เสียงสะท้อนเป็นหนึ่งในสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุดในธรรมชาติของปรากฏการณ์ทางกายภาพ ปรากฏการณ์ของการสั่นพ้องสามารถสังเกตได้ในระบบเครื่องกล ไฟฟ้า และแม้กระทั่งความร้อน หากปราศจากเสียงสะท้อน เราจะไม่มีวิทยุ โทรทัศน์ ดนตรี และแม้แต่ชิงช้าในสนามเด็กเล่น ไม่ต้องพูดถึงระบบการวินิจฉัยที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่ใช้ในการแพทย์แผนปัจจุบัน เรโซแนนซ์ชนิดเรโซแนนซ์ที่น่าสนใจและมีประโยชน์ที่สุดชนิดหนึ่งในวงจรไฟฟ้าคือเรโซแนนซ์เรโซแนนซ์
องค์ประกอบวงจรเรโซแนนซ์
ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์สามารถเกิดขึ้นได้ในวงจรที่เรียกว่า RLC ซึ่งมีส่วนประกอบดังต่อไปนี้:
- R - ตัวต้านทานอุปกรณ์เหล่านี้ที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบที่เรียกว่าวงจรไฟฟ้า แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน กล่าวอีกนัยหนึ่งคือพวกมันเอาพลังงานออกจากวงจรและแปลงเป็นความร้อน
- L คือการเหนี่ยวนำการเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้านั้นคล้ายคลึงกับมวลหรือความเฉื่อยในระบบเครื่องกล ส่วนประกอบนี้ไม่ค่อยเด่นชัดในวงจรไฟฟ้าจนกว่าคุณจะพยายามทำการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง ในกลศาสตร์ การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเป็นการเปลี่ยนแปลงความเร็ว ในวงจรไฟฟ้า - การเปลี่ยนแปลงของกระแส หากเกิดขึ้นด้วยเหตุผลใดก็ตาม การเหนี่ยวนำจะต้านการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวในโหมดวงจร
- C - การกำหนดตัวเก็บประจุที่เป็นอุปกรณ์ที่เก็บพลังงานไฟฟ้าในลักษณะเดียวกับที่สปริงเก็บพลังงานกล ตัวเหนี่ยวนำมีสมาธิและเก็บพลังงานแม่เหล็ก ในขณะที่ตัวเก็บประจุจะรวมประจุและเก็บพลังงานไฟฟ้า
แนวคิดของวงจรเรโซแนนซ์
องค์ประกอบสำคัญของวงจรเรโซแนนซ์คือค่าความเหนี่ยวนำ (L) และค่าความจุ (C) ตัวต้านทานมีแนวโน้มที่จะสั่นสะเทือน ดังนั้นจึงเอาพลังงานออกจากวงจร เมื่อพิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นในวงจรออสซิลเลเตอร์ เราจะเพิกเฉยชั่วคราว แต่ต้องจำไว้ว่า เช่นเดียวกับแรงเสียดทานในระบบเครื่องกล ความต้านทานไฟฟ้าในวงจรไม่สามารถขจัดออกไปได้
เรโซแนนซ์ของแรงดันและเรโซแนนซ์ของกระแส
ขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อมต่อคีย์องค์ประกอบของวงจรเรโซแนนซ์สามารถเป็นแบบอนุกรมและขนานได้ เมื่อเชื่อมต่อวงจรออสซิลเลเตอร์แบบอนุกรมกับแหล่งจ่ายแรงดันที่มีความถี่สัญญาณที่ตรงกับความถี่ธรรมชาติ ภายใต้เงื่อนไขบางประการ จะเกิดเรโซแนนซ์เรโซแนนซ์ขึ้น เรโซแนนซ์ในวงจรไฟฟ้าที่มีองค์ประกอบรีแอกทีฟเชื่อมต่อแบบขนานเรียกว่าเรโซแนนซ์ของกระแส
ความถี่ธรรมชาติของวงจรเรโซแนนซ์
เราทำให้ระบบสั่นได้ด้วยความถี่ธรรมชาติ ในการทำเช่นนี้ ก่อนอื่นคุณต้องชาร์จตัวเก็บประจุดังแสดงในภาพบนซ้าย เมื่อเสร็จแล้ว คีย์จะถูกย้ายไปยังตำแหน่งที่แสดงในรูปเดียวกันทางด้านขวา
เวลา "0" พลังงานไฟฟ้าทั้งหมดถูกเก็บไว้ในตัวเก็บประจุและกระแสในลูปเป็นศูนย์ (รูปด้านล่าง) โปรดทราบว่าแผ่นบนของตัวเก็บประจุมีประจุบวกและขั้วลบด้านล่าง เรามองไม่เห็นการสั่นของอิเล็กตรอนในวงจร แต่เราสามารถวัดกระแสด้วยแอมมิเตอร์ และด้วยออสซิลโลสโคป ให้ติดตามลักษณะของการพึ่งพากระแสตรงตามเวลา โปรดทราบว่า T ในกราฟของเราคือเวลาที่ใช้ในการสวิงหนึ่งครั้ง ซึ่งเรียกว่า "ช่วงสวิง" ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า
กระแสไหลตามเข็มนาฬิกา (รูปด้านล่าง)พลังงานถูกถ่ายโอนจากตัวเก็บประจุไปยังตัวเหนี่ยวนำ เมื่อมองแวบแรก อาจดูแปลกที่การเหนี่ยวนำประกอบด้วยพลังงาน แต่สิ่งนี้คล้ายกับพลังงานจลน์ที่มีอยู่ในมวลเคลื่อนที่
การไหลของพลังงานกลับสู่ตัวเก็บประจุแต่โปรดทราบว่าขั้วของตัวเก็บประจุเปลี่ยนไปแล้ว กล่าวอีกนัยหนึ่งคือตอนนี้แผ่นด้านล่างมีประจุบวกและแผ่นด้านบนมีประจุลบ (ภาพด้านล่าง)
ตอนนี้ระบบกลับด้านอย่างสมบูรณ์และพลังงานเริ่มไหลจากตัวเก็บประจุกลับเข้าสู่ตัวเหนี่ยวนำ (รูปด้านล่าง) เป็นผลให้พลังงานกลับสู่จุดเริ่มต้นอย่างเต็มที่และพร้อมที่จะเริ่มวงจรอีกครั้ง
ความถี่ในการสั่นสะเทือนสามารถประมาณได้ดังนี้:
- F = 1 / 2π (LC)0,5,
โดยที่: F - ความถี่, L - ตัวเหนี่ยวนำ, C - ความจุ
กระบวนการที่พิจารณาในตัวอย่างนี้สะท้อนถึงแก่นแท้ทางกายภาพของการสะท้อนความเครียด
การศึกษาแรงดันเรโซแนนซ์ voltage
แน่นอนว่ามีความถี่ธรรมชาติการสั่นมีความเป็นไปได้ที่จะกระตุ้นกระบวนการเรโซแนนซ์ เราทำสิ่งนี้โดยต่อเดซี่เชนกับแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับ (AC) ดังแสดงในรูปด้านซ้าย คำว่า "ตัวแปร" หมายความว่าแรงดันเอาต์พุตของแหล่งกำเนิดสั่นที่ความถี่เฉพาะ เมื่อความถี่ของแหล่งจ่ายไฟตรงกับความถี่ธรรมชาติของวงจร จะเกิดการสั่นพ้องของแรงดันไฟฟ้า
เงื่อนไขการเกิดขึ้น
ตอนนี้เราจะพิจารณาเงื่อนไขสำหรับการเกิดขึ้นเสียงสะท้อนของแรงดันไฟฟ้า ดังที่แสดงในรูปสุดท้าย เราใส่ตัวต้านทานกลับเข้าไปในลูป ในกรณีที่ไม่มีตัวต้านทานในวงจร กระแสในวงจรเรโซแนนซ์จะเพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุดที่กำหนดโดยพารามิเตอร์ขององค์ประกอบวงจรและกำลังของแหล่งจ่ายไฟ การเพิ่มความต้านทานของตัวต้านทานในวงจรเรโซแนนซ์จะเพิ่มแนวโน้มที่กระแสในวงจรจะชื้น แต่ไม่ส่งผลต่อความถี่ของการสั่นพ้อง ตามกฎแล้วโหมดเรโซแนนซ์แรงดันจะไม่เกิดขึ้นหากความต้านทานของวงจรเรโซแนนซ์เป็นไปตามเงื่อนไข R = 2 (L / C)0,5.
การใช้เรโซแนนซ์เรโซแนนซ์เพื่อส่งสัญญาณวิทยุ
ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์เรโซแนนซ์ไม่ได้มีแค่ปรากฏการณ์ทางกายภาพที่แปลกประหลาดที่สุด มีบทบาทเฉพาะในเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย - วิทยุ, โทรทัศน์, โทรศัพท์เคลื่อนที่ เครื่องส่งสัญญาณที่ใช้สำหรับการส่งข้อมูลแบบไร้สายจำเป็นต้องมีวงจรที่ออกแบบมาเพื่อให้สะท้อนที่ความถี่เฉพาะสำหรับแต่ละอุปกรณ์ เรียกว่าความถี่พาหะ ด้วยเสาอากาศส่งสัญญาณที่เชื่อมต่อกับเครื่องส่งสัญญาณ มันจะปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่พาหะ
เสาอากาศที่ปลายอีกด้านของเส้นทางส่ง / รับรับสัญญาณนี้และป้อนไปยังวงจรรับสัญญาณที่ออกแบบมาเพื่อให้สะท้อนที่ความถี่พาหะ เห็นได้ชัดว่าเสาอากาศรับสัญญาณจำนวนมากที่ความถี่ต่างกัน ไม่ต้องพูดถึงเสียงรบกวนรอบข้าง เนื่องจากการมีอยู่ที่อินพุตของอุปกรณ์รับซึ่งปรับความถี่เป็นพาหะของวงจรเรโซแนนซ์เครื่องรับจะเลือกความถี่ที่ถูกต้องเท่านั้นโดยกรองความถี่ที่ไม่จำเป็นทั้งหมดออก
หลังจากตรวจพบแอมพลิจูด-มอดูเลต(AM) ของสัญญาณวิทยุ สัญญาณความถี่ต่ำ (LF) ที่แยกออกมาจะถูกขยายและป้อนไปยังอุปกรณ์สร้างเสียง รูปแบบการส่งสัญญาณวิทยุที่ง่ายที่สุดนี้มีความไวสูงต่อสัญญาณรบกวนและการรบกวน
เพื่อปรับปรุงคุณภาพของข้อมูลที่ได้รับวิธีการส่งสัญญาณวิทยุขั้นสูงอื่น ๆ ซึ่งขึ้นอยู่กับการใช้ระบบเรโซแนนซ์ที่ปรับแล้วได้รับการพัฒนาและใช้งานได้สำเร็จ
การมอดูเลตความถี่หรือวิทยุ FM แก้ปัญหาหลายอย่างปัญหาของการส่งสัญญาณวิทยุด้วยสัญญาณการส่งสัญญาณแบบมอดูเลตแอมพลิจูด แต่สิ่งนี้ทำได้โดยเสียค่าใช้จ่ายจากความซับซ้อนที่สำคัญของระบบส่งสัญญาณ ในวิทยุ FM เสียงของระบบในเส้นทางอิเล็กทรอนิกส์จะถูกแปลงเป็นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความถี่พาหะ อุปกรณ์ที่ทำการแปลงนี้เรียกว่า "โมดูเลเตอร์" และใช้กับเครื่องส่ง
ดังนั้นจึงต้องเพิ่มตัวแยกสัญญาณลงในเครื่องรับเพื่อแปลงสัญญาณกลับไปเป็นรูปแบบที่สามารถทำซ้ำได้ผ่านลำโพง
การใช้งานอื่น ๆ สำหรับเรโซแนนซ์แรงดันไฟฟ้า
แรงดันเรโซแนนซ์เป็นหลักการพื้นฐานยังฝังอยู่ในวงจรของตัวกรองจำนวนมากที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าเพื่อขจัดสัญญาณที่เป็นอันตรายและไม่จำเป็น ระลอกคลื่นที่ราบรื่น และสร้างสัญญาณไซน์
