Резонатор что это: 403 — Доступ запрещён – 403 — Доступ запрещён

Резонанс Гельмгольца — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Резонанс Гельмгольца — явление резонанса воздуха в полости, примером которого является гудение пустой бутылки от потока воздуха направленного перпендикулярно её горлышку. Резонатор Гельмгольца — медный сосуд сферической формы с открытой горловиной, изобретённый Гельмгольцем около 1850 года для анализа акустических сигналов, на основе наблюдаемых в нём явлений Гельмгольцем и Рэлеем разработана количественная теория резонанса данного типа[1].

Когда воздух нагнетается в полость, давление в полости возрастает. Когда внешняя сила, нагнетающая воздух в полость, исчезает, повышенное давление заставляет воздух вытекать обратно. Через некоторое время давление внутри и снаружи сравняется, но воздух всё равно продолжит выходить вовне, поскольку струя воздуха в горлышке обладает массой и ненулевой скоростью, а значит, и кинетической энергией. Через некоторое время воздух перестанет выходить из полости, и при этом давление внутри полости будет меньше давления снаружи. Воздух снова устремится в полость. Этот цикл будет повторяться множество раз, с затухающей амплитудой. Частота цикла (собственная, или резонансная частота) зависит от формы полости. Если внешняя сила будет возникать и исчезать с частотой, равной собственной частоте полости, возникнет резонанс — колебания воздуха не будут затухать.

Модель резонатора Гельмгольца Модель резонатора Гельмгольца

Может быть показано[2] что собственная угловая частота колебаний равна

ωH=γA2mP0V0,{\displaystyle \omega _{\text{H}}={\sqrt {\gamma {\frac {A^{2}}{m}}{\frac {P_{0}}{V_{0}}}}},}

где γ{\displaystyle \gamma } — показатель адиабаты, значение которого обычно равно 1,4 для воздуха и двуатомных газов; A{\displaystyle A} — площадь сечения горлышка; m{\displaystyle m} — масса воздуха в горлышке; P0{\displaystyle P_{0}} — статическое давление в полости; V0{\displaystyle V_{0}} — статический объём полости.

Для цилиндрических горлышек

A=VnL,{\displaystyle A={\frac {V_{n}}{L}},}

где: L{\displaystyle L} — длина горлышка, Vn{\displaystyle V_{n}} — объём воздуха в горлышке, поэтому

ωH=γAmVnLP0V0.{\displaystyle \omega _{\text{H}}={\sqrt {\gamma {\frac {A}{m}}{\frac {V_{n}}{L}}{\frac {P_{0}}{V_{0}}}}}.}

По определению плотности:

Vnm=1ρ,{\displaystyle {\frac {V_{n}}{m}}={\frac {1}{\rho }},}

поэтому

ωH=γP0ρAV0L,{\displaystyle \omega _{\text{H}}={\sqrt {\gamma {\frac {P_{0}}{\rho }}{\frac {A}{V_{0}L}}}},}

и

fH=ωh3π,{\displaystyle f_{\text{H}}={\frac {\omega _{H}}{2\pi }},}

где fH{\displaystyle f_{H}} — резонансная частота.

Скорость звука в газах равна

v=γP0ρ,{\displaystyle v={\sqrt {\gamma {\frac {P_{0}}{\rho }}}},}

поэтому можно выразить резонансную частоту через неё:

fH=v2πAV0L.{\displaystyle f_{\text{H}}={\frac {v}{2\pi }}{\sqrt {\frac {A}{V_{0}L}}}.}

Длина горлышка появляется в знаменателе потому, что инерция воздуха в горлышке пропорциональна массе воздуха в горлышке, а значит, и длине. Объём появляется в знаменателе потому, что коэффициент сжимаемости воздуха в полости обратно пропорционален объёму. Площадь сечения горлышка влияет двояко — чем больше площадь, тем больше масса воздуха в горлышке, и тем меньше скорость, с которой воздух устремляется внутрь и вовне.

Эта формула имеет границы применимости, зависящие от формы горлышка и толщины стенок резонатора. Исходя из примерно такой же физической модели можно получить более точную формулу[3]. Кроме этого, если скорость потока рядом с резонатором высока (более 0,3 числа Маха), необходимо вводить дополнительные поправки.

Резонанс Гельмгольца применяется в двигателях внутреннего сгорания и в акустических системах. Системы впрыска топлива, называемые системами Гельмгольца, использовались в двигателях Chrysler V10, которыми комплектовались автомобили Dodge Viper и пикапы Ram, а также в мотоциклах Buell. В струнных инструментах с полой декой, таких, как гитара или скрипка, один из пиков кривой резонанса — это резонанс Гельмгольца (остальные — это резонансные частоты деревянных частей инструмента). Окарина — резонатор с изменяемым сечением горлышка. Западноафриканский барабан джембе имеет относительно узкое горлышко, что придаёт ему глубокий басовый тон.

Теория резонанса Гельмгольца используется при проектировании выхлопных труб автомобилей и мотоциклов, с целью сделать звук двигателя более тихим или более красивым.

  • Hermann von Helmholtz. On the sensations of tone as a physiological basis for the theory of music / Alexander John Ellis. — Longmans, Green, 1885. — 576 с.
  • Колебания и волны. Лекции. В. А. Алешкевич, Л. Г. Деденко, В. А. Караваев (Физический факультет МГУ) Издательство Физического факультета МГУ, 2001 г.

ЖИГ-резонатор — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

ЖИГ-резонатор, резонатор на железо-иттриевом гранате — резонатор СВЧ-диапазона на основе ферромагнитного резонанса в железо-иттриевом гранате (сокр. ЖИГ).

Смеситель на гармониках, перестраиваемый YIG-фильтром, со снятой крышкой и магнитной системой. 4-каскадный YIG фильтр хорошо виден в левой верхней части снимка.

ЖИГ-резонаторы имеют исключительно высокую добротность (2…3⋅103), при этом способны перестраиваться по частоте в широком диапазоне (в некоторых конструкциях — больше декады, в большинстве практических конструкций — порядка октавы).

На основе ЖИГ-резонаторов строятся перестраиваемые генераторы и фильтры СВЧ-диапазона. ЖИГ-генераторы используются в качестве гетеродинов анализаторов спектра и генераторов стандартных сигналов, благодаря сочетанию способности к перестройке в широком диапазоне и малых фазовых шумов. Фильтры, построенные на основе ЖИГ-резонаторов, находят применение в качестве преселекторов высококачественных приемников СВЧ-диапазона, в составе широкополосных умножителей частоты.

Работа ЖИГ-резонаторов основана на явлении ферромагнитного резонанса (резонанса прецессионного движения спиновых моментов электронов) в монокристалах феррита — железо-иттриевого граната. От прочих ферритов, в которых также проявляются аналогичные резонансные явления, ЖИГ отличается малыми потерями различного происхождения, что и объясняет высокую добротность. Частота резонанса с высокой степенью линейности пропорциональна внешнему магнитному полю, что и позволяет осуществлять перестройку резонатора, и не зависит от размера образца, что позволяет сделать резонатор весьма малым.

Упрощённая схема цепи связи ЖИГ-резонатора с микрополосковой схемой Открытый ЖИГ фильтр

Из-за сильной зависимости резонанса от формы[1], резонирующий элемент обычно оформляется в виде сферы (редко — диска) диаметром около 0,5 мм, с хорошо обработанной поверхностью. Для использования в качестве фильтра связь с резонатором осуществляется, как правило, двумя взаимно перпендикулярными индуктивными полупетлями, одна из которых соединяется с входом фильтра, другая — с выходом. Резонатор помещается между полупетлями, на держателе из материала с хорошей теплопроводностью. На нерезонансных частотах ЖИГ ведёт себя как диэлектрик и связь между линиями отсутствует в силу их перпендикулярности. На частотах, близких к резонансу возникают компоненты поля, обеспечивающие сильную связь входной и выходной цепей. В случае использования резонатора в составе генератора можно обойтись одной петлёй связи, что упрощает конструкцию.

На аналогичном принципе действует фильтр с резонатором в окне между перпендикулярными волноводами.

Резонатор с цепями связи помещается в магнитную систему, обеспечивающую подмагничивание. Как правило, система состоит из двух соленоидов (один для создания основного поля, другой, с меньшим числом витков, для обеспечения модуляции поля) и постоянного магнита (для уменьшения потребления тока основным соленоидом).

  • Сазонов Дмитрий Михайлович. &6.10. Перестраиваемые ферритовые фильтры // Антенны и устройства СВЧ. — «Высшая школа», 1988. — С. 178—180. — 434 с. — 30 000 экз.
  • Хелзайн Джозеф. Пассивные и активные цепи СВЧ = Passive and Active microwave circuits. — «Радио и связь», 1981. — С. 110—122. — 200 с. — 4500 экз.

РЕЗОНАТОР — это… Что такое РЕЗОНАТОР?

  • РЕЗОНАТОР — (от лат. resono звучу в ответ, откликаюсь), колебательная система, способная совершать колебания макс. амплитуды (резонировать) при воздействии внеш. силы определ. частоты и формы. В большинстве случаев Р. отзываются на гармонические… …   Физическая энциклопедия

  • РЕЗОНАТОР — (фр.). Приспособление в некоторых роялях и других муз. инструментах для усиления звука. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. РЕЗОНАТОР прибор, усиливающий звук. Полный словарь иностранных слов, вошедших… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • резонатор — а, м. resonateur, нем. Resonator < resonare давать звук. 1. Устройство или прибор для воспроизведения или усиления различного рода колебаний (акустических, электрических и т. д.). БАС 1. Казалось, по всему лицу русской земли были расставлены… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • резонатор — мембрана, голосник Словарь русских синонимов. резонатор сущ., кол во синонимов: 5 • вибратрон (1) • …   Словарь синонимов

  • РЕЗОНАТОР — РЕЗОНАТОР, резонатора, муж. (см. резонанс). 1. Акустический прибор в форме полого тела (или любое полое тело), воспроизводящий звуки определенной высоты и обычно усиливающий их (физ.). «Затихшее здание гимназии в эти часы представляется мне… …   Толковый словарь Ушакова

  • РЕЗОНАТОР — РЕЗОНАТОР, тело или система, в к рой возникают колебания благодаря резонансу (см.). Можно говорить о меха.нических, акустических, электрических Р., смотря по характеру возникающих колебаний. В акустике наибольшую важность представляет воздушный Р …   Большая медицинская энциклопедия

  • РЕЗОНАТОР — РЕЗОНАТОР, а, муж. (спец.). Полое тело или особое приспособление, воспроизводящее звуки определённой высоты и обычно усиливающее их. | прил. резонаторный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • резонатор — – средняя часть глушителя между основной частью и штанами. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 …   Автомобильный словарь

  • резонатор — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN carity …   Справочник технического переводчика

  • РЕЗОНАТОР — колебательная система (или тело), в которой может накапливаться энергия и возникать явление (см.). Различают Р.: акустические (напр. струна, камертон, мембрана, воздушная полость и др.), кварцевые (основным элементом является кварцевая пластина с …   Большая политехническая энциклопедия

  • Ответы@Mail.Ru: что такое резонатор?

    Резонатор стоит как промежуточное звено после колена коллектора двигателя, до глушителя в системе выпуска отработавших газов

    Резона́тор — колебательная система, в которой происходит накопление энергии колебаний за счёт резонанса с вынуждающей силой. Обычно резонаторы обладают дискретным набором резонансных частот. В генераторах СВЧ [1]-излучений (клистрон, магнетрон) резонаторы представляют собой металлическую конструкцию, используемую для генерации волн определённой длины. Например в авто: Резонатор является неотъемлемой частью любой выхлопной системы. Резонатор располагается в средней части глушителя. Резонатор выполняет роль первичной обработки выхлопных газов потока и гасит первичное давление направляя сформировавшийся поток в заднюю часть глушителя. Выход из строя резонатора ведет к нарушению функционирования выхлопной системы и проявляется появлением излишнего шума. Кроме его замены, в некоторых случаях возможен и ремонт самого резонатора.

    это пламегаситель и предварительный глушитель в одном лице

    <a rel=»nofollow» href=»http://forum.autonavigator.ru/files/thumbs/t_glush_01_956.jpg» target=»_blank»>http://forum.autonavigator.ru/files/thumbs/t_glush_01_956.jpg</a>

    Кольцевой резонатор — Википедия

    Кольцево́й резона́тор — оптический резонатор, в котором свет распространяется по замкнутой траектории в одном направлении. Объемные кольцевые резонаторы состоят из трёх или более зеркал, ориентированных так, что свет последовательно отражается от каждого из них совершая полный оборот. Простейший кольцевой резонатор представляет собой два параллельных прямолинейных волновода и находящийся между ними резонатор в виде кольцевого волновода. Кольцевые резонаторы находят широкое применение в лазерных гироскопах и лазерах. В волоконных лазерах применяют специальные конструкции волоконных кольцевых резонаторов, обычно имеющих вид замкнутого в кольцо оптического волокна с WDM-ответвителями для ввода излучения накачки и вывода генерируемого излучения.

    • Кольцевые резонаторы в лазерах
    • Схема объемного кольцевого резонатора с тремя зеркалами. Пунктиром показ путь света в резонаторе.

    • Обычный кольцевой резонатор, встроенный в волоконный лазер. In: излучение накачки. Out: выходное излучение. 1: активное волокно. 2: поляризатор. 3: оптический изолятор. 4 WDM-ответвитель.

    • Волоконный лазер с кольцевым резонатором в виде восьмерки. In: излучение накачки. Out: выходное излучение. 1: активное волокно. 2: поляризатор. 3: оптический изолятор. 4 WDM-ответвитель. 50:50 делитель 50/50.

    Исследования Фокса и Ли (1960-1961)

    В основе работы оптического кольцевого резонатора такие же свойства, как и у шепчущей галереи, за исключением того, что он использует свет и подчиняется свойствам конструктивной интерференции и полного внутреннего отражения. Когда свет резонансной частоты проходит через контур от входного волновода, его интенсивность накапливается в течение нескольких циклов из-за конструктивной интерференции и выводится на выходной волновод. Так как в резонаторе распространяются лишь определенные резонансные длины волн, кольцо оптического резонатора действует как фильтр. Кроме того, два или более кольцевых резонатора могут быть соединены друг с другом, чтобы сформировать оптический фильтр.

    Полное внутреннее отражение[править | править код]

    Полное внутреннее отражение в блоке из органического стекла

    Свет, распространяющийся в оптическом кольцевом резонаторе, остается внутри волновода из-за явления лучевой оптики, называющегося полное внутреннее отражение.

    Полное внутреннее отражение — это оптическое явление, которое возникает, когда луч света попадает на границу среды под углом, превосходящим некоторый критический угол, и показатель преломления среды, в которой распространяется луч больше, чем показатель преломления среды по другую сторону границы.

    Интерференция[править | править код]

    Интерференция — это процесс, при котором несколько волн накладываются друг на друга, образуя результирующую волну большей или меньшей амплитуды. Интерференция относится к взаимодействию волн, которые коррелируют или когерентны друг с другом.

    Свет в резонаторе многократно отражается от зеркал. Отраженные лучи интерферируют, что приводит к тому, что только определенные распределения полей на определенных частотах будут сохраняться в резонаторе, излучение на других частотах или с другим распределением будет подавлено за счет интерференции или быстро покинет резонатор. Распределения, которые повторяются при одном полном проходе резонатора являются наиболее стабильными и называются собственными модами или модами резонатора.

    Если предположить, что в системе нет потерь на поглощение, излучательных потерь, и условие резонанса выполнено, то интенсивность света, выходящего из кольцевого резонатора, будет равна интенсивности света, подаваемого в систему.

    Оптическая связь (линейных волноводов с кольцевым)[править | править код]

    Оптическая связь между кольцевым резонатором и волноводом

    Когда луч проходит через волновод, часть излучения будет связана с оптическим кольцевым резонатором. Причиной этого является явление переходящего поля, которая выходит за пределы волноводного режима в экспоненциально убывающем радиальном профиле. Другими словами, если кольцо и волновод сведены близко друг к другу, некоторый свет от волновода может перейти в кольцо.

    На оптическую связь влияют расстояние между волноводом и оптическим резонатором, длина связи и показатели преломления волновода и резонатора. Чаще всего, чтобы улучшить оптическую связь, уменьшают расстояние между волноводом и кольцевым резонатором.

    Разница оптических путей[править | править код]

    Резонансная частота[править | править код]

    Добротность[править | править код]

    Добротность — параметр колебательной системы, определяющий ширину резонанса и характеризующий, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за один цикл колебаний.

    Добротность резонатора представляет собой число колебаний поля до того, как циркулирующая энергия истощается до 1/e{\displaystyle 1/e} от первоначальной энергии. Чтобы определить добротность, микрорезонатор возбуждается до определенного уровня и рассматривается уровень разложения мощности. Важно отметить, что добротность может быть нагруженной и ненагруженной. Ненагруженная добротность имеет место, когда резонатор не связан с волноводами. При соединении с волноводом в резонатор вводятся дополнительные потери.

    Радиус кривизны, оптическая длина резонатора[править | править код]

    Собственные моды. Частота[править | править код]

    Селекция мод[править | править код]

    Устойчивость резонатора[править | править код]

    Лазеры, лазерные гироскопы, датчик угловой скорости

    • Звелто О. Принципы лазеров = Principles of Lasers. — 3-е изд. — М.: Мир, 1990. — 558 с. — ISBN 5-03-001053-Х.
    • Agrawal G. P. Lightwave technology: components and devices. — Wiley-IEEE, 2004. — 427 p. — ISBN 9780471215738.
    • Agrawal G. P. Applications of nonlinear fiber optics. — 2nd ed. — Academic Press, 2008. — Vol. 10. — 508 p. — (Optics and Photonis Series). — ISBN 9780123743022.

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о