Венгрия, 2015.

Э. Ача и М. Мадригал, Гармоники энергосистем: Компьютер

Моделирование и анализ, Нью-Йорк, Вили, 2001.

Дж. К. Дас, Анализ энергосистемы: поток нагрузки короткого замыкания и

гармоник. Второе издание, Нью-Йорк: CRC Press, Taylor & Francis

Group, 2012.

Р.А. Ривас, «Раздел 9: Воздушные линии передачи и подземные кабели

» в Справочнике по расчетам электроэнергии, третье издание,

New Йорк, McGraw-Hill Companies, 2001, стр.9,1 — 9,33.

Б. Юришич, И. Углесич, А. Шемард и Ф. Паладиан, «Трудности моделирования высокочастотных трансформаторов

», Science Direct Electric Power

Systems Research, vol. 138, стр. 25–32, 2016.

Т.А. Пападопулос, А.И. Хрисохос, А.И. Ноусдилис и Г.К.

Папагианнис, «Упрощенное моделирование распределительных трансформаторов

на основе измерений с использованием передаточных функций», Science Direct

Electric Power Systems Research, т.121, стр. 77-88, 2015.

Т. Нода, Х. Накамото и С. Йокояма, «Точное моделирование распределительных трансформаторов типа core-

для исследования электромагнитных переходных процессов»,

IEEE Trans. Электроснабжение, т. 17, pp. 969-976, 2002.

A. Holdyk, B. Gustavsen, I. Arana и J. Holboell, «Wideband

Моделирование силовых трансформаторов с использованием коммерческого оборудования sFRA»,

IEEE Trans. Электроснабжение, т. 29, pp. 1446-1453, 2014.

A.Каталиотти, В. Косентино, Д. Ди Кара и Дж. Тине, «Маслонаполненные MV / LV

Поведение силового трансформатора в узкополосных системах связи

», IEEE Trans. Контрольно-измерительные приборы и

Измерение, т. 61, pp. 2642-2652, 2012.

Б. Густавсен, «Исследование резонансных перенапряжений трансформатора, вызванных высокочастотным взаимодействием кабеля

с трансформатором», IEEE Trans. Мощность

Поставка, т. 25. С. 770-779, 2010.

D.Филипович-Грчич, Б. Филипович-Грчич и И. Углешич, «Высокочастотная модель силового трансформатора

, основанная на измерениях частотной характеристики

», IEEE Trans. Электроснабжение, т. 30, стр. 34-42, 2015.

Б. Густавсен, «Широкополосное моделирование силовых трансформаторов», IEEE

Trans. Электроснабжение, т. 19, pp. 414-422, 2004.

Бьеркан Э. «Высокочастотное моделирование силовых трансформаторов», факультет информационных технологий

, к.Докторская диссертация, избранный отдел. Eng.,

Norwegian Univ. of Science and Technology, Trondheim, 2005.

CJ Kikkert, «Частотная модель ПЛК трехфазного распределительного трансформатора

», в Третьей международной конференции IEEE по интеллектуальным сетям

Communications, Тайнань, 2012.

Рабочая группа B4 .46 СИГРЭ, «Преобразователь источника напряжения (VSC)

HVDC для передачи энергии — экономические аспекты и сравнение

с другими технологиями переменного и постоянного тока», СИГРЭ, 2012.

Дж. Сан, «Критерий стабильности на основе импеданса для инверторов

, подключенных к сети», IEEE Trans. Силовая электроника, т. 26, pp. 3075-3078,

2011.

A. Hammad, G. Koeppl и S. Laederach, «Гармоническое напряжение

, усиление

в распределительной сети из-за резонанса передачи

импеданса на передачу сверхвысокого напряжения», в CIRED 2005 — 18-я

Международная конференция и выставка по распределению электроэнергии,

Турин, Италия, 2005, стр.1-5.

З. Ду, Л. М. Толберт и Дж. Н. Чиассон, «Активное подавление гармоник

для многоуровневых преобразователей», IEEE Trans. по силовой электронике, т. 21,

pp. 459-469, 2006.

Э. Твайнинг и Д. Г. Холмс, «Регулирование сетевого тока трехфазного инвертора источника напряжения

с входным фильтром LCL», IEEE Trans. на Power

Электроника, т. 18, pp. 888-895, 2003.

W. Xu, Z. Huang, Y. Cui и H. Wang, «Анализ в режиме гармонического резонанса

», IEEE Trans.Электроснабжение, т. 20, pp. 1182-1190, 2005.

XI. БИОГРАФИИ

Ольга Галланд (M’2017) получила степень магистра наук. в

Электроэнергетика в 2012 году из Королевского

Технологического института (KTH), Стокгольм, Швеция

, где она специализировалась на оптимальной диспетчеризации и

ценообразовании в либерализованных энергосистемах. С 2014 года она

работает научным сотрудником в Прикладном университете

наук и искусств Западной Швейцарии, Фрибург.

Основное направление ее исследований — анализ проблем резонанса

в электроэнергетических системах и моделирование энергосистем

.

Лоик Эггеншвилер получил степень магистра наук. в

Промышленных технологиях, специализация в области

энергии, в 2016 году из Прикладного университета

наук и искусств Западной Швейцарии. Он присоединился к

Западного университета прикладных наук

Швейцария, Фрибург в качестве научного сотрудника в

2013.В настоящее время он работает над моделированием сетевого резонанса

.

Родольфо Орта получил степень магистра наук. Кандидат технических наук,

Industrial Technologies Orientation, Лозанна,

, Швейцария, в 2015 году. С 2015 года он был

научным сотрудником Департамента энергетики

Электроника и приводы Прикладного университета

Sciences Western Switzerland, Sion. Его исследовательские интересы

включают моделирование и разработку (Design

& Control) систем силовой электроники для преобразования энергии

.

Вальтер Саттингер (M’2008) получил высшее образование в 1988 г., а

получил степень доктора технических наук. в 1995 из Univ. of

Stuttgart. После восьми лет работы в консалтинговом отделении DIgSILENT

он присоединился к ETRANS / Swissgrid в

2003. В швейцарском операторе системы передачи

он работает инженером проекта на интерфейсе

между планированием и эксплуатацией, и он

отвечает за реализация концепции

повышения безопасности системы.

Патрик Фавр-Перрод (M’2000) окончил в 2003 году

и получил докторскую степень. в 2008 году из ETH Zurich,

, Швейцария. Он получил степень магистра делового администрирования в Манчестерском университете

в 2013 году. Он работал

на различных отраслевых должностях в области

исследований и разработок энергетических систем и развития бизнеса. В

2013 он поступил в Университет прикладных наук

Западной Швейцарии в качестве профессора электротехники

.Его обучение и исследования находятся в области

проектирования и эксплуатации энергетических систем.

Доминик Рогго получил степень магистра наук. в

Электротехника в 1990 году в ETH Zurich,

, Швейцария. Он первым разработал вспомогательные преобразователи

для ABB Transportation Ltd и силовое оборудование для испытаний полупроводников

для LEMSYS.

В период с 1999 по 2007 год он отвечал за разработку

сенсоров LEM в Финляндии.

Он присоединился к Университету прикладных наук

Западной Швейцарии, Сион в 2008 году в должности доцента

профессора силовой электроники. Его исследовательская деятельность

сосредоточена на интеграции возобновляемых источников энергии и накопителей в распределительную сеть

, обеспечении качества электроэнергии и ЭМС в связи с приложениями интеллектуальных сетей

.

Страница 8 из 8 Транзакции IEEE PES при поставке электроэнергии

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

11

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

000

000 30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

45

0005

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59 9 0005

60

О применении метода высокочастотного резонанса в анализе пламенной ионизации

Преимущества и недостатки h.f. Обсуждается сравнение резонансного метода с методами микроволнового поглощения. В частности, возможности ВЧ. Можно отметить резонансный метод обнаружения более тяжелых ионов. Кроме того, этот метод в целом более чувствителен к обнаружению электронов, чем микроволновый метод.

Дан подробный теоретический анализ, чтобы понять поведение резонансного контура, содержащего конденсатор с параллельными пластинами с пламенем в качестве диэлектрика.

В этом анализе вводятся два безразмерных параметра, оба являются функциями (а) действительной и мнимой частей комплексной проводимости в пламени, и (б) отношения между толщиной пламени и межплитным расстоянием параллельной пластинчатый конденсатор.При определенных условиях эти параметры позволяют нам откалибровать резонансный контур с точки зрения электрических свойств пламени, не зная точно значений элементов контура. Если концентрация более тяжелых ионов превышает концентрацию электронов, кажется возможным определить среднюю частоту столкновений ионов, варьируя частоту поля.

В экспериментальной работе, описанной здесь, концентрация электронов (как функция концентрации щелочного металла, введенного в пламя) была получена из сдвига резонансной частоты, а также из демпфирования контура.Результаты обоих методов согласуются друг с другом. Нижний предел обнаружения электронов путем измерения ширины полосы частот оказался равным 3 × 10 ¹⁴ электронов / м ³ .

Из комбинированного в. и дополнительных оптических измерений была обнаружена частота столкновений электронов около 8 × 10 ¹⁰ сек ^-1 .

Было отмечено расхождение между степенью ионизации, обнаруженной экспериментально для нескольких щелочных элементов, и той, которая предсказывалась формулой Саха при измеренной температуре пламени.

Влияние резонанса и резонансной частоты в звуковом дизайне

Практически все инженеры знакомы с концепцией резонанса и ее многочисленными последствиями при проектировании системы. Электрический, механический или смешанный резонанс может быть использован для обеспечения преимуществ конструкции или может быть вредным и отрицательно повлиять на общую производительность. В этом блоге будет представлен обзор проблем, связанных с резонансом, включая резонансную частоту, факторы, влияющие на резонанс в аудиоустройствах, как использовать кривую частотной характеристики, а также проблемы, связанные с саморезонансом в зуммерах и динамиках.

Что такое резонанс и резонансная частота?

Резонанс возникает, когда физический объект или электронная схема поглощает энергию от начального смещения или источника, а затем поддерживает возникающие механические или электрические колебания без дополнительной силы или энергии, действующей на него. Частота, на которой возникает эта вибрация, известна как резонансная частота, обозначенная F0.

Примеры резонанса

Резонанс — это физическое явление, которое проявляется во многих формах и может происходить в любом месте частотного спектра от низких звуковых частот до радиочастотных частот на уровне ГГц.Вот лишь несколько примеров резонанса на практике:

• Детские качели представляют собой резонансный маятник, частота которого определяется длиной его веревки.
• В некоторых лазерах используется резонанс, основанный на отражениях между противоположными зеркальными поверхностями.
• В механических системах машина может чрезмерно трястись и вибрировать на своей резонансной частоте, когда скорость ее двигателя увеличивается от более низких до более высоких оборотов.
• В электронике стимулированный LC-фильтр будет резонировать как настроенный контур резервуара, чтобы установить рабочую частоту.
• Пьезоэлектрический кварцевый генератор, обеспечивающий синхронизацию системы или синтезатора, является примером электромеханического резонанса.
• Громкоговоритель будет иметь резонансную частоту, на которой он наиболее эффективно преобразовывает входную электрическую мощность в выходную мощность звука.

Как и многие системные атрибуты, резонанс может быть хорошим и использоваться, чтобы подчеркнуть желаемый атрибут или проблему, которую необходимо контролировать и даже подавлять. Он обеспечивает выполнение основных функций контуров резервуаров LC и кварцевых генераторов, но может вызвать самоуничтожение оборудования.Для аудиоисточников, таких как зуммеры или динамики, он максимизирует звуковое давление, но также может способствовать возникновению нежелательных гармоник, которые иногда создают раздражающее жужжание и дребезжание корпуса или окружающих предметов.

Резонансные частоты аудиокомпонентов

Механический резонанс зависит от веса и жесткости, которые соединяют вместе различные массы. В случае стандартного динамика рассматриваемой массой будет диффузор (или диафрагма), а жесткость будет зависеть от гибкости подвески, которая соединяет диффузор с рамой.Однако существует множество способов изготовления динамиков, а используемые материалы и способ их монтажа позволяют каждому типу динамиков воспроизводить разные резонансные частоты.

Стандартная конструкция динамика

Как уже упоминалось, стандартные динамики имеют диффузор, соединенный с рамой через подвеску. К задней части конуса прикреплен магнит электромагнита, который влияет на вес. В зависимости от материала, используемого для конуса, толщины подвески и размера электромагнита, резонансная частота будет изменяться.Как правило, более легкие, но более жесткие материалы и более гибкие подвески дают более высокие резонансные частоты. По этой причине высокочастотные твитеры имеют небольшие размеры, а значит, легкие и, как правило, имеют жесткие лавсановые диффузоры и очень гибкие подвески. Обычно, изменяя эти факторы, стандартные динамики имеют частотный диапазон где-то между 20 Гц и 20 000 Гц.

Зуммеры с магнитным преобразователем — это еще одно аудиоустройство, но они отделяют приводной механизм от звукового механизма иначе, чем стандартный динамик.Диафрагма легче и жестче крепится к раме, что увеличивает их нормальный частотный диапазон, а также уменьшает их диапазон. Зуммеры с магнитными преобразователями обычно издают звук в диапазоне 2-3 кГц и не требуют такого большого тока, как стандартный динамик с тем же уровнем звукового давления.

Типичная конструкция магнитного зуммера

Наконец, пьезоэлектрические преобразователи — это третий способ генерации звука. Они используют пьезоэлектрический эффект, используя переменное электрическое поле, заставляющее материал изгибаться сначала в одну, а затем в другую сторону.Пьезо материалы обычно довольно жесткие, а детали, используемые в пьезоэлектрических преобразователях, довольно маленькие и тонкие. Из-за этого, как и зуммеры магнитных преобразователей, они производят высокочастотный шум, обычно от 1 до 5 кГц, с узким частотным диапазоном. Они даже более эффективны, чем магнитные зуммеры, поскольку обычно производят даже более высокий уровень звукового давления, чем магнитные зуммеры с той же силой тока.

Типовая конструкция пьезоэлектрического зуммера

Считывание резонанса на кривых частотной характеристики

Хотя можно запустить тесты для определения резонансной частоты аудиоустройства, обычно в этом нет необходимости.Большинство производителей предоставляют график зависимости звукового давления от частоты в таблице данных, который показывает резонансную частоту вместе с общей частотной характеристикой. Однако производители не могут учесть какие-либо изменения в этой спецификации резонансной частоты из-за монтажа, размера корпуса, конструкции и материала, используемого для интеграции аудиоустройства в общую систему. Несмотря на это, они являются полезным ресурсом, который может послужить отправной точкой для выбора и дизайна.

Ниже приведен пример графика частотной характеристики зуммера магнитного преобразователя CMT-4023S-SMT-TR.В его техническом описании указана резонансная частота 4000 Гц, которая четко обозначена пиком на диаграмме частотной характеристики.

Кривая АЧХ для зуммера магнитного преобразователя CMT-4023S-SMT-TR

Звуковые индикаторы, использующие либо магнитную, либо пьезоэлектрическую технологию, также являются опцией. Благодаря встроенной схеме привода эти устройства с внутренним приводом не нуждаются в графике частотной характеристики, поскольку они работают на фиксированной номинальной частоте. Они предназначены для максимального увеличения звукового давления в этом частотном окне и упрощения проблем с резонансом.

В качестве другого примера, динамик CSS-10246-108 перечисляет резонансную частоту 200 Гц ± 40 Гц в своем техническом описании, но его график частотной характеристики также показывает еще один резонансный всплеск примерно на 3,5 кГц, а также резонансную зону примерно от 200 Гц. до 3,5 кГц.

Кривая частотной характеристики динамика CSS-10246-108

В целом, каждое аудиоустройство будет иметь частоты, на которых оно будет усиливать звук, и частоты, на которых оно будет уменьшать или ослаблять звук. Управляя зуммером или динамиком входным сигналом, который имеет частоту, равную или близкую к резонансной частоте или резонансным зонам аудиоустройства, разработчики могут создать максимальный уровень звукового давления при минимальной входной мощности.Однако большинство приложений не работают только на одной частоте. В то время как резонансная частота — это то место, где достигается максимальный уровень звукового давления, динамик или зуммер можно использовать во всем частотном диапазоне в соответствии с его спецификацией, при условии, что уровень звукового давления достаточен для предполагаемого применения.

Задачи резонансного дизайна

После того, как разработчики узнают резонансную частоту устройства, у них остаются две проблемы, связанные с резонансом: во-первых, использование собственной резонансной частоты и резонансной зоны для максимального уровня звукового давления, а во-вторых, предотвращение нежелательного гудения и дребезжания в установке из-за резонансные эффекты.

Хотя комплексная проверка и приблизительная оценка важны на этапе предварительного проектирования, ничто не заменит создание прототипа и использование методом проб и ошибок эмпирического создания оптимального корпуса для конкретного источника звука. Любая реализация должна также учитывать диапазон допусков компонентов и производственных вариаций.

Кроме того, особенно для динамиков, важно обеспечить достаточный кубический объем в корпусе, чтобы выходной аудиосигнал не ослаблялся из-за нехватки места для распределения звуковой энергии.Даже небольшое снижение уровня звукового давления на 3 дБ, вызванное покрытием или материалами корпуса, соответствует снижению выходной звуковой мощности на 50%. В нашем блоге «Как спроектировать корпус для микро-динамика» можно найти полезные сведения по этому вопросу и советы по правильному дизайну корпуса.

В целом, важно смотреть на полный спектр отклика аудиоустройства и использовать более широкий диапазон частот по обе стороны от резонансной частоты. Конечная цель проекта — оптимизировать выходной уровень звукового давления и частоту для заданной мощности, подаваемой на зуммер или динамик.Чтобы достичь этого, частота, на которой работает устройство, должна быть согласована с резонансом, а также с более широким спектром отклика. Имейте в виду, что резонансная частота не является точным числом и не обязательно узким, поэтому, вероятно, будет желаемый отклик по обе стороны от числа, указанного в таблице данных.

Заключение

При разработке аудиоустройства и его вывода в приложение инженеры должны учитывать резонансную частоту устройства, чтобы конечный продукт максимально увеличивал звуковое давление, избегая при этом нежелательного гудения и дребезжания.Это требует использования цифр, предоставленных поставщиком, в частности, резонансной частоты, а затем оптимизации конструкции в резонансной зоне выше и ниже этого значения. После завершения первоначального проектирования следует выполнить практическую проверку взаимодействия между корпусом и монтажом для подтверждения теоретических расчетов. Результатом будет аудиовыход, который соответствует целям продукта, удовлетворяя как пользовательские, так и производственные требования.

Дополнительные ресурсы

---

У вас есть комментарии к этому сообщению или темам, которые вы хотели бы, чтобы мы освещали в будущем?
Отправьте нам письмо по адресу cuiinsights @ cuidevices.ком

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Механистические принципы и приложения резонансной передачи энергии

Цитируется по

1. Повышение люминесцентных свойств Eu (III), содержащего парамагнитные сапонитовые глины

2. Возникновение коллективных когерентных состояний в результате сильного светового взаимодействия неупорядоченных систем

3. Люминесценция в Кристаллические органические материалы: от молекул до молекулярных твердых тел

4. Параметр квантового выхода флуоресценции в резонансном переносе энергии Фёрстера (FRET) — значение, неправильное восприятие и молекулярный дизайн

5. Роль спин-орбитальной связи в передаче энергии на большие расстояния в металлорганических каркасах

6. Пределы делокализации экситонов в молекулярных агрегатах

7. Хиральность во флуоресценции и переносе энергии

8. Эвристика из Моделирование спектрального перекрытия в резонансной передаче энергии Фёрстера (FRET)

9. Заблуждения в электронной передаче энергии: устранение разрыва между химией и физикой

11. Стекло алюмобората лития с тройным легированием Tm / Tb / Eu для генерации белого света

12. Введение: Сбор света

13. Дальние межчастичные взаимодействия

14. Фёрстеровский резонансный перенос энергии 45

15. Радиочастотные и микроволновые взаимодействия между биомолекулярными системами

16. Когерентность в передаче энергии и фотосинтезе

17. Резонансная передача энергии

18. Последние достижения в области передачи энергии в объемных и наноразмерных люминесцентных материалах: от спектроскопии к приложениям

20. Роль виртуальных фотонов в наноразмерной фотонике

21. 6 Ли встроенные биаксиально растянутые сцинтилляционные пленки для обнаружения тепловых нейтронов и нейтронного / гамма-различения

22. Геометрические эффекты на резонансный перенос энергии между ортогонально ориентированными хромофорами, опосредованный ближайшей поляризуемой молекулой

23. Физические свойства фотона

24. Межчастичные взаимодействия: энергетические потенциалы, передача энергии и наномасштабное механическое движение в ответ на оптическое излучение

25. Определение изменения фазы и амплитуды дипольного и мультипольного излучения

26. Опосредованная фононами интерференция путей в электронной передаче энергии

27. Сбор солнечного света путем передачи энергии: от экологии к когерентности

28. Устранение вклада внутримолекулярного электронного переноса энергии типа Ферстера в тесно связанных молекулярных диадах

29. Использование олигонуклеотида с двойной меткой в ​​качестве дозиметра ДНК для обнаружения радиологического воздействия

30. Пересмотр интерпретации колебательного Спектры генерации суммарной частоты

31. Резонансная передача энергии: за пределами

32. Фёрстеровская резонансная передача энергии

33. Передача энергии от теории Ферстера – Декстера к квантовому когерентному светособиранию

34. Оптический угловой момент: мультипольные переходы и фотоника

35. О передаче углового момента при передаче энергии электронами

36. Резонансная передача энергии

37. Разработка, синтез и характеристика нового акцептора для полимеразной цепной реакции в реальном времени с использованием как вычислительных, так и экспериментальных подходов

38. Зависимость от длины для внутримолекулярного переноса энергии в трех- и четырехцветных массивах донор-спейсер-акцептор

39. Общая методология в отношении гибридов живого сополимера-белка, включающих лекарственное средство / краситель: сополимер (NIRF-краситель-глюкоза)-авидин / BSA Conjugates as Prototypes

40. Передача энергии в системе сбора света азобензол-нафталин

41. О взаимодействиях между молекулами в нерезонансном лазерном луче: оценка реакции на миграцию энергии и оптически индуцированные парные силы

42. ChemInform Реферат: Механические принципы и применение резонансной передачи энергии

43. Резонансная передача энергии: при выходе из строя диполя

44. Управление ближнепольной оптикой: наложение направления за счет связи с нерезонансным лазерным светом

магнитный резонанс | физика | Britannica

магнитный резонанс , поглощение или испускание электромагнитного излучения электронами или атомными ядрами в ответ на приложение определенных магнитных полей.Принципы магнитного резонанса применяются в лаборатории для анализа атомных и ядерных свойств вещества.

Электронно-спиновой резонанс (ЭПР) был впервые обнаружен в 1944 году советским физиком Ю.К. Завойского в опытах с солями группы элементов железа. ЭПР сделало возможным изучение таких явлений, как структурные дефекты, придающие определенным кристаллам их цвет, образование и разрушение свободных радикалов в жидких и твердых образцах, поведение свободных электронов или электронов проводимости в металлах, а также свойства метастабильных состояний ( возбужденные состояния, которые являются долгоживущими, поскольку передача энергии от них излучением не происходит) в молекулярных кристаллах.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) протонов был впервые обнаружен в Соединенных Штатах в 1946 году Феликсом Блохом, Уильямом У. Хансеном и Мартином Э. Паккардом и независимо Эдвардом М. Перселлом, Робертом В. Паундом и Генри К. Торри. Вскоре ученые наблюдали ЯМР практически во всех стабильных ядрах с ядерным моментом больше нуля (около 100 видов). Более поздние открытия с помощью ЯМР включали электрические квадрупольные эффекты; важный сдвиг частот ЯМР в металлах; и расщепление уровней энергии в жидкостях в результате изменений химической структуры и влияния одного ядерного спина на другой.

Частица материи, которая вращается вокруг своей оси или движется по орбите вокруг некоторой внешней точки, действует как гироскоп: она сопротивляется силам, которые стремятся изменить ее состояние движения. Мерой этого сопротивления является механический угловой момент, который зависит от массы частицы, ее размера или размера ее орбиты, а также угловой скорости (числа оборотов в единицу времени). Момент импульса представлен вектором, направленным вдоль оси вращения. Электрический заряд в таком движении создает магнитное поле, сила и направление которого представлены магнитным вектором, обозначенным μ .Этот вектор, который пропорционален величине заряда (а не массе частицы), измеряет тенденцию оси вращения заряда выстраиваться в направлении внешнего магнитного поля. Движение частицы, имеющей как массу, так и заряд, характеризуется обоими этими векторами, которые будут коллинеарны, но могут иметь противоположное направление, в зависимости от знака заряда.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Если стержневой магнит, который не вращается, помещается в магнитное поле, его северный полюс ищет южный полюс поля, и он останавливается с его собственным полем, выровненным с внешним полем.Потребуется работа, чтобы изменить его ориентацию; это означает, что система может хранить потенциальную энергию. Следовательно, энергия, связанная с магнитом, зависит от его магнитного момента, силы внешнего магнитного поля и угла между направлением момента магнита и направлением внешнего поля.

На рисунке 1 магнитный вектор μ вращающейся заряженной частицы изображен лежащим вдоль оси вращения. Окружающее магнитное поле (обозначенное вектором H ) создает крутящий момент, который стремится выровнять μ и H , но этот крутящий момент также взаимодействует с вектором углового момента; Эффект этого взаимодействия состоит в том, чтобы заставить ось вращения (и вектор магнитного момента) претерпевать так называемую ларморовскую прецессию, то есть описывать конус вокруг направления магнитного поля.Согласно классической электродинамике, частота ( ω _L ) ларморовской прецессии (число оборотов в секунду вектора μ вокруг вектора H ) не должна зависеть от угол ориентации ( θ ). Но согласно квантовой механике угол ориентации отдельной частицы может принимать только определенные дискретные значения, потому что угловой момент частицы должен быть целым кратным фундаментальной единицы углового момента.По этой причине вращающаяся заряженная частица в магнитном поле занимает одно из ограниченного набора дискретных состояний магнитной энергии.

В устройствах магнитного резонанса слабое осциллирующее поле ( H ′) накладывается на сильное постоянное поле ( H ), как показано на рисунке 1, и его вектор вращается с угловой скоростью ( ω ) в плоскости, перпендикулярной направлению сильного поля. Если скорость вращения ( ω ) слабого наложенного поля отличается от ларморовской частоты ( ω _L ) прецессирующей частицы, два вращающихся поля будут в противофазе; ось частицы будет последовательно притягиваться и отталкиваться наложенным вращающимся полем во время полных оборотов и будет лишь слегка колебаться.Однако, когда они синхронизированы, на ось будет действовать постоянная сила. В этой ситуации, называемой резонансом, угол ориентации (а вместе с ним и состояние магнитной энергии) частицы внезапно изменится. Когда система переводится в более высокое состояние, энергия извлекается из наложенного поля, и наоборот. Использование колеблющегося поля для создания резонанса иногда называют «возбуждением резонанса».

Каждый эксперимент по магнитному резонансу включает обнаружение резонанса — i.е., констатируя, что переход действительно произошел. Магнитный резонанс (MR) использует электромагнитное обнаружение, при котором энергия, выделяемая или поглощаемая при переходе, является именно той, которая измеряется. В МР-спектрометре (рис. 2) количество энергии, извлеченной из наложенного поля, непрерывно измеряется и записывается на ленточной диаграмме, в то время как частота поля медленно изменяется. Результирующая запись или спектр обычно представляет собой прямую линию, указывающую на то, что образец не поглощает энергию, с пиками на резонансных частотах.В типичных условиях эксперимента эти пики настолько узкие (потому что резонансы очень резко настроены), что они выглядят как линии, перпендикулярные плоскому следу, полученному в диапазонах нерезонирующих частот. Эти так называемые спектральные линии магнитного резонанса лишь приблизительно аналогичны линиям поглощения и излучения, наблюдаемым в оптических спектрах. Интерпретация МС в объемном веществе существенно осложняется соотношением спинов друг с другом и с другими степенями свободы образца.Однако это осложнение оказывается преимуществом, а не недостатком для магнитного резонанса, потому что само существование этих взаимодействий делает МРТ таким замечательным инструментом для изучения объемного вещества.

Рисунок 2: Спектрометр магнитного резонанса (см. Текст)

Encyclopædia Britannica, Inc.

Во многих типах атомов все электроны спарены; то есть спины противоположно направлены и, следовательно, нейтрализованы, и нет чистого спинового углового момента или магнитного момента.В других разновидностях атомов есть один или несколько электронов, которые не спарены, и поэтому любой из этих атомов может приобретать или терять различные квантовые кратные энергии. То же самое явление происходит во многих типах ядер, поэтому ядра могут находиться в разных состояниях магнитной энергии.

Для магнитных полей порядка нескольких килогаусс (гаусс — единица магнитной напряженности; горизонтальная напряженность магнитного поля Земли составляет примерно 0,2 гаусс), используемых в МР-спектрометрах, частоты ЯМР попадают в радиочастотный диапазон или диапазон радиовещания. , тогда как частоты ESR встречаются в микроволновом или радиолокационном диапазоне.Например, частота ЯМР протонов в поле 10 килогаусс составляет 42,58 мегагерц, а в том же поле частота ЭПР свободного спина составляет 28000 мегагерц. Число спинов, обнаруживаемых с помощью магнитного резонанса, широко варьируется в зависимости от приложенного поля, температуры, природы образца и ядерных частиц для ЯМР; в лучших условиях оно может составлять всего 10 ¹⁸ спинов для ЯМР и 10 ¹⁰ спинов для СОЭ.

No related posts.