Десонанс в акустике и электротехнике¶

Десонанс (от лат. de- — приставка отрицания и sonus — звук) — явление резкого уменьшения амплитуды вынужденных колебаний системы при изменении частоты или параметров возбуждающей силы, противоположное явлению резонанса. Если при резонансе амплитуда колебаний достигает максимума, то при десонансе она падает до минимума, что сопровождается резким изменением фазового соотношения между колебательным процессом и внешней силой.

¶Физическая сущность

При вынужденных колебаниях амплитуда зависит от соотношения между частотой внешней силы и собственной (резонансной) частотой системы. По мере приближения частоты возбуждения к собственной амплитуда нарастает, достигая максимума в точке резонанса. При дальнейшем изменении частоты амплитуда убывает, и в определённой области параметров возникает десонанс — состояние, при котором система на возбуждение откликается минимально.

Физически десонанс связан с тем, что колебательная система оказывается «настроенной» на противофазу: возбуждающая сила совершает работу, противоположную направлению движения, и гасит колебания. В электрических цепях это проявляется как резкое падение тока в последовательном контуре при частоте, существенно отличающейся от резонансной, либо как падение напряжения в параллельном контуре.

¶Десонанс в акустике

В акустике десонанс описывает состояние, при котором источник звука и приёмник (например, громкоговоритель и акустическая система, резонатор и воздушный объём) работают на разных частотах, что приводит к резкому снижению интенсивности передаваемого звука. Этот эффект используется при проектировании акустических систем, где согласование частотных характеристик громкоговорителя и корпуса критически важно для качества воспроизведения.

Десонансные провалы в амплитудно-частотной характеристике акустических систем считаются нежелательными и компенсируются корректирующими фильтрами или изменением геометрии корпуса. В музыкальных инструментах десонанс проявляется при расстройке: например, при фальшивом строе струнного инструмента возникают «биты» — периодические колебания громкости, обусловленные близостью, но не совпадением частот.

¶Десонанс в электротехнике

В электротехнике десонанс — режим работы колебательного контура, при котором его параметры (индуктивность, ёмкость, сопротивление) не согласованы с частотой сигнала, что вызывает резкое падение амплитуды тока или напряжения. Явление противоположно электрическому резонансу и имеет важное практическое значение.

¶Последовательный контур

В последовательном резонансном контуре десонанс наблюдается при частотах,远离 резонансной. При этом полное сопротивление контура растёт, а ток убывает. Десонансные частоты определяются условием, при котором реактивные сопротивления катушки и конденсатора не компенсируют друг друга, а складываются.

¶Параллельный контур

В параллельном контуре десонанс проявляется как резкое падение напряжения на контуре при частотах, отличных от резонансной. Это свойство используется в полосовых фильтрах и согласующих устройствах.

¶Применение десонансного эффекта

Несмотря на то что десонанс традиционно считается нежелательным явлением, он находит целый ряд практических применений:

• Подавление паразитных колебаний — намеренный ввод десонанса в контуры, чтобы устранить нежелательные резонансы в усилительных каскадах и линиях связи.
• Фильтрация сигналов — десонансные провалы используются в полосовых и режекторных фильтрах для подавления отдельных частот.
• Измерительная техника — методы измерения параметров цепей и материалов, основанные на анализе десонансных характеристик.
• Метрология и дефектоскопия — ультразвуковые методы, в которых десонанс резонатора используется для обнаружения дефектов материалов.

¶Десонанс и резонанс: различия

¶Терминология и этимология

Термин «десонанс» образован по аналогии с «резонансом» с использованием отрицательной приставки. В русскоязычной научной литературе термин закрепился в работах по акустике и теории колебаний XX века. В англоязычной литературе аналогичное понятие обозначается терминами anti-resonance, off-resonance или detuning, в зависимости от контекста.

¶См. также

• Резонанс
• Вынужденные колебания
• Колебательный контур
• Электрический резонанс
• Акустический резонанс

¶Источники

• Борнштейн Л. Н. Физико-технические константы
• Фрадкин А. Е. Акустические измерения
• Вентцель Е. С. Теория вероятностей
• Савельев И. В. Курс общей физики
• Демирчян К. С. Теоретические основы электротехники