Різниця між затухаючими та безжатими коливаннями

Кожен об'єкт, кожна частинка і кожна система коливаються у своїй природній частоті або наборі частот. Природна частота об'єкта - це частота, з якою об'єкт прагне вібрувати або коливатися без будь-якої прикладеної зовнішньої сили. Усі ці об'єкти і частинки потребують джерела енергії на певній частоті, що становить від кількох Гц до декількох МГц. Цю вимогу може виконати електронний пристрій, який називається генератором. Це електронна схема, яка використовується для генерування сигналу і зазвичай зустрічається в комп'ютерах, бездротових приймачах і передавачах, приладобудувальних системах та всіх видах електронних систем. Він просто виробляє періодичні коливання у вигляді електричної або механічної енергії.

Осцилятор може створювати синусоїдальні або несинусоїдальні форми хвиль. В основному генератори класифікуються на два основні типи - синусоїдальні та несинусоїдальні осцилятори. У цій статті ми зупинимося лише на синусоїдальних осциляторах. Осцилятор, який виробляє синусоїдальний вихід, є синусоїдальним осцилятором. Їх класифікують за частотними компонентами. Коливання, генеровані синусоїдальними осциляторами, можна класифікувати як демпфіровані та нездушені коливання. Тертя в коливальній системі називається демпфіруванням. Давайте подивимось на два типи коливань і вкажемо ключові моменти, порівнюючи їх.

Що таке затухаючі коливання?

Електронні коливання, амплітуда яких з часом зменшується через втрати, властиві електричній системі, в якій створюються коливання, називаються демпфірованими коливаннями. Це стосується коливань, які з часом згасають. Осцилятор завжди піддається силам, які розсіюють частину енергії генератора як тепло, або в інших формах. Оскільки енергія пропорційна квадрату амплітуди, амплітуда зменшується поступово, поки осцилятор не повернеться до рівноваги. Потім ланцюги генератора виробляють демпфіровані коливання. Однак частота коливань залишається незмінною, оскільки вона залежить від параметрів ланцюга. Найкращий приклад затухаючих коливань - маятниковий маятник, коли вібрація сповільнюється і з часом зупиняється.

Що таке неослаблені коливання?

Якщо втрати, понесені в електричній системі, можна було б компенсувати, амплітуда коливань залишатиметься постійною і як таке коливання буде тривати нескінченно як на зовнішніх порушеннях, так і на змінах початкових умов. Цей тип коливань називається коливальним коливанням. Так, простіше кажучи, коливання, амплітуда яких залишається постійним з часом, називаються коливаними коливаннями. Системи, які можуть генерувати такі коливання, називаються коливальними системами, що збуджуються, і підтримуються зовнішнім джерелом енергії в нелінійній дисипативній системі. Якщо генератор створює незбиті коливання, то немає втрат потужності або резервів для компенсації втрат електроенергії.

Різниця між затухаючими та безжатими коливаннями

Значення коливань, що затухають і не затухають

Коливання, генеровані синусоїдальними осциляторами, можна класифікувати як демпфіровані та нездушені коливання. Електронні коливання, амплітуда яких з часом зменшується через втрати, властиві електричній системі, в якій створюються коливання, називаються демпфірованими коливаннями. Однак, якщо втрати, понесені в електричній системі, можна було б компенсувати, амплітуда коливань залишатиметься постійною, і як таке коливання буде тривати нескінченно на тлі зовнішніх порушень та змін початкових умов. Цей тип коливань називається коливальним коливанням.

Втрати енергії у затухаючих та ненапружених коливаннях

При демпфірованих коливаннях амплітуда генерованої хвилі з часом поступово зменшується, оскільки втрати потужності не компенсуються. Такий тип коливань не триває довший час і, нарешті, він припиняється. Там, де відбувається втрата енергії, рух стає демпфірованим. Навпаки, якщо схема генератора створює незбиті коливання, то немає втрат електроенергії чи засобів для компенсації втрат електроенергії. Вони мають постійні коливання амплітуди, тобто амплітуда не падає з часом, тому втрати енергії немає.

Причина

Затухання - це прогресивне зменшення амплітуди коливань в коливальній системі, викликане розсіюванням накопиченої енергії. Затухання є результатом тертя рідини, що рухається всередині трубки, яка, як правило, гасить будь-які коливання та зменшує частотну характеристику перетворювальної системи. Зазвичай всі типи вібрацій більш-менш притуплені, тому необхідно компенсувати втрати енергії, подаючи додаткову енергію від зовнішнього агентства, щоб коливання не були зменшені. Будь-яка енергія, що подається назовні, повинна знаходитись у фазі із встановленими коливаннями.

Коливання проти демпфірованих та ненапружених: порівняльна діаграма

Короткий зміст коливань затухаючих проти ненапружених

Коротше кажучи, основна відмінність між затухаючими і нездушеними коливаннями полягає в тому, що при демпфірованих коливаннях амплітуда генерованої хвилі з часом поступово зменшується, тоді як амплітуда генерованої хвилі не змінюється з часом, якщо виникають нездушені коливання. Там, де відбувається втрата енергії, рух стає демпфірованим. Навпаки, якщо схема генератора створює незбиті коливання, то немає втрат електроенергії чи засобів для компенсації втрат електроенергії. Затухання - це прогресивне зменшення амплітуди коливань в коливальній системі, викликане розсіюванням накопиченої енергії. Як правило, всі типи вібрацій більш-менш притуплені, тому необхідно компенсувати втрати енергії, подаючи додаткову енергію від зовнішнього агентства, щоб коливання не були зменшені.