dæmpning

Dæmpning er udtrykket, der bruges til at beskrive fænomenet, at i et system, der i princippet kan svinge, falder amplituden af en oscillation over tid, eller der kan slet ikke forekomme svingninger afhængigt af omstændighederne. Svingningen er baseret på indbyrdes forbindelse mellem to energiformer efter en engangsindgang af energi; z. B. med en mekanisk aksel udveksles kinetisk energi og potentiel energi indbyrdes. Hvis energi forgrenes til en tredje energiform - ofte som varme - er dette årsagen til dæmpningen.

Udtrykket dæmpning anvendes også på et svækkelsesfænomen, der er relateret til oscillation, stråling eller bølgelignende processer, selvom disse er stationære . Disse processer kan finde sted uden en tidsbegrænsning, hvis den energi, der afgives som varme, kontinuerligt erstattes af andre energityper.

Tidsafhængige processer

Grundlag, parameter

Dæmpningen kan være uønsket, f.eks. B. i et urværk , der formodes at svinge på ubestemt tid. Men det kan også være ønskeligt, for. B. i en elektromekanisk målemekanisme, som hurtigt skal hvile efter en ændring i den målte variabel .

I tilfælde af et dæmpet, oscillatorisk system skelnes der mellem et oscillationstilfælde , et krybekabinet og det aperiodiske grænsetilfælde derimellem, men som også udviser krybende adfærd. En svingning er overhovedet mulig, hvis dæmpningen er tilstrækkelig svag. For den matematiske fremstilling henvises til hovedartiklerne.

I oscillationens differentialligning kan dæmpning ses ved, at et udtryk vises med det første derivat af den afhængige variabel . I tilfælde af mekaniske processer står denne afledning for hastigheden, betegnelsen for påvirkning af friktion .

Svagt dæmpet svingning med en eksponentielt faldende grænse

I tilfælde af svag dæmpning er den naturlige vinkelfrekvens $\omega _{d}$ ${\ displaystyle \ omega _ {d}}$ $\ omega _ {d}$ vibrationen er mindre end dens værdi $\omega _{0}$ ${\ displaystyle \ omega _ {0}}$ $\ omega _ {0}$ med dæmpet svingning. Amplituden henfalder i et eksponentielt forhold til tiden, så svingningen igennem

y={\hat {y}}\ \mathrm {e} ^{-\delta t}\sin \omega _{d}t

{\ displaystyle y = {\ hat {y}} \ \ mathrm {e} ^ {- \ delta t} \ sin \ omega _ {d} t}

y = \ hat y \ \ mathrm e ^ {- \ delta t} \ sin \ omega_d t

er skrivbar. Det betyder $\delta$ ${\ displaystyle \ delta}$ $\ delta$ Henfaldskoefficient ^[1] med $\delta >0$ ${\ displaystyle \ delta> 0}$ $\ delta> 0$ .

Et oscillerende system med en lav dæmpningsgrad eller høj kvalitet kan betjenes uden dæmpning som en oscillator ved en konstant energiforsyning (f.eks. Under mekanisk eller elektrisk spænding). Når spændt med en skiftende mængde, er resonans mulig. Hæmning eller nedbøjningsafhængig (ikke-lineær) dæmpning skal forhindre systemet i at gynge til ødelæggelsespunktet ( resonanskatastrofe ).

Eksempler på dæmpning

mekanik

En vibrerende streng udsender energi gennem et musikinstruments krop, fortrinsvis gennem lydens udbredelse .
Vibrationer i køretøjers chassis svækkes af støddæmpere ; disse bliver varme, når de kører hurtigt på ujævne veje. Dæmpningen sker gennem friktionsbremser, for eksempel gennem strømningsmodstand på grund af viskositet, når olie skubbes gennem smalle dyser. For yderligere muligheder se også under vibrationsspjæld .

Elektroteknik

Indstilling i den aperiodiske borderline -sag
Dæmpet svingende indstilling

I et oscillerende kredsløb udveksler det elektriske felt og magnetfeltet deres energi. I dette tilfælde leverer elektrisk strøm primært energi til spolens ohmiske modstand .
I målemekanismen til bevægelig spole bruges den ledende spolestel som en virvelstrømsbremse . Det repræsenterer en drejning, hvor en strøm som følge af elektromagnetisk induktion strømmer proportionalt med vinkelhastigheden.

Et system, der kan svinge, kommer hurtigst i hvileposition i den aperiodiske kantlinje. Den mest fordelagtige dæmpning for at komme sikkert i hvilestilling er imidlertid en lavere dæmpning, så der sker et overskridelse, hvorved svingningen hurtigt falder til et snævert område. Denne bundfældning er især nyttig, når statisk friktion kan forventes. For kommercielt tilgængelige elektromekaniske måleenheder er et overskridelse på op til 20% af skalalængden tilladt med et displayændring på ⅔ af skalalængden. ^[2]

Stationære processer

Grundlag, parametre

Også her er der den uønskede og den ønskede dæmpning. Sidstnævnte kræver en dæmper .

For komponenter, transmissionsveje og systemer angiver man ^[3]

dæmpningsfaktoren $D={\frac {X}{Y}}={\frac {1}{V}}$ ${\ displaystyle D = {\ frac {X} {Y}} = {\ frac {1} {V}}}$ $D = {\ frac {X} {Y}} = {\ frac 1V}$

med

x

{\ displaystyle X}

x

= Input variabel,

Y

{\ displaystyle Y}

Y

= Output variabel,

V

{\ displaystyle V}

V

= Transmissions- eller forstærkningsfaktor .

den logaritmiske dæmpning $a=\ln |D|{\text{ Np}}=20\;\lg |D|{\text{ dB}}$ ${\ displaystyle a = \ ln | D | {\ text {Np}} = 20 \; \ lg | D | {\ text {dB}}}$ $a = \ ln | D | \ tekst {Np} = 20 \; \ lg | D | \ tekst {dB}$ ,

når input- og output -variablerne er af samme type, som effekten afhænger af kvadratet.

Fra de (muligvis komplekse) størrelser $D.$ ${\ displaystyle D}$ $D.$ og $V$ ${\ displaystyle V}$ $V$ man bruger den, hvis beløb er større end én; det betyder, at beløbet altid har en positiv logaritme.

Eksempler på dæmpning

Elektroteknik

Elektromagnetiske bølger, der trænger ind i stof, udsættes for dielektrisk absorption, når permanente elektriske dipoler i dielektriket justeres ved polarisering . Denne absorption fører til en omdannelse af energi fra det vekslende felt til varme - både bevidst til dielektrisk opvarmning og utilsigtet på kommunikationsteknologiens transmissionsveje. Det mulige område er begrænset af dæmpningen uden forstærkning.
Bevidste dæmpere omtales også som dæmpere. Ud over komponenter, der skal være frekvensuafhængige over det bredest mulige område, bruges specifikke frekvensafhængige elementer, såsom højpas eller lavpas .
Afskærmning er en teknisk foranstaltning til beskyttelse mod elektriske, magnetiske og elektromagnetiske felter . Deres effektivitet kvantificeres ved afskærmningsdæmpningen .

For at dæmpe elektromagnetisk stråling ved passage gennem jordens atmosfære, se Atmosfærisk vindue .

optik

Den dekadiske eller naturlige logaritme er også almindelig for betegnelse i optik,

for filternes dæmpende virkning: specifikationen som optisk densitet ,
for optiske medier: absorptionskoefficienten (er proportional med den imaginære del af det komplekse brydningsindeks , dvs. ekstinktionskoefficienten),
i fysisk kemi: ekstinktionskoefficienten .

Akustik

Forskellige former for lydabsorbering kan forekomme under lydspredning:

lyddæmpning gennem absorption (i stedet for refleksion) af luftbåren lyd i rumakustik ,
Lydisolering ved transmission af luftbåren og slaglyd gennem vægge og lofter kan opnås i bygningsakustik gennem øget intern dæmpning af de anvendte byggematerialer.

mekanik

I maskin- og køretøjskonstruktion og i strukturel dynamik er øget indre dæmpning af de anvendte materialer ("materialedæmpning") ofte ønskelig for at reducere vibrationer .

Se også

Forvrængning dæmpning
Spredning
Dæmpning af synlighed efter atmosfære
Signaldæmpning med DSL
Slutposition dæmpning
Palm muting

litteratur

Dieter Meschede: Gerthsen Fysik. 23. udgave, Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg / New York 2006, ISBN 978-3-540-25421-8 .
Jürgen Detlefsen, Uwe Siart: Grundlaget for højfrekvent teknologi. 2. udgave, Oldenbourg Verlag, München / Wien 2006, ISBN 3-486-57866-9 .
Herbert Zwaraber: Praktisk opsætning og test af antennesystemer. 9. udgave, Dr. Alfred Hüthig Verlag, Heidelberg 1989, ISBN 3-7785-1807-0 .
Gregor Häberle, Heinz Häberle, Thomas Kleiber: Ekspertise i radio, tv og radioelektronik. 3. Udgave. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 1996, ISBN 3-8085-3263-7 .
Franz G. Kollmann, Thomas F. Schösser, Roland Angert: Praktisk maskinakustik (VDI -bog). Springer-Verlag, 2006, ISBN 978-3540200949 ..

Weblinks

Wiktionary: Attenuation - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser

Individuelle beviser

↑ DIN 5483-1 Tidsafhængige størrelser- betegnelser for tidsafhængighed .
↑ DIN EN 60051-1 Direktevirkende indikatorer for elektriske måleapparater og deres tilbehør, måleudstyr med urskive - Definitioner og generelle krav .
↑ DIN 40148-1 Transmissionssystemer og toportssystemer- vilkår og størrelser .

[1] DIN 5483-1 Tidsafhængige størrelser- betegnelser for tidsafhængighed .

[2] DIN EN 60051-1 Direktevirkende indikatorer for elektriske måleapparater og deres tilbehør, måleudstyr med urskive - Definitioner og generelle krav .

[3] DIN 40148-1 Transmissionssystemer og toportssystemer- vilkår og størrelser .

[1]

[2]

[3]