Кварцевый резонатор: принцип работы и область применения. Принцип работы резонатора
Назначение, принцип работы резонатора воздушного фильтра
Для чего нужен резонатор воздушного фильтра? Ответить на вопрос удастся, ознакомившись с принципом работы таких систем: всаса воздуха, отвода отработавших газов. Определив связь между системами и резонатором, удастся понять принцип работы, назначение устройства.
Общее знакомство
РезонаторВоспламенение топливной смеси, необходимой для нормальной работы мотора, невозможно без наличия кислорода. Указанный элемент поступает внутрь движка из воздуха через впускной коллектор. Воздушный поток содержит вредные частицы пыли, грязи, сажи, споры растений, которые наносят вред внутренним элементам силового агрегата. Препятствует их поступлению внутрь автодвигателя воздушный фильтр, он очищает поступающий воздух от абразивных частиц. Перед элементом фильтрации устанавливается резонатор.
Зачем нужен резонатор воздушного фильтра? Работающий автодвигатель издает своеобразный гул, образовывающийся из-за взрывания топливной смеси внутри силового агрегата. Частота взрывов большая, отличить один взрыв от другого невозможно, они сливаются в монотонный звук — «рев двигателя». Этот звук направляется:
- В сторону глушителя.
- В сторону подачи воздуха — автодвигатель. Резонатор, устанавливаемый с элементом фильтрации, гасит звук, издающийся из всасывающей системы.
Назначение
Резонатор перед фильтрующим элементом устанавливается для гашения звукового потока, издающегося из системы всаса, плюс выполняет функции:
- Разделяет движущиеся навстречу потоки воздуха. Существует встречное давление, создаваемое мотором, которое движется навстречу всасываемому воздушному потоку. Резонатор разделяет движущиеся навстречу воздушные потоки, способствует поступлению нужного объема воздуха внутрь двигателя. От поступления всасываемого воздуха в автодвигатель зависит эффективность работы мотора (разгон автомобиля). Если указанного устройства не будет, потоки воздуха пересекутся, внутрь двигателя начнет поступать неравномерное количество кислорода, вследствие чего возникнет кислородное голодание движка.
- Препятствует попаданию внутрь силового агрегата воды. Указанное устройство не дает проникнуть воде внутрь мотора, если машина попадает в очень глубокую лужу. Объясняется это конструктивными особенностями устройства: впускное отверстие расположено достаточно высоко.
- Сглаживает колебания воздушного потока при всасе, делает пульсации воздуха в момент всасывания равномерными, способствует нормальной работе мотора.
Резонатор воздушного фильтра имеет много плюсов. Давайте выделим негативный аспект — входное отверстие устройства конструктивно расположено высоко. Поэтому внутрь мотора всасывается нагретый до определенной температуры под капотом машины воздух. В таком воздухе содержится маленькая доля кислорода — это влияет на воспламенение топливной смеси негативно.
Конструктивные особенности
Установка ресивера на автомобилеУказанные устройства имеют различную форму. В основном они отличаются геометрией, но возможны различия в количестве перегородок, находящихся внутри элемента. Различают основные виды резонаторов:
- Моноблочные. Состоят из одной емкости, имеющей определенное количество перегородок, необходимых для разделения двух встречных потоков, снижения звука.
- Комбинированные. Состоят из двух емкостей. Первая служит для уменьшения высоких звуковых частот, вторая — низких. Согласно распределению снижения звука происходит выравнивание пульсаций воздушных потоков.
Независимо от конструктивных особенностей резонаторов основное их назначение — обеспечение нормальной работы мотора. Поэтому при поломке устройства проведите его замену. В противном случае через несколько километров пробега вы заметите нарушения в работе движка. Замена резонатора не является сложной, ее можно осуществить самостоятельно без привлечения специалистов.
Многие автолюбители рекомендуют снять указанное устройство. По их мнению, такие действия позволят:
- Снизить точку забора воздуха — улучшится мощность мотора, внутрь движка будет больше поступать кислорода.
- Звук работающего мотора станет похож на звук мощного американского автомобиля.
- Возрастание динамики разгона автомобиля — уберется дополнительное сопротивление, создаваемое резонатором.
Учтите: сняв указанный элемент системы, вы можете вызвать частичное кислородное голодание двигателя — это приведет к капремонту силового агрегата, плюс спровоцируете гидроудар, если въедете в глубокую лужу, вода попадет внутрь мотора.
pro-zamenu.ru
Резонаторы. Принцип работы резонатора
Лекция 9
РЕЗОНАТОРЫ.
Резонатор представляет собой колебательную систему, запасающую энергию переменного электромагнитного поля.
В отличии от колебательного контура, имеющего одну резонансную частоту, резонатор может иметь бесконечное множество резонансных частот, соответствующих разным типам колебаний. То колебание, которому при данных размеров резонатора соответствует минимальная частота, называется низшим типом колебаний.
В резонаторе возможно совпадение резонансных частот двух или нескольких типов колебаний. В таком случае колебания называются вырожденными.
ПРИНЦИП РАБОТЫ РЕЗОНАТОРА
Работа резонатора основана на явлении интерференции электромагнитных волн. Рассмотрим процесс накопления запасенной энергии резонатора на простейшем примере открытого резонатора, образованного двумя плоскими проводящими плоскостями, расположенными на расстоянии 
параллельно друг другу, и возбуждаемого через отверстие в одной из плоскостей, как показано на рисунке
Будем считать, что проводимость плоскости близка к идеальной 
. Возбужденная через отверстие волна в пространстве между плоскостями пройдет расстояние до плоскости 2 за время 
. За время прохождения фазовый набег 
составит величину 
.
При отражении от идеального проводящей плоскости 2 фаза волны изменяется на величину 
и отраженная волна пройдёт путь до плоскости 1, будет иметь фазовый набег
.
При отражении от плоскости 1 фаза волны измениться снова на величину . Следовательно разность фаз волн I и II в любом сечении (например, сечении А-А) составит
Как видно из рисунка в пространстве между плоскостями происходит интерференция дважды переотраженных от плоскостей волн. Если вне волны I,II,III…. будут иметь разность фаз 
, то есть находятся в фазе, то амплитуда суммарной волны будет максимальной, а также максимальной будет запасенная энергия в пространстве между зеркалами.
При выполнении этого условия
где n=1,2….
Если источник энергии всё время подключён к резонатору, то колебания в резонаторе называют вынужденными. Если источник возбуждения резонатора в какой-то момент времени отключается от резонатора, то колебания в резонаторе существующие после отключения источника, называются свободными или собственными.
Резонаторы характеризуются следующими параметрами: типом колебаний, резонансной частотой, добротностью, собственной и нагруженной, резонансной длиной волны
Тип колебаний определяется буквой с тремя индексами. Буква означает тип волны в соответствующей поперечному резонатора линии передачи; причём первые два индекса имеют тот же смысл, что и в соответствующей линии передачи, на основе которой создан резонатор, а третий индекс показывает количество полуволн, укладывающихся по длине резонатора.
Резонансная частота – частота, на которой амплитуда колебаний достигает наибольшей величины для данного типа колебаний
Собственная добротность резонатора представляет собой умноженное на 
отношение энергии, запасенной в резонаторе, к энергии потерь за один период колебаний
Резонансная длина волны – длина волны в свободном пространстве соответствующая резонансной частоте.
, где 
- скорость света.
Нагруженная добротность резонатора учитывает потери не только в стенках резонатора, но также потери в заполняющем резонатор диэлектрике, потери на излучение во внешнюю среду, потери энергии за счет передачи по внешние устройства
, где 
- добротность, определяемая потерями в металле;
- добротность, определяемая потерями в диэлектрике;
- добротность, определяемая потерями на излучение во внешнюю среду;
- добротность, определяемая потерями за счёт передачи энергии во внешнюю среду.
- также называется внешней добротностью и добротностью связи.
В режиме свободных колебаний добротность определяется как число периодов колебаний на резонансной частоте, за которое амплитуда напряженности поля убывает в 
раз (примерно в 23 раза).
В режиме вынужденных колебаний добротность определяется через относительную ширину резонансной кривой по уровню 0,707
Уравнение резонансной кривой имеет вид
Коэффициент передачи резонатора с двумя одинаковыми элементами связи
Коаксиальный резонатор
Коаксиальный резонатор представляет собой отрезок коаксиальной линии, закороченный с обеих сторон, как показано на рисунке
Рис. Коаксиальный резонатор на основном типе колебаний ТЕМ1
Резонансная длина волны
где 
- количество полуволн по длине резонатора.
Резонансная частота
Собственная добротность коаксиального резонатора (незаполненного диэлектриком)
Набольшая добротность резонатора соответствует отношению
Предельная мощность, обуславливается пробоем у внутреннего проводника
отсюда 
Для существования волны ТЕМ1
Возможно три варианта связи резонаторов с коаксиальной линией передачи, показанные на рисунке
Рис Виды связи коаксиальных резонаторов.
Расчет элементов связи производиться с помощью представления резонатора в виде параллельного контура, нагруженного на волновое сопротивление подводящего коаксиального кабеля 
Эквивалентная схема нагрузочного резонатора.
Эквивалентная емкость
Эквивалентная индуктивность
Эквивалентное резонансное сопротивление
Для индуктивной связи
При малых по сравнению с длиной волны размерах витка связи
где 
, 
- площадь витка.
Если угол между направлением силовых линий магнитного поля и плоскостью витка равен 
, то
при расположении витка в пучности силовых линий вектора 
Вносимые в эквивалентный контур сопротивление 
, где 
, 
, 
- сопротивление витка связи.
Обычно связь выбирается таким образом, чтобы оказывалось допустимое снижение собственной добротности резонатора. Поэтому 
выбирают на порядок большим 
, следовательно берут
Подставляя в выражение для 
это соотношение, получим
индуктивность витка связи
При выборе витка в виде рамки с размерами 
согласно[ ]
Решая совместно уравнение предыдущее и
, где 
получаем
,
где 
,
vunivere.ru
Принцип работы резонансного глушителя
Резонатор за счет своей конической формы сдерживает часть выхлопных газов, создавая давление в выхлопной трубе, которое не дает топливной смеси выходить из выпускного канала и увеличивает, таким образом, наполнение камеры сгорания и давление в ней.
Как это работает?
Как только поршень уходит вниз и открывает выпускной канал, волна выхлопных газов в резонаторе, мчащихся со скоростью звука, запускает последовательность событий, которвые приводят к увеличению мощности и крутящего моента двигателя.
Волна положительного давленияКак только смесь в цилиндре начинает гореть, поршень идет вниз и открывает выпускной канал. Выхлопные газы под давлением с огромной скоростью вылетают в выхлопную трубу, создавая волну положительного давления.
Промежуток времени между открытием каналов выпуска и впуска называется "ходом выхлопа" (exhaust lead). Ход выхлопа позволяет выйти находящимся под высоким давлением и очень горячим выхлопным газам в резонатор и создать, таким образом, разрежение в камере сгорания, благодаря которому засасывается новая порция горючей смеси. Если этого не случится, выхлопные газы могут быть засосаны обратно в цилиндр и там приведут к неконтролируему возгоранию топливовоздушной смеси.
Волна отрицательного давления Вылетающие с огромной скоростью выхлопные газы обладают большой инерцией, за счет чего создают в камере сгорания сильное отрицательное давление (примерно -7psi) около открывающегося впускного канала. Новая порция топливовоздушной смеси засасывается этим отрицательным давлением в камеру сгорания. Но, так как выпускной канал какое-то время остается открытым одновременно с впускным, часть свежей горючей смеси неминуемо вылетает в выхлопную трубу.
Волна положительного давления Вылетевшие в глушитель выхлопные газы быстро расширяются в первом конусе, проходят через резонатор и ударяются в резко сужающийся противоположный конус, который не дает им сразу вылететь наружу. Часть газов возвращается назад, к выхлопному каналу цилиндра, прекращая, таким образом, дальнейшее образование вакуума в камере сгорания.
Наддув через выхлопной портИ наконец, как только поршень перекрывает впускной канал, давление, которое создали оставшиеся в резонаторе выхлопные газы, заставляет вернуться в камеру сгорания вылетевшую часть свежей топливовоздушной смеси. Таким образом, на момент зажигания в цилиндре находится значительно больше горючей смеси под большим давлением, что приводит к увеличению мощности двигателя.
Пример работы резонансного глушителя
Дизайн выхлопных систем
Но просто сварить и прикрутить резонатор к двигателю недостаточно для увеличения его мощности. В этом деле играет роль все- и объем трубы, и размер конусов резонатора, и размер глушителя. К счастью, все эти факторы учитываются производителями при разработке выхлопных систем.
Итого:
1. Плавно сужающиеся конусы резонатора увеличивают крутящий момент и мощность, но не улучшают работу двигателя в целом.
2. Более крутые углы конусов резонатора увеличивают интенсивность, но укорачивают время прохождения волн положительного и отрицательного давления через выпускной канал. Эти выхлопные трубы могут значительно увеличить мощность и крутящий момент двигателя, но только в очень узком диапазоне оборотов. Кроме того, возникает зависимость мощности от условий зксплуатации и погодных условий: повышение температуры или влажности воздуха отрицательно скажется на работе резонатора.
3. Чем быстрей вы ездите на скутере, тем короче должна быть труба, и наоборот.
4. Бензин низкого качества сильно влияет на работу резонансного глушителя, изменяя температуру вылопных газов, и, как следствие, их давление и скорость движения.
© 2008 www.gilerarunner.ru
ВНИМАНИЕ! Чтобы заказать необходимые запчасти или тюнинг для Вашего скутера, отправьте на мейл Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript письмо со списком необходимых деталей, либо оставьте сообщение в комментариях под статьей, либо сообщение на нашем форуме в разделе Покупка запчастей. Я в самое кратчайшее время свяжусь с Вами и расскажу все подробности. В сообщении обязательно укажите название модели, объем двигателя и год выпуска скутера, чтобы избежать ошибок при подборе деталей.
Мы привозим из Германии и США любые оригинальные и неоригинальные детали и аксессуары для европейских скутеров, тюнинг и экипировку, резину и многое другое из более чем 30 каталогов. Для уточнения деталей заказа можно позвонить по тел. в Петербурге +7 (921) 309 00 99, Александр.
www.gilerarunner.ru
принцип работы и область применения
С момента изобретения генератора частоты прошло уже немало времени. Разработчики столкнулись с множеством проблем на этом пути. Целью проектировщиков всей планеты было создание генератора, который был бы способен выдавать на выходе стабильную частоту. Именно на ней и базируется работа цифровых устройств: компьютеров, микропроцессоров, кварцевых часов и т.д. Получение стабильной частоты, которая не зависит от таких параметров, как температура или время работы, означало прорыв в построении электронных схем и возможность проектировать новые электронные устройства. Ситуация кардинально изменилась с того момента, когда появился кварцевый резонатор. Это небольшое компактное устройство позволяет “творить чудеса” в электронике.
Схемные решения, в которых стал использоваться кварцевый резонатор, оказались настолько удачными, что это устройство прочно вошло в разряд наиболее востребованных при проектировании и разработке электронных схем. С развитием цифровых устройств наблюдается устойчивая тенденция все больше применять кварцевый резонатор. Принцип работы достаточно простой и основан на обратном пьезоэлектрическом эффекте. Иными словами, если на его выход подать переменное напряжение, то это приведет к сдвигу фаз, так как при спаде полуволны устройство начинает отдавать запасенную механическую энергию. Этот эффект и был замечен разработчиками этого удивительного элемента.
Каждый кристалл, из которого изготовлен кварцевый резонатор, обладает своими механическими свойствами. Они в свою очередь влияют на такой параметр, как частота прибора. Давайте представим, что с помощью несложной схемы мы имитируем условия, при которых будет работать прибор. Начинаем постепенно увеличивать частоту. В определенный момент мы достигнем определенного сдвига фаз между подающим напряжением, и отдаваемым кварцем. С увеличением частоты мы сможем ввести схему в резонанс – собственно, отсюда и происхождение самого названия устройства.
Миниатюрные устройства на основе резонаторов широко применяются в радиоэлектронике. Хорошим примером этому могут послужить измерительные микрозонды, гетеродины. С их помощью появились стабильные и надежные устройства. В популярной игре “ охота на лис ” используются приборы на основе этих элементов.
Всем известные кварцевые часы содержат кварцевый резонатор, который и является устойчивым источником импульсов. Подсчитывая эти импульсы можно сформировать секундный сигнал, необходимый для работы этого известного во всем мире устройства.
Современная электроника не может отказаться от применения этого удивительного прибора. Интересно, как бы стал работать ваш компьютер, если бы генератор импульсов опорной частоты в процессоре вдруг стал выдавать нестабильную частоту? Это привело бы к неправильной работе всей системы, и, скорее всего, к ее зависанию.
Так называемый резонатор кварцевый является “сердцем” практически любого цифрового прибора. Без него перестанет работать компьютер или ноутбук, не станет интернета и мобильной связи.
Также стоит отметить, что развитие этих устройств идет по пути минимизации габаритов и увеличения рабочей частоты.
fb.ru
Добавить сайт в избранное
.jpg)
