Võnkeprotsess elektrotehnikas ja elektroonikas, võnketüübid
Võnkumisprotsess — erineva korratavusega protsess. Kõik võnkeprotsessid jagunevad 2 klassi: perioodilised ja mitteperioodilised. Teoreetiliselt kasutavad nad ka vaheklassi – peaaegu perioodilisi võnkumisi.
Perioodiliseks nimetatakse võnkuvat protsessi, milles seda protsessi iseloomustav väärtus, mis võetakse mis tahes ajahetkel, teatud aja möödudes T on sama väärtusega.
Funktsiooni f (t), mis on võnkeprotsessi matemaatiline avaldis, nimetatakse perioodiliseks perioodiga T, kui see täidab tingimust f (t + T) = f (t).
Perioodiliste võnkeprotsesside klassist on põhiroll harmoonilistel ehk sinusoidsetel võnkumistel, mille puhul toimub füüsikalise suuruse muutumine ajas vastavalt siinuse või koosinuse seadusele. Nende üldine rekord on:
y = f (t) = aCos ((2π / T) t – φ),
kus a — võnkumiste amplituud, φ on võnke faas, 1 /T = f — sagedus ja 2πf = ω — tsükliliste või ringvõnkete sagedus.
Sinusoidsete võnkumiste rakendamine ja nende omadused:
Graafilised viisid vahelduvvoolu kuvamiseks
Peaaegu perioodiline funktsioon, mis vastab perioodiliste võnkumiste lugemisele, on määratletud tingimusega:
| f · (t + τ) — f (t) | <= ε kus ε — määrake igale väärtusele T väärtus.
Suurust τ nimetatakse sel juhul peaaegu perioodiks. Kui väärtus ε on väga väike võrreldes f (t) keskmise väärtusega ajahetkel T, siis on kvaasiperioodiline funktsioon lähedane perioodilisele.
Mitteperioodilised võnked on palju mitmekesisemad kui perioodilised. Kuid kõige sagedamini tuleb automatiseerimisel kohata sumbuvaid või suurenevaid sinusoidaalseid võnkumisi.
Summutatud sinusoidi seadusele vastavaid võnkumisi või, nagu neid mõnikord nimetatakse, summutatud harmoonilisteks võnkudeks, saab esitada üldkujul:
x = Ae-δTcos·(ω + φ),
kus t on aeg, A ja φ on suvalised konstandid. Harmooniliste võnkumiste seaduse üldine tähistus erineb ainult summutusteguri δ[1 sekund] märgi poolest.
Joonis fig. 1 – võnkeprotsess, joon. 2. — perioodiline protsess, joon. 3. — lagunevad harmoonilised võnkumised, joon. 4. — harmooniliste võnkumiste suurenemine.
Võnkeprotsessi rakendamise näiteks on kõige lihtsam võnkeahel.
Ostsillaatorahel (elektri ahel) — passiivne elektriahel, milles võivad esineda elektrilised võnked sagedusega, mis on määratud ahela enda parameetritega.
Lihtsaim võnkeahel koosneb mahtuvusest C ja induktiivsusest L. Välise mõju puudumisel summutavad võnked sagedusega εО = 1/2π√LC.
Vibratsiooni amplituud väheneb nt-δT-ga, kus δ on summutustegur. Kui δ> = eO, siis sumbuvad võnked ahelas muutuvad mitteperioodiliseks.
Elektroonikas määrab võnkeahela kvaliteedi kvaliteeditegur: Q = nf/δ... Välise perioodilise jõu mõjul võnkeahelale tekivad selles sundvõnked. Sundvõnkumiste amplituud suureneb oluliselt kõrge Q ahelate puhul, kui välismõju sagedus on lähedane eo-le (resonants). Võnkuahel on resonantsvõimendite üks peamisi osi, generaatorid ja muud elektroonilised seadmed.
Vaata ka sellel teemal: Pingeresonantsi ja vooluresonantsi rakendamine