Oscillerend proces in elektrotechniek en elektronica, soorten oscillaties
Oscillerend proces - een proces met verschillende mate van herhaalbaarheid. Alle oscillerende processen zijn onderverdeeld in 2 klassen: periodiek en niet-periodiek. In theorie gebruiken ze ook een tussenliggende klasse: bijna periodieke oscillaties.
Een oscillerend proces wordt periodiek genoemd, waarbij de waarde die dit proces kenmerkt, op elk moment genomen, na een bepaalde tijdsperiode T dezelfde waarde heeft.
De functie f (t), die een wiskundige uitdrukking is van het oscillerende proces, wordt periodiek genoemd met periode T als ze voldoet aan de voorwaarde f (t + T) = f (t).
Onder de klasse van periodieke oscillerende processen wordt de hoofdrol gespeeld door harmonische of sinusoïdale oscillaties, waarbij een verandering in een fysieke grootheid in de tijd optreedt volgens de wet van sinus of cosinus. Hun algemene record is:
y = f (t) = aCos ((2π / T) t — φ),
waarbij a — amplitude van oscillaties, φ de fase van oscillatie is, 1 /T = f — frequentie en 2πf = ω — frequentie van cyclische of cirkelvormige trillingen.
Toepassing van sinusoïdale oscillaties en hun kenmerken:
Grafische manieren om wisselstroom weer te geven
Een bijna periodieke functie die overeenkomt met het aflezen van periodieke oscillaties wordt gedefinieerd door de voorwaarde:
| f · (t + τ) — f (t) | <= ε waarbij ε — wijs een waarde toe aan elke waarde T.
De grootheid τ wordt in dit geval bijna periode genoemd. Als de waarde ε erg klein is in vergelijking met de gemiddelde waarde van f (t) op tijdstip T, dan zal de quasi-periodieke functie dicht bij de periodieke functie liggen.
Niet-periodieke oscillaties zijn veel gevarieerder dan periodieke. Maar meestal heeft men in de automatisering te maken met demping of toenemende sinusoïdale oscillaties.
Trillingen volgens de wet van de gedempte sinusoïde of, zoals ze soms worden genoemd, gedempte harmonische oscillaties, kunnen in een algemene vorm worden weergegeven:
x = Ae-δTcos·(ω + φ),
waar t tijd is, zijn A en φ willekeurige constanten. De algemene notatie van de wet van toenemende harmonische trillingen verschilt alleen in het teken van de dempingsfactor δ[1 seconde].
Afb. 1 - oscillerend proces, Fig. 2. - periodiek proces, afb. 3. — wegstervende harmonische oscillaties, afb. 4. — toename van harmonische oscillaties.
Een voorbeeld van de toepassing van het oscillerende proces is het eenvoudigste oscillerende circuit.
Oscillatorcircuit (elektrisch circuit) - een passief elektrisch circuit waarin elektrische oscillaties kunnen optreden met een frequentie die wordt bepaald door de parameters van het circuit zelf.
Het eenvoudigste oscillerende circuit bestaat uit capaciteit C en inductantie L. Bij afwezigheid van externe invloeden, demping van oscillaties met frequentie εО = 1/2π√LC.
De amplitude van de trillingen neemt af met bv-δT, waarbij δ de dempingscoëfficiënt is. Als δ> = eO, dan worden de gedempte oscillaties in het circuit niet-periodiek.
In de elektronica wordt de kwaliteit van het oscillerende circuit bepaald door de kwaliteitsfactor: Q = nf/δ... Wanneer een externe periodieke kracht op het oscillerende circuit inwerkt, treden daarin geforceerde oscillaties op. De amplitude van geforceerde oscillaties neemt aanzienlijk toe voor circuits met een hoge Q als de frequentie van de externe invloed dicht bij eo (resonantie) ligt. Oscillerende schakeling is een van de belangrijkste onderdelen in resonante versterkers, generatoren en andere elektronische apparaten.
Zie ook over dit onderwerp: Toepassing van spanningsresonantie en stroomresonantie