релаксаційні коливання

Релаксація про нниє колеб а ня, автоколебания , Що виникають в системах, в яких істотну роль грають дисипативні сили: зовнішнє або внутрішнє тертя - в механічних системах, активний опір - в електричних. Розсіювання енергії, обумовлене цими силами, призводить до того, що енергія, накопичена в одному з двох (або більше) накопичувачів, що входять до складу автоколебательной системи, не переходить повністю до іншого накопичувача (як в системах, що здійснюють гармонійні коливання ), А розсіюється в системі, перетворюючись в тепло. Р. к., Як і всякі автоколивання, можуть відбуватися тільки в нелінійних системах , Тому розгляд Р. до. Вимагає застосування нелінійної теорії коливань. Релаксаційні автоколебательной системи характерні тим, що при відключенні джерела енергії в них неможливі коливальні рухи. Якщо в системі переважне значення має один з енергоємних параметрів (наприклад, ємність при нехтує малій індуктивності або пружність при нехтує малій масі), то кожен період Р. до. Може бути розділений на декілька різко розмежованих етапів, відповідних повільним і швидким змінам стану системи, в якій відбуваються Р. до., що дозволяє розглядати Р. к. в подібних вироджених системах як розривні коливання.

Найпростішим прикладом механічної системи, що створює Р. до., Може служити колодка До, насаджена з тертям на вал, що обертається У і укріплена за допомогою пружин (рис. 1). При обертанні вала колодка внаслідок тертя захоплюється валом до тих пір, поки момент пружних сил пружин не стане рівним максимально можливого моменту сил тертя. Тоді колодка починає ковзати по валу в зворотному напрямку, при цьому відносна швидкість колодки і вала збільшується, сила тертя падає, і колодка повертається назад. Але при наближенні колодки до положення рівноваги пружна сила пружини зменшується, вал знову захоплює колодку і захоплює її за собою, далі процес повторюється (рис. 2).

З механічними Р. до. Доводиться зустрічатися в різних механізмах (наприклад, гальмівні колодки), в яких тертя досить велика і в той же час величина тертя падає (принаймні в деякій області) при збільшенні відносної швидкості руху поверхонь, між якими виникають сили тертя .

Найпростіший приклад електричних Р. до. - коливання, що виникають при певних умовах в схемі з газорозрядної лампою (рис. 3), яка має властивість запалюватися при певній напрузі U 3і гаснути при більш низькій напрузі U m. У цій схемі періодично здійснюється зарядка конденсатора С від джерела струму Е через опір R до напруги запалювання лампи, після чого лампа запалюється, і конденсатор швидко розряджається через лампу до напруги гасіння лампи. У цей момент лампа гасне і процес починається знову. Протягом кожного періоду цих Р. до. Відбувається два повільних зміни сили струму I при заряді і розряді конденсатора і два швидких - стрибкоподібних - зміни струму / c, коли лампа запалюється і гасне (рис. 4).

Спрощене розгляд механізму виникнення Р. до. Засновано на зневазі параметрами системи, що впливають на характер швидких рухів. Методи нелінійної теорії коливань дозволяють досліджувати не тільки повільні, але і швидкі рухи, не нехтуючи параметрами, від яких характер швидких рухів істотно залежить, і не вдаючись до спеціальних постулатам про характер швидких рухів. Залежно від властивостей системи можливо велика різноманітність форм релаксаційних автоколивань від близьких до гармонійних до стрибкоподібних і імпульсних.

Електричні Р. до. Широко застосовуються у вимірювальній техніці, телекеруванні, автоматиці і ін. Розділах електроніки. Для створення Р. до. Існують різноманітні схеми генераторів релаксаційних коливань, наприклад блокинг-генератори, мультивібратори, RC -генератори і т. Д.

Літ .: Андронов А. А., Вітт А. А., Хайкін С. Е., Теорія коливань, 2 видавництва., М., 1959, гл. IV, IX; Меерович Л. А., 3еліченко Л. Г., Імпульсна техніка, 2 вид., М., 1954, гл. XIV, XV; Капчинский І. М., Методи теорії коливань в радіотехніці, М. - Л., 1954.

, 1954

Мал. 3. Електрична релаксационная система.

Електрична релаксационная система

Мал. 1. Механічна релаксаційна система.

Механічна релаксаційна система

Мал. 2. Графік змін кута j повороту колодки з часом t.

Графік змін кута j повороту колодки з часом t

Мал. 4. Графік зміни сили струму I з часом t в контурі з газорозрядної лампою.