偏转特性对自激振荡射流的影响_卢义玉

文章编号:1000-582x(2000)03-0040-03

偏转特性对自激振荡射流的影响

卢义玉,李晓红,王建生,杨　林

(重庆大学机械工程学院,重庆　400044)

摘　要:分析了自激振荡射流的偏转特性,研究了偏转特性对射流振荡脉冲压力、射流切割性能等方面的影响。实验研究表明,自激振荡射流的偏转角可达9.53°,偏转特性使其振荡脉冲幅值增大,频率降低。偏转特性也有效地降低了“水垫效应”的影响,提高自激振荡射流的切割性能。

关键词:自激振荡射流;偏转;切割

中图分类号:TD421 文献标识码:A

1986年第八届国际水射流切割技术会议上重庆大学廖振方教授提出自激振荡脉冲水射流喷嘴以后,引起了国内外学者的高度重视,在利用自激振荡脉冲水射流喷嘴提高水射流破碎岩石、清洗物料和切割等的能量利用率方面,作了大量的理论和实验研究。近几年,自激振荡脉冲喷嘴已成功的应用于石油钻井,如应用于大庆、胜利油田等[1～4]。在自激振荡脉冲射流的实验研究过程中发现,当空气按一定频率从一小孔进入振荡腔时,射流振荡的幅度增强,而且射流会向反方向偏转。实验研究表明[5],摇摆振荡射流能够有效地消除“水垫”效应,提高了水射流的破岩能力。利用水射流的偏转效应使水射流在自激振荡的同时自行横向偏转,这将有效地消除“水垫”效应,提高自激振荡射流的工作性能。

1　自激振荡射流的偏转特性

图1所示,当一射流从喷嘴射入振荡腔室时,由于水的粘性作用,水与振荡腔内流体之间必然发生动量交换,射流的卷吸使得邻近射流的区域中的压力降低。

当进气孔关闭时,射流不会偏转任何一边,仍按原来的流向流动。当进气孔开启时,射流因附壁效应偏向下方。

2　实验装置及过程

偏振振荡喷嘴如图2所示,它由一上游喷嘴、一下游喷嘴、一振荡腔和二套进气装置组成。在实验过程中,上游喷嘴直径d1=2.8mm,选用了五种凹形的下游喷嘴。五种下游喷嘴的主要参数如表1所示

。

图1　

射流偏转示意图

图2　偏振喷嘴示意图

表1　五种下游喷嘴结构参数 mm 喷嘴A1A2A3B1B2

直径4443.54.5

直线段长度251022

2000年5月　重庆大学学报　(自然科学版)Vol.23　第23卷第3期Journal of Chongqing University(Natural Science Edition)May.2000

收稿日期:1999-10-03

基金项目:国家杰出青年基金资助项目(59725410)

作者简介:卢义玉(1972-),男,湖北京山人,博士生,主要从事高压水射流的研究。

实验过程主要是通过改变下游喷嘴与上游喷嘴直径比(d 2/d 1),下游喷嘴长度、振荡腔长度、进气孔位置,测出射流偏转角大小,从而得出这些实验参数与射流偏转角的相互影响关系,以及振荡腔中真空度与射流偏转角的关系。

通过压力传感器测定自激振荡射流的压力脉动波形,并用快速傅利叶变换进行频谱分析。通过自激振荡射流切割自制水泥砂浆试件的实验,对比分析偏转特性对自激振荡射流切割性能的影响。

3　实验结果及分析

3.1　自激振荡射流的偏转角的测定及其分析

在射流速度、上下游喷嘴直径比(d 2/d 1)不变的条件下,射流偏转角的大小与振荡腔长(L /d 1)的变化关系如图3所示。从图中可以看出,三条曲线都存在一个峰值,对于不同的d 2/d 1,峰值的大小和出现峰值时对应的振荡腔长不同,d 2/d 1越大,峰值越大,峰值对应的振荡腔长也越大。这是由于在射流速度不变的情况下,随着振荡腔长的变化,振荡腔中的压力也发生变化,从而射流偏转角也随之变化,d 2/d 1越大,振荡腔中压力差值也越大,从而射流偏转角也越大;另一方面,下游喷嘴直径d 2越大,对射流束的偏转制约越小,从而射流偏转不会受到限制。但实验中发现,d 2太大,自激振荡射流的振荡幅度将受到影响,因此,在以下的实验中,下游喷嘴直径(d 2)保持为4mm .

1—d 2/d 1=1.25;2—d 2/d 1=1.45;3—d 2/d 1=1.63

图3　射流偏

转角与振荡腔长的关系曲线

1—实验曲线;2—理论曲线

图4　偏转角与振荡腔内真空度的关系曲线

图4显示了射流偏转随振荡腔中压力的变化规

律。实验过程中,射流速度、d 2/d 1以及进气孔位置都保持不变。忽略进气孔的压力损失,从图4可以看出,理论曲线与实验曲线基本符合。这也说明进气孔的位置不同时,射流偏转角也不同(图5所示),进气孔到下游喷嘴的距离越小,射流偏转角越大。

射流偏转角α与下游喷嘴直线段长度(L d )之间的关系曲线如图6所示。从图中可以看出,当L d <10mm 时,射流偏转角α随着L d 的增大而增大;当L d >10mm 时,射流偏转角α随着L d 的增大反而减小;当L d =10mm 时,射流偏转角α达到最大值为9.53度。这是由于下游喷嘴内壁的摩擦与区域Ⅲ(图1所示)中空气阻力的联合作用的结果。当L d <10mm 时,随着L d 的增加,下游喷嘴内壁(主要是内壁的下部分)对射流的阻力也随之增加,使射流更强烈地附着喷嘴内壁下半部分流动,另一方面,区域Ⅲ中的空气与射流束的作用面也随之增大,对射流偏转的作用也随之增强,因此,射流偏转角随着L d 的增长而增大;反之,当L d >10mm 时,随着L d 的增长,下游喷嘴内壁限制了射流的流动方向,原本发生偏转的射流逐渐按下游喷嘴直线段方向流动。

图5　射流偏转角与进气孔到下游喷嘴距离L 的关系曲线

图6　射流偏转角与下游喷嘴直线段长度L d 的关系曲线

3.2　偏转特性对自激振荡射流脉动压力的影响

进气装置不动作时和进气装置按固定频率开闭时的射流压力波形分别如图7,图8所示。

图7,图8看出,射流的偏转特性使自激振荡射流的压力脉冲幅度增强,主要振荡频率降低。廖振方教授等人已研究表明[3],射流的动能主要集中频率较低的

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第23卷第3期 卢义玉等:　偏转特性对自激振荡射流的影响

流体,自激振荡射流的脉冲频率越低,越有利于射流的动量和能量的交换和传递。因此,偏转特性有利于提高振荡射流的压力脉动度和射流的工作性能

。

图7　进气装

置不动作时射流的压力波形

图8　进气装置按固定频率工作时射流的压力波形

3.3　偏转特性对自激振荡射流切割效果的影响

对比切割实验条件为:泵压10Mpa ,d 1=2.8mm ,d 2=4mm ,D =18mm ,靶距20mm ,靶体:特制水泥砂浆试件。在固定频率50Hz 工作时射流切槽深度比进气装置不动作时射流切割的平均深度提高了19%。从切割实验结果分析表明,当射流偏转方向与切割方向一致时,射流的偏转特性能有效的减小“水垫效应”的影响,提高自激振荡射流的切割性能。

4　结论

1)在相同条件下,自激振荡射流的自行偏转角随

着振荡腔长的变化会出现一个峰值,且随着下游喷嘴直径的增大,峰值也随之增大;

2)自激振荡射流自行偏转角与振荡腔中真空度

近似成线性关系;

3)当下游喷嘴直线段长度小于10m m 时,射流偏转角随着直线段长度地增加而增大,而当直线段长度大于10mm 时,射流偏转角随着直线段长度地增加而减小;当直线段长度为10mm 时,射流偏转角达到最大,为9.63°;

4)当进气装置按某一固定频率运转时,射流的振荡幅度增强,脉冲频率降低,振荡规律更加明显;

5)射流的偏转特性减小射流的“水垫效应”的影响,有效地提高了自激振荡射流的切割性能。

参

考

文

献

[1]　LIAO ZHENFANG ,TANG CHUANLIN .Pulsed jet nozzle for oil

well jetting drilling [A ],.Proceedings of the 7th American Water Jet conference [C ].Houston :Water Technology Association .1993.263～269.

[2]　PEREIRA J C F ,SOUSA J M M ,Experimental and numerical

investigation of flow oscillations in a rectangular cavity [J ].Journal of Fluids Engineering ,1995,117:68～74.

[3]　TANG CHUANLIN ,LI XIAOHONG ,LIAO ZHENGFANG .The

study of Oscillation jet Nozzle with flow -control oscillator [A ].Proceedings of the 9th American Water Jet conference [C ].Hous -ton :Water Technology Association ,1997.335～352.[4]　李晓红,刘爱林,郑金龙,等.自激振荡磨料射流的研究

[J ].中国安全科学学报,1995,5(5):161～165.

[5]　CHENG D ,GUO C .Theory and Practice of Swaying Oscillatin g

Water Jet [A ].Proceedings of the 13th International Conference on Jetting Technology [C ].Cagliati :Water Technology Ass ocia -tion ,1996.153～168.

Effect of Deflection Characters on Self -oscillating Water Jet

LU Yi -yu ,LI Xiao -hong ,WANG Jian -sheng ,YAN G Lin

(College of mechanical engineering ,Chongqing University ,Chongqing 400044,China )

ABSTRAC T :The deflective mechanism of the oscillating water jet is analyzed and the effects of jet deflection on the

self -oscillating water jet are investigated .It is experimentally shown that the deflective angle may reach 9.53degree ,the pres -sure fluctuation is more intensive and more regular and the jet can efficiently eliminate the water cushion effect and increase the ability in cutting .

KEYW ORDS :self -oscillating water jet ;deflection ;cut

(责任编辑　成孝义)

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重庆大学学报　(自然科学版) 2000年

自激振荡开关电源

自激振荡（RCC）开关电源 中山市技师学院 一、概述 目前市场上销售的手机充电器，从电路结构和充电方式上可分为两大类：第一类是“机充式”充电器，另一类是“直充式”充电器（也叫座充）。所谓“机充式”充电器，就是电源进入手机后由充电管理IC 控制预充电、恒流充电、恒压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等（比SL1051、BQ241010/2/3等），输出电压一般在5.5～6.5V；而“直充式”充电器也叫万能充电器，直接对电池充电，由于锂电池（充）满电压为4.2V，所以这类充电器输出电压一定要稍小或等于4.2V。 手机充电器输出功率都比较小，一般在5W以下，国内厂商生产的充电器1更是小到2-3W。为了节约成本，国内许多厂商都采用RCC（Ringing Chock Converter）开关电源设计方案。RCC设计方案理论技术成熟、电路结构简单、元器件常见、成本低廉，所以深受国内厂商青睐。然而，读者可能耳闻目睹许多充电器质量事故频频发生，原因不是产品原理有问题，而是制造厂家为了追求利润使用了质量较差元件或二次回收元件造成的；更有甚者部分厂商为了能在激烈的市场竞争环境下生存，不得不使出最下策——只要能输出电压，尽其所能地节省元件! 另外，国内厂商生产的充电器初、次级通常没有设计光藕（反馈），因此输出电压很难控制，负载能力较差，空载时输出电压偏高，带上负载后电压才正常。从目前市场上流通的充电器来看，成本基本在2-3元之间。国外知名公司出于市场定位和维护自身品牌形象考量，一般采用集成电路设计方案，电路结构完善、生产用料考究、产品可靠性高，成本通常是国内厂商的3-5倍，质量当然要好。 由于手机充电器输出功率较小（对电网干扰小）、产品受体积所限（消费者审美要求和拼比心理把厂家“逼上梁山”），无论国内厂商还是国外知名公司出品的手机充电器，输入侧电源滤波器（与EMC测试有关的元器件）都一概省去，部分国内厂商更是把“热地”与“冷地”之间的安规电容（Y电容）也节省掉了，所以，几乎没有任何一个厂家的手机充电器能通过EMC测试。既然通不过EMC测试，依照中国法律就不能销售，因此厂家就打“擦边球”，把充电器定位为赠品，国家对电器赠品并没有强制安规要求。再则，质量认证部门考虑到手机充电器输出功率小、对电网干扰小，在对手机作认证时对充电器“睁一只眼、闭一只眼”，于是，不符合国家标准的手机充电器就堂而皇之地进入市场了。当然，对于用户来说这些元器件的存在与否与充电的电性能几无关系，并不会影响消费者正常使用，只是与国家标准要求不符而已！ RCC充电器电路结构简单，工作频率由输入电压与输出电流（自适应）改变，控制方式为频率调制（PFM），工作频率较高，如图1是RCC充电器原理框图。 1由于许多国外知名公司的手机充电几乎都由国内厂商代工，所以该处应理解为国内厂商生产的自主品牌的内销充电器，下同。

自激振荡的判别条件

自激振荡的判别条件 在电子线路中，判断电路能否产生自激振荡一直以来都是一个令学生感到困惑的问题，同学们对一个电路进行分析时往往感到无从下手。笔者根据多年的教学经验，总结出一个比较简单的判别方法，具体内容如下： 通常，我们判别电路能否产生自激振荡可以从两个方面人手：一个是相位平衡条件，另一个是振幅平衡条件，这两个条件中有任何一个不满足，电路就不能产生自激振荡。 一般条件下，我们在分析电路时，两个判别条件中首先看振幅平衡条件，它是指放大器的反馈信号必须有一定的幅度。这个条件中包含两层意思，一是必须有反馈信号，二是反馈信号必须有一定的幅度。这样我们在分析电路是否满足振幅条件时就可以从两个方面考虑：(1)是否存在反馈信号；(2)三极管能否起到正常的放大作用。下面通过举例来说明：在图1所示电路中，考虑交流通路时，反馈信号被发射极电容Ce短路，反馈信号消失，不满足振幅条件，不能产生自激振荡。在图2、图3昕示电路中，考虑直流通路，电感线圈视为导线。在图2中线圈将集电极、发射极短路，图3中线圈将集电极、基极短路，所以这两个电路中三极管均不能正常工作，从而不满足振

幅条件，电路也不能产生自激振荡。 如果通过分析，知道电路满足振幅条件，那么第二步我们再来看相位平衡条件，它是指放大器的反馈信号与输入信号必须同相位。换句话说，就是电路中的反馈回路必须是正反馈。关于正负反馈的判别我们可以用“瞬时极性法”来进行。这里我们也通过一个电路来说明。 在图4中，先假设输入信号电压对地瞬时极性为正，然后根据该瞬间晶体管的集电极、基极、发射极相对应的信号极性可看出，反馈到基极的信号极性为负，它起着削弱输入信号的作用，可知是负反馈，则不满足相位条件，所以电路不能产生自激振荡。 由上可知，一个能够产生自激振荡的电路，必然是既有正反馈又能正常放大的电路。也就是说，这个电路必须同时满足振幅条件和相位条件才能产生自激振荡，两个条件缺一不可。微信0

自激振荡的产生和消除

运放震荡自激原因及解决办法 分类：信号完整性运放2011-07-10 21:10 10663人阅读评论(0) 收藏举报360工作测试网络 闭环增益G=A/(1+FA)。其中A为开环增益，F为反馈系数，AF为环路增益 A(开环增益) = Xo/Xi F(反馈系数)=Xf/Xo 运放震荡自激的原因： 1、环路增益大于1 (|AF|》1) 2、反馈前后信号的相位差在360度以上，也就是能够形成正反馈。 参考《自控原理》和《基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计》

在负反馈电路时，反馈系数F越小越可能不产生自激震荡。换句话说，F越大（即反馈量越大），产生自激震荡的可能性越大。对于电阻反馈网络，F的最大值是1。如果一个放大电路在F=1时没有产生自激振荡，那么对于其他的电阻反馈电路也不会产生自激振荡。F=1的典型电路就是电压跟随电路。所以在工作中，常常将运放接成跟随器的形式进行测试，若无自激再接入实际电路中 自激振荡的引起,主要是因为集成运算放大器内部是由多级直流放大器所组成,由于每级放大器的输出及后一级放大器的输入都存在输出阻抗和输入阻抗及分布电容,这样在级间都存在R-C相移网络,当信号每通过一级R-C网络后,就要产生一个附加相移.此外,在运放的外部偏置电阻和运放输入电容,运放输出电阻和容性负载反馈电容,以及多级运放通过电 源的公共内阻,甚至电源线上的分布电感,接地不良等耦合,都可形成附加相移.结果,运放输 出的信号,通过负反馈回路再叠加增到180度的附加相移,且若反馈量足够大,终将使负反馈转变成正反馈,从而引起振荡. 重要的概念 相位裕度---如下图所示，显然我们比较关心当20lg|AF|=0时，相位偏移是否超过180

自激振荡与负反馈放大电路稳定性的条件

自激振荡与负反馈放大电路稳定性的条件 摘要：通过分析，发现产生自激振荡需要特定的相位条件和幅值条件对负反馈放大电路的稳定性而言，控制相位和幅值来控制电路的稳定性。 关键词语：自激振荡，负反馈，相位，幅值，输入信号，反馈信号，净输入信号 引言：当电路引入负反馈时，净输入信号在减小，因此，与必须是 同相的。否则，当有，n = 0，1，2…（、分别是、 的相角），并且有||=1时，就会产生自激振荡。 1、自激振荡 1.1、产生自激振荡的原因 图1是负反馈放大电路组成框图的简化形式 图1是负反馈放大电路组成框图的简化形式，图中基本放大电路的净输入信

号,开环增益，反馈系数。另外，图中是信号源，是信号源的输出信号，两者的关系是。 在高频区或低频区，由于各种电抗性元件的影响。而使得、的幅值和相 位随频率而变化。相位的改变使和产生了附加相移（）。当、 的附加相移达到（即）时，与由中频区的同相变为反相，使放大电路的由中频时的减小而变为增加，放大电路就由负 反馈变成了正反馈。当正反馈满足（即=-1）时，即使 ，输出端也会产生输出信号，电路产生自激振荡。从而使电路会失去正常的放大作用而处于一种不稳定的状态。 1.2、产生自激振荡的条件 负反馈放大电路产生自激振荡的条件是环路增益，它包括幅值条件和相位条件，即 为了突出附加相移，相位条件常常写成 2、负反馈放大电路的稳定条件 根据自激振荡的条件，的幅值条件和相位条件同时满足时，负反馈放大 电路就会产生自激。在及时，更加容易产生自激振荡。

所以，只要幅值条件和相位条件不同时满足时，电路就不会产生振荡，也就能使得负反馈放大电路稳定工作，稳定工作条件是： a.当||=1时，即20lg||=0dB;； b. 当时，即20lg||<0dB，<1。 3、小结：通过对自激振荡的分析，发现相位和幅值对负反馈放大电路的稳定性有巨大的影响，但是庆幸的是产生自激振荡需要特殊的条件，当电路满足这一特定条件时，才会产生振荡，工程上常常采取控制相位和幅值来控制电路的稳定性。 相关资料： 主编：康华光，电子技术基础（模拟部分），第5版；北京高等教育出版社，2006.1版（2009重印），华中科技大学电子技术课程组编；

运算放大电路可能遇到自激振荡和阻塞现象解决办法

运算放大电路 1.运放的阻塞现象和自激振荡及它们消除措施电路图 集成运放出现阻塞现象时，放大电路将失往放大能力，相当于信号被运放阻断一样。例如电压跟随器就常发生阻塞现象，这是由于跟随器的输进、输出电压幅度相等，其输进信号的幅度一般较大(跟随器作为输出级时)，假如运放输进级偏置电压不大于输进信号的峰一峰值，则输进级在输进信号峰值时会变为饱和状态，当出现饱和时，输进、输出电压变为同相，负反馈就变为正反馈。显然，正反馈将导致输进级一直处于饱和状态，输进信号将不能正常输出，这就造成了阻塞现象。 为了进一步说明阻塞现象的成因，举例如下：图(a)为晶体管输进型运放的输进级电路，现假定共模输进电压范围小于+8V，并假定输出信号的电压振幅为+14V。若运放接成电压跟随器，参见图(b)，现有一个大于8V的信号加于同相输进端(对应③脚)，当输进信号处于正半周时，输出电压V o也为正值，这个电压V o经反馈加在输进差动放大电路Q2的基极，此时Q2将处于饱和导通状态(集电结处于正向偏置)，因此+Vs通过Q2的集电极电阻直接加在运放的输出端，使运放出现阻塞现象。一旦发生阻塞，只能采用切断电源的方法来破坏正反馈。即为恢复运放正常工作，需暂时切断电源。这种阻塞现象具有极大的危险性，它可能使器件迅速损坏，其原因是：由图(a)知输进级采用NPN型晶体管组成差动放大电路，由于输进信号幅度超过共模电压的答应范围，电路将在信号正峰值时出现阻塞，若信号源内阻

较低，反馈电阻也较小，流过Q2集电结的电流就过大，有可能烧坏晶体管Q2，使集成运放损坏。另外，在输出端上不论什么原因产生的输出瞬时过压也会造成阻塞现象。 消除阻塞现象的方法一般可分为两类：限制输进电压法和防止输出瞬时过压法。图(b)所示电路即为限制输进电压钳位法，图中±Vcm 为共模输进电压上、下限极限值，运用二极管D1和D2实现将输进电压钳位在±Vcm之间。这个方法具有通用性。当运放的电压放大倍数大于l时，其钳位电平值应降低相应的倍数。

第八章波形发生与信号转换电路〖本章主要内容〗1、自激振荡的概念

第八章 波形发生与信号转换电路 〖本章主要内容〗 1、自激振荡的概念； 2、正弦波振荡电路所产生的自激振荡和负反馈放大电路中所产生的自激振荡的区别；正弦波振荡电路中选频网络的组成； 3、正弦波振荡的条件，正弦波振荡电路的组成； 4、矩形波发生电路原理及组成； 5、各类电压比较器原理、组成及分析； 6、矩形波、三角波和锯齿波发生电路的原理及组成； 〖本章学时分配〗 本章分为3讲，每讲2学时。 第二十一讲 正弦波振荡电路 一、主要内容 1、 产生正弦波的条件和正弦波振荡电路的组成 1) 电路振荡的物理原因： 本质上与负反馈放大器的振荡相同。若反馈信号与放大器净输人信号同相等幅，因而净输人信号靠反馈信号得以维持，则即使外加输人信号为零，输出也不会消失。 2）振荡的条件： i f V V =， 即：相位条件——同相，幅值条件——等幅。 用开环频率特性表示的振荡条件：幅度平衡条件 |. .F A |=1 相位平衡条件 ?AF = ?A +?F = ±2n π 3） 正弦波振荡电路的组成和类型 正弦波振荡电路由以下四部分组成：放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅电路。 其中放大电路保证电路能够在起振到动态平衡的过程中、使电路获得一定幅值的输出量；，放大电路和正反馈网络共同满足振荡的条件；选频网络实现单一频率振荡，选频网络往往由R 、C 和L 、C 等电抗性元件组成；反馈网络与选频网络可以是两个独立的网络，也可以合二为一。稳幅电路使输出信号幅值稳定，一般采用非线性环节限幅。 4）正弦波振荡电路分析方法和步骤： （1）观察电路是否是否包含振荡电路的四部分组成； （2）判断放大电路正常工作，即是否有合适的静态工作点，且动态信号是否能够输入和输

产生自激振荡的条件

产生自激振荡的条件 假设图示电路中：先通过输入一个正弦波 信号，产生一个输出信号，此时，以极快的速度 使输出信号，通过反馈网络送到输入端，且使 反馈信号与原输入信号“一模一样”，同时切断原输入信号， 由于放大器本身不能识别此时 的输入究竟来自信号源，还是来自本身的输出，既然切换前后 的输入信号“一模一样” ，放 大器就一视同仁地给予放大，形成： 输出T 反馈T 输入T 放大T 输出T 反馈T 这是一个循环往复的过程，放大器就构成了一个“自给自足” 的自激振荡器。 上述假设指出：只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模 一样” 。才能产生自激振 荡，“一模一样”就是自激振荡的条件一一亦称平衡条件。 ■■■是正弦波，而描述正弦波的三要素是：振幅、频率和相位。 振幅相等；相位相同(若相位总相同，则频率和初相一定都相 等) 因为自激振荡是一个正反馈放大器，故可用反馈的概念来描述 振荡条件。 _F uAu U^__ A 厂u A u U i ■ ■ A u F u 由于Au 和Fu 都是复数 代二 A u e j A F u 二 F u e j F U 5 二U i U 5 =Ui U f ------- 二 1 U i j( -A - -F )

此式要成立，则必有AuFu " , \ > =2( n =0.1.2…)「A u F u =仁振幅平衡条件 b A+件=2 n冗 (n = 0.1.2…)相位平衡条件(正反馈相移为0、2兀……)

要维持自激振荡必须满足这两个条件: （可以用荡秋千为例说明两个条件） -一要“顺势”（相位平衡条件） 二要用力足够（振幅平衡条件） 保证两个条件，秋千才能等幅摆动。其中“顺势” （更重要，顺势才能省力） *回过来再看负反馈放大器中产生自激的情况： 负反馈放大器中，为了改善电路的性能，引入的是负反馈，即 U i = （U f U i ） ?A +申卩=±(2n +1)n (n = 0.1.2…) 这种情况是要设法避免的。 但我们若要使放大器产生振荡时，就要有意识地将电路接成正反馈。 *振荡的建立与稳定 实际上，振荡不需要上述假设就可建立起来。 接通电源的瞬间，总会有通电瞬间的电冲击、 电干扰、晶体管的热噪声等， 尽管这些噪 声很微弱，也不是单一频率的正弦波，但却是由许多不同频率的正弦波叠加组合而成的。 在 不断放大T 反馈T 选频T 放大T 反馈T 选频…的过程中， 振荡就可以自行建立起来。 这个过 程可简述为； 电干扰T 放大T 选频T 正反馈T 放大T 选频T 正反馈T … 显然，建立过程中，每一次反馈回来的信号都比前一次大。那么， 振荡输出会不会无休 止的增长呢? U i'二U i -U f =o （深度负反馈的条件） 一旦在多级放大电路的低频或高频段上，附加相移 A F =(2 n 1)二(n =1.12 ) （深度负反馈条件下的自激条件）（Af A 1 AF 中的 1 AF =0) 负反馈变成了正反馈

振荡电路原理及起振的几个条件

振荡电路原理及起振的几个条件（转载） 2011-06-03 09:25:58| 分类：电子|字号订阅 振荡器能够输出某一指定频率的正弦波，因此闭合环路中包含选频网络。若选频网络由RC元件构成，则该振荡器称为RC振荡器，一般用来产生1赫至几兆赫范围内的低频信号；若选频网络由LC元件组成，则该振荡器称为LC振荡器，一般用来产生几百千赫以上的高频信号。若在LC振荡电路的选频网络中加入晶振元件，我们则称该电路为石英晶体振荡器，其目的是为了提高输出信号的频率稳定度。 图8.2给出了变压器耦合反馈型LC振荡电路，该电路与图8.1相对应也可分为放大电路和反馈网络两部分。图中由晶体管T构成放大电路，CB为隔直流电容，由电感L和C构成的单谐振回路是集电极负载，同时也起到选频作用。反馈网络由L和L2组成的变压器构成。电感L3的作用是把输出信号耦合下来加到输出负载上。 该电路的反馈电压Uf取自变压器次级L2两端，反馈信号通过由线圈L和L2组成的变压器从集电极反馈到基极。根据图中标注的同名端，利用瞬时极性法可知：输入信号和反馈信号同接在三极管的基极，且瞬时极性相同，所以为正反馈。

该电路的工作过程：当振荡电路接通电源时，电路中不可避免地存在种扰动。这种扰动是不规则性的，它包含着很宽的频率成分。其中绝大部分信号频率与选频网络LC频率不同，仅有某一种信号频率与选频网络LC频率相同。与选频网络LC频率不同的信号，也就是不符合振荡条件的频率分量迅速衰减直至消失，只有符合振荡条件的频率成分才能通过LC选频网络，通过放大、选频和反馈的多次循环，振荡电压就逐渐增长起来了。如图8.3中“起振”部分所示，电路产生了增幅振荡。这就是振荡电路的起振概念。 这里要强调说明的是，我们所讨论的振荡电路不需要外加输入信号，便能自行产生输出信号，但实质上该电路还是有“输入信号”的，该“输入信号”就是接通电源产生的多频率扰动信号中的某一个，而这个信号的频率必须与振荡频率一致。起振以后，输出信号幅度在正反馈作用下越来越大，但它的振幅不会无限制地增长下去，因为该电路会由RE和CE产生自生反偏压。自生反偏压形成后，就会进入晶体管的非线性区，即进入了饱和区和截止区。iC的波形就会出现非线性失真，这样晶体管的导通角将会减小，从而导致增益降低，直至达到平衡，于是振幅便稳定于某一个恒定值了。如图8.3中“平衡”部分所示。 8.1.2 振荡电路工作的三个条件 我们继续借助图8.1来分析反馈型正弦波自激振荡器的起振条件和平衡条件。

自激振荡的应用分析

自激振荡的应用分析 ( 安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011) 摘要：自激振荡电路广泛应用于信号产生电路中，有关它的应用和消除方法是电子电路中的热门话题。本文从自激振荡的工作原理出发，详细分析了自激振荡在RC 振荡电路和LC 振荡电路中的工作原理，最后讨论了自激振荡的抑制方法。 关键词：自激振荡，RC 自激振荡，LC 自激振荡，自激振荡的消除 1引言 自激振荡常用于正弦波发生器、交流控制信号等。自激振荡的应用于许多电路，如正弦波振荡器广泛用于各种电子设备中，在模拟电子技术中属于必不可少的一种元件。它是一种不需要输入信号控制就能自动地将直流能量转换为特定频率和振幅的正弦交变能量的电路。常见的自激振荡电路如RC 振荡电路和LC 振荡电路。RC 振荡电路中，RC 网络既是选频网络又是正反馈电路中的一部分。该电路特点是电路简单，经济但稳定性不高。相比之下还有LC 振荡电路，LC 振荡器的选频网络是LC 谐振回路，它们的振荡频率都比较高，LC 振荡电路的特点是频率范围宽，容易起振，但频率稳定性不高。 本文从自激振荡的产生原理入手，进而讨论其抑制方法及应用。正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫兹以下到几百兆赫兹以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 2自激振荡的概念和形成条件以及自激振荡的稳定 自激振荡就是电路中有一部分信号从输出端反馈到输入端，反馈回的信号加强了电路的振荡。下面以常见的负反馈放大电路和正反馈放大电路为例解释一下自激振荡[1]。 Xi Xf Xi ’ 放大电路 反馈网络 正向传输反向传输 Xo 图1负反馈放大电路 Xi Xf Xi ’放大电路 反馈网络 正向传输 反向传输 Xo 图2正反馈放大电路 比较图1和 图2就可以明显地看出负反馈放大电路和正反馈振荡电路的区别了。由于振荡电路的 输入信号i X =0，所以i X =f X 。由于正、负号的改变，有反馈的放大倍数为：

自激振荡器电路的解析过程

自激振荡器电路的解析过程 图中用灯泡代表喇叭.当开关按下，电流从X1-->C1--->R1--->Q1基极--->Q1--->发射极---->负这个路径向电容充电,由于电容一开始电压不能突变,电容开始瞬间左边直接等于电压电压1.5V 相当于短路. Q2基极此时为高电平截止,随着电容充电电流的减少,C1左边电压变成负电，Q1截止，此时电容开始放电，放电回路分2路：第一：C1---->X1----->Q2集电极------>Q2基极。第二:C1----->X1------>Q2集电极------>Q2发射极------>Q1基极------->Q1发射极------>负.一旦放电完毕，Q1又开始导通，就出现发声现象.注：仿真软件局限性：开关闭合是，仿真软件只认为有直流信号，导致仿真失效. PNP 三极管正向导通电阻小，反向导通电阻大。 刚上电的时候，10T上有电压，所以其电流逐渐增加。三极管Q1导通，30T上有了电压，电流放大增加，结果导致10T电流减小。10T电流减小到一定程度，Q1截止，30T上没了电流。T1的能量在次级释放。周而复始，产生震荡。 这是一个开关式手机充电器电路。二极管D3将220交流电半波整流，经电容C1滤波，形成大约300V直流电源电压。300V直流电源电压经R2 4M7电阻给三极管Q1提供微弱的基极电流使其导通，由于变压器3、4脚之间的电感作用，Q1集电极电流缓慢上升，上升到大约0.05A时，电阻R1电压达到13x0.05=0.65V，使晶体管Q2导通，将Q1基极电流旁路，Q1关断。变压器3、4端电感线圈的电流经二极管D7向1、2端之间的副边转移，这样的周期性工作给电容C4充电形成4.3V电压，经R6限流使LED亮，表示充电器工作，如经USB接口接上手机锂电池，就给手机锂电池充电。 追问： 谢谢，，您回答的特别好。。但我还是有些地方不懂，Q1关闭之后R1上将没有压降，Q2是如何继续导通的还是就进入下个周期了。。？还是Q1截止之后次级输出电压，反馈绕组

波形发生电路(自激振荡电路)

https://www.wendangku.net/doc/0f5091644.html,/v_show/id_XNzQxNjQyNzY=.html 第八章波形发生电路（自激振荡电路） 8.1 正弦波发生电路原理 8.2 RC正弦波振荡电路 8.3 LC正弦波振荡器 8.4 石英晶体振荡器(简称晶振) 波形发生电路的基本类型有两种：正弦波发生电路与非正弦波发生电路。 §8.1 正弦波发生电路原理 正弦波发生电路通常称为正弦波振荡器。是模拟电子电路的一种重要形式。特点是不需要外加任何输入信号就能根据要求而输出特定频率的正弦波信号。这种特点称为“自激振荡”。 波形发生电路是非常典型的正反馈放大电路。 一、产生自激振荡的条件 假设图示电路中：先通过输入一个正弦波 信号，产生一个输出信号，此时，以极快的速度 使输出信号，通过反馈网络送到输入端，且使 反馈信号与原输入信号“一模一样”，同时切断原输入信号，由

于放大器本身不能识别此时的输入究竟来自信号源，还是来自本身的输出，既然切换前后的输入信号“一模一样”，放大器就一视同仁地给予放大，形成： 输出→反馈→输入→放大→输出→反馈→…… 这是一个循环往复的过程，放大器就构成了一个“自给自足”的自激振荡器。 上述假设指出：只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模一样”。才能产生自激振荡，“一模一样”就是自激振荡的条件——亦称平衡条件。 i U U =5 是正弦波，而描述正弦波的三要素是：振幅、 频率和相位。 i U U =5 振幅相等；相位相同（若相位总相同，则频 率和初相一定都相等） 因为自激振荡是一个正反馈放大器，故可用反馈的概念来描述振荡条件。 当 f i U U =时 u u i u u i f A F U U A F U U ===11

LC振荡电路的工作原理及特点

简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点 LC振荡电路，顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。 LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。所以LC 振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。 开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件 ①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线)，从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。 ②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。 ③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。 充电完毕(放电开始)：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始)：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的

产生自激振荡条

产生自激振荡的条件 假设图示电路中：先通过输入一个正弦波 信号，产生一个输出信号，此时，以极快的速度 使输出信号，通过反馈网络送到输入端，且使 反馈信号与原输入信号“一模一样”，同时切断原输入信号，由于放大器本身不能识别此时的输入究竟来自信号源，还是来自本身的输出，既然切换前后的输入信号“一模一样”，放大器就一视同仁地给予放大，形成： 输出→反馈→输入→放大→输出→反馈→…… 这是一个循环往复的过程，放大器就构成了一个“自给自足”的自激振荡器。 上述假设指出：只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模一样”。才能产生自激振荡，“一模一样”就是自激振荡的条件——亦称平衡条件。 i U U =5 是正弦波，而描述正弦波的三要素是：振幅、频率和相位。 i U U =5 振幅相等；相位相同（若相位总相同，则频率和初相一定都相等） 因为自激振荡是一个正反馈放大器，故可用反馈的概念来描述振荡条件。 当f i U U =时 u u i u u i f A F U U A F U U ===11 由于u A 和u F 都是复数 A j u u e A A φ= F j u u e F F ?= )(1F A j u u u u e F A F A ??+==∴ 此式要成立，则必有1=u u F A ，π??n F A 2=+（ 2.1.0=n ） ∴ 1=u u F A 振幅平衡条件 π??n F A 2=+（ 2.1.0=n ）相位平衡条件 （正反馈相移为0、2π……）

要维持自激振荡必须满足这两个条件： （可以用荡秋千为例说明两个条件） 一要“顺势”（相位平衡条件） 二要用力足够（振幅平衡条件） 保证两个条件，秋千才能等幅摆动。其中“顺势”（更重要，顺势才能省力） * 回过来再看负反馈放大器中产生自激的情况： 负反馈放大器中，为了改善电路的性能，引入的是负反馈，即'(i f i U U U +=） o U U U f i i =-= ' （深度负反馈的条件） 一旦在多级放大电路的低频或高频段上，附加相移 12.1()12(=+=+n n F A π??） 使0'==+i f i U U U （深度负反馈条件下的自激条件）（F A A A f +=1中的01=+F A ） 1+=u u F A 1-=F A u 负反馈变成了正反馈 2.1.0()12(=+±=+n n F A π ??） 这种情况是要设法避免的。 但我们若要使放大器产生振荡时，就要有意识地将电路接成正反馈。 * 振荡的建立与稳定 实际上，振荡不需要上述假设就可建立起来。 接通电源的瞬间，总会有通电瞬间的电冲击、电干扰、晶体管的热噪声等，尽管这些噪声很微弱，也不是单一频率的正弦波，但却是由许多不同频率的正弦波叠加组合而成的。在不断放大→反馈→选频→放大→反馈→选频…的过程中，振荡就可以自行建立起来。这个过程可简述为； 电干扰→放大→选频→正反馈→放大→选频→正反馈→… 显然，建立过程中，每一次反馈回来的信号都比前一次大。那么，振荡输出会不会无休止的增长呢？

自激振荡的应用分析之欧阳家百创编

欧阳家百创编 自激振荡的应用分析 欧阳家百（2021.03.07） ( 安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011) 摘要：自激振荡电路广泛应用于信号产生电路中，有关它的应用和消除方法是电子电路中的热门话题。本文从自激振荡的工作原理出发，详细分析了自激振荡在RC振荡电路和LC振荡电路中的工作原理，最后讨论了自激振荡的抑制方法。 关键词：自激振荡，RC自激振荡，LC自激振荡，自激振荡的消除 1引言 自激振荡常用于正弦波发生器、交流控制信号等。自激振荡的应用于许多电路，如正弦波振荡器广泛用于各种电子设备中，在模拟电子技术中属于必不可少的一种元件。它是一种不需要输入信号控制就能自动地将直流能量转换为特定频率和振幅的正弦交变能量的电路。常见的自激振荡电路如RC振荡电路和LC振荡电路。RC振荡电路中，RC网络既是选频网络又是正反馈电路中的一部分。该电路特点是电路简单，经济但稳定性不高。相比之下还有LC振荡电路，LC振荡器的选频网络是LC谐振回路，它们的振荡频率都比较高，LC振荡电路的特点是频率范围宽，容易起振，但频率稳定性不高。 本文从自激振荡的产生原理入手，进而讨论其抑制方法及应用。正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫兹以下到几百兆赫兹以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 2自激振荡的概念和形成条件以及自激振荡的稳定 自激振荡就是电路中有一部分信号从输出端反馈到输入端，反馈回的信号加强了电路的振荡。下面以常见的负反馈放大电路和正反馈放大电路为例解释一下自激振荡[1]。 图1负反馈放大电路 图2正反馈放大电路 比较图1和图2就可以明显地看出负反馈放大电路和正反馈振荡电路的区别了。由于振荡电路的输入信号=0，所以=。由于正、负号的改变，有反馈的放大倍数为： 正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。正弦波发生电路组成有：放大电路、正反馈电路、选频网络、稳幅电路。为了

实验4-2 镗杆自激振动与消振实验

实验4-2 镗杆自激振动与消振实验 ●实验目的及要求 1．观察和了解镗孔加工中的自激振动现象（为便于观察振纹，改用镗杆车削外圆）， 加深对自激振动有关理论的理解。 2．了解影响自激振动的主要因素及控制自激振动的方法。 3．掌握正交试验设计基本方法及其应用。 4．学习电阻应变片及动态应变仪的使用方法。 ● 实验原理 1．解释自激振动的坐标联系（振型耦合）原理--参考 4.9.3节。 2．冲击块消振原理 原理参考图4E2-2。当镗杆受到瞬时干扰力激发振动后，从平 衡位置O 产生位移（图a），镗杆获得位能。当瞬时干扰力 消失后，镗杆在弹性恢复力的作用下，要回到平衡位置。在图 b 位置，镗杆具有最大速度，在此过程中镗杆带动冲击块 一起运动，使冲击块在图b 位置也具有最大速度。镗杆在 惯性力和弹性力的双重作用下，继续运动到c位置，其速速度 由 ；而冲击块只受到惯性力的作用，因而在c 位置仍具有。当镗杆由c位置再向 平衡位置运动时，镗杆与冲击块发生碰撞，吸收了镗杆的动能，使镗杆在第3/4个周期中，振幅明显地由减小到。此过程继续下去，镗杆振幅逐渐减小。镗杆振动的衰减速度主要取决于冲击块的质量以及冲击块与镗杆内孔壁之间的间隙大小。 (点击上图观看动画）

3．正交试验方法 在多因素考核中，采用正交试验法可以用最少的试验次数获得最满意的试验结果，即 科学地确定多个因素中各因素对考核指标影响的大小，并能准确地找出最佳条件。 正交试验法的基本思想是在试验中使各因素的各种水平得到均匀的搭配，以用较少的试验次数充分反映多种因素和多种水平的影响。为此，设计了一系列的正交表。 根据正交表进行正交试验的方法和步骤如下： 1）明确试验目的，确定考核指标本实验的目的是确定影响自激振动的因素，寻找减小自激振动的措施。因此可取镗杆振动的振幅作为考核指标。 2）选择因素，确定水平本实验根据已有经验，选取加工时实际可控的4种因素（刀具前角，刀具主偏角，切削速度和进给量），每个因素均取3个水平，见表4E2-1。 3）选取正交表根据表4E2-1所列因素和水平，可选用正交表。表示4种因素，每个因素取3个水平，共需做9次试验。 4）进行试验按正交表的因素和水平组合进行试验（表4E2-2），并将每组试验结果（振幅值）填写在表4E2-2的最后一栏中。

自激振荡分析与解决

如果放大器工作在通频带以外,由于相移增大,就有可能使负反馈变成正反馈, 以至产生自激振荡。 1 自激振荡的条件[1] 自激振荡的条件为AF=-1,即|AF|= 1和arg(AF)=φA+φF=±(2n+1)π(n=0,1,2,…) 上述公式是在负反馈的基础上推导出来的,相应条件是在-180°的基础上(中频时U0与Ui反相)所产生的附加相移Δφ。 2 检查电路是否稳定工作的方法 (1) 方法一:根据AF的幅频和相频波特图来判断。设 LAF=20lg|AF|(dB) 1) 当Δφ=-180°时(满足相位条件):若LAF<0,则电路 稳定;若LAF≥0 (满足幅度条件),则自激。 2) 当|AF|=1,即LAF=0dB时(满足幅度条件):若|Δφ |<180,移相不足,不能自激;若|Δφ|≥180°,满足相位条件,能自激。 3)LAF=0时的频率为f0,Δφ=180°时的频率为fc,当f0 用上述三个判据中任何一个判断均可,需要注意的是,当反馈网络为纯电阻时,反馈系数F为实数,AF的波特图与A的波特图成

为相似形。为简便起见,通常只画出A的波特图进行研究。因为F为已知(或可求),20lg(1/F)是一条水平线,它与A的幅频波特图相交于一点,这交点满足|A|=1/F,即|AF|=1(对应于 20lg|AF|=0),根据交点处的相位小于-180°就能判断稳定与否。 (2)方法二:只根据幅频特性,无需相频特性的判别法。 因为20lg|AF|=0时,Δφ=-180°产生自激。幅度条件改写成:20lg|A|+20lg|F| =0即:20lg|A|-20lg1/|F|=0,20lg|A|= 20lg1/|AF|≈20lg|Af|。因此,自激条件又可描述为,当Δφ =-180°时,如果开环增益近似等于闭环增益将自激。而开环增益的-20dB/dec段,对应于Δφ=-45°～- 135,-40dB/dec段对应于Δφ=-135°～- 225°。所以在开环幅频特性的波特图上,直接画闭环增益曲线,并令两者相交,若交于 -20dB/dec段对 电路稳定,交于-40dB/dec 段时,电路可能自激。 3 影响电路稳定性的主要因素[2] (1)极点数越多越不稳定,单极点不会自激;两个极点的电 路若不考虑寄生参数的影响也不会自激,但寄生参量实际上是 存在的,因此有可能产生自激;三个极点的电路可能产生自激。 (2)极点频率越相互靠近,频率特性下降得就越快,就越容 易产生自激。各极点重合时,稳定性最差。

机械加工中的自激振动

机械加工中的自激振动 自激振动是在外界偶然因素激励下产生的振动，但维持振动的能量来自振动系统本身，并与切削过程密切相关。这种在切削过程中产生的自激振动也叫做颤振。由于切削过程本身的原因，在一定条件下，即使没有外加激振力维持，切削力也可能产生周期性的变化，并由这个周期性变化的动态力反过来对振动系统做功，即输入能量，来补偿系统由于阻尼耗散的能量，以加强和维持这种振动。这种由振动过程本身所产生的周期性动态力所维持的振动，就是自激振动。切削过程中产生的自激振动是频率较高的强烈振动，通常又称为颤振。颤振常常是影响加工表面质量及生产效率的主要因素。 自激振动的振动频率接近于或略高于工艺系统的低频振型固有频率，这是区分自激振动与强迫振动的最本质特点。 1.再生自激振动原理 在切削或磨削加工中，一般进给量不大，刀具的副偏角较小，当工件转过一圈开始切削下一圈时，刀刃会与已切过的上一圈表面接触，即产生重叠切削。重叠切削是再生颤振发生的必要条件，但并不是充分条件。实际加工中，重叠切削极为常见，并不一定产生自激振动。相反，如果系统是稳定的，非但不产生振动，还可以将前

一转留下的振纹切除掉。除系统本身的参数外，再生颤振的另一个必要条件是前后两次波纹的相位关系。 2.振型耦合自激振动原理 在有些情况下，如车削方牙螺纹外表面时，在工件相继各转内不存在重叠切削现象，这样就不存在发生再生颤振的必要条件。但生产中经常发现，当切削深度增加到一定程度时，仍然可能发生切削颤振。可见，除了再生颤振外，还有其他的自激振动原因。实验证明，在这种情况下发生的颤振，刀尖与工件相对运动的轨迹是一个形状和位置都不十分稳定的椭圆，通常称为变形椭圆，其长轴称为变形椭圆主轴。振动轨迹为椭圆说明，颤振既发生在Y轴方向，也存在于Z轴方向，不是单自由度问题。可用振型耦合自振原理来解释这种自激振动。

浅谈正弦波振荡器“自激振荡”的判别11

浅谈正弦波振荡器“自激振荡”的判别 【摘要】正弦波振荡器“自激振荡”的判别，是中职学校教学大纲要求学生重点掌握的内容，学生在学习过程中由于知识的接受能力差异和方法的不得当，以致判断错误或即使判断对了却说不出理由，本文从产生自激振荡的两个条件入手，浅显易懂教给学生判别方法与技巧。 【关键词】正弦波振荡自激振荡判别方法技巧 【正文】 在中职学校《电子技术基础》这门课程的教学中，有关一个正弦波振荡器能否产生自激振荡的判别，往往是学生最感头痛的问题之一，专业教师对此也不能没有体会。振荡电路是一种能量转换装置，它无需外加信号，就能自动地将直流电能转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流信号，正弦波振荡器在电子测量（制作信号发生器等）、通信技术、广播技术（制作本机振荡器、载波振荡器等）、自动控制等许多领域有着广泛的应用。这部分知识的掌握与否直接关系到以后整个专业课程的学习，在教材处理时不能一跳而过，本文仅对自己在多年的教学实践中如何处理这部分内容谈点个人的看法，请同仁们予以斧正。 要判断一个正弦波振荡器能否产生自激振荡，应从产生自激振荡的两个条件入手：一是幅度平衡条件，即A V.F≥1，这个条件的满足取决于放大电路能否正常工作——电路的静态设置是否正常、交流通路能否正常工作，如两都都正常，则电路满足幅度平衡条件（共集电极放大电路除外，因其放大倍数A V＜1，且正弦波振荡器没有共集电极电路）；二是相位平衡条件，反馈信号必须与输入信号同相位（由于振荡电路本身不具有输入信号，而是以反馈信号为假定的输入信号），即反馈极性是正反馈。两个条件同时满足，电路才能产生自激振荡，二者缺一不可。 有了前面放大电路的基础知识，要判断电路是否满足幅度平衡条件，学生应该没什么问题；关键的问题就出在“相位平衡条件”的判断上，教师和学生都清楚知道采用“瞬时极性法”判断反馈极性，由于振荡电路与单纯的反馈类型的判断存在不同之处，因此在处理技巧上往往存在一些偏差，以至使判断的准确性受到了影响。为此我经过长期的摸索，反复查找资料，逐步形成了自己的教学模式，

自激振动

自激振动 自激振动又称为负阻尼振动，也就是说由振动本身运动所产生的阻尼力非但不阻止运动，反而将进一步加剧这种振动，因此一旦有一个初始振动，不需要外界向振动系统输送能量，振动即能保持下去。所以，这种振动与外界激励无关，完全是自己激励自己，故称为自激振动。 根据激发自激振动的外界扰动力的性质不同，又表现为不同的自激振动形式。 一．轴瓦自激振动 所谓轴瓦自激振动，即轴颈和轴瓦润滑油膜之间发生的自激振动。滑动轴承的润滑油膜自激振动是如何产生和得以保持的呢？首先分析一下油膜对轴颈的作用。以圆筒瓦为例，当一个不承受荷载完全平衡的转子高速转动时，其轴颈中心应位于轴承的中心。假设由于外界扰动使得轴颈中心偏离轴承中心产生一个小的位移，如图（笔记本中“轴瓦油膜自激振动示意图”）所示，偏离轴承中心的轴颈必然受到油膜的弹性恢复力的作用，这个弹性恢复力有迫使轴颈返回原位的趋势。由于轴颈的偏移，油流产生的压力分布发生了变化：在小间隙的上游侧，油流从大间隙进入小间隙，故形成高压；下游侧，油流从小间隙流向大间隙，故压力较低。这个压差的作用方向垂直于径向偏移线的切线方向，迫使转轴沿着垂直于径向偏移线方向（即切线方向）进行同向涡动，涡动方向和转动方向是一致的。一旦发生涡动以后，转轴围绕平衡位置涡旋而产生的离心力又将进一步加大轴颈在轴承内的偏移量，从而进一步减小这个间隙，使小间隙上游和下游的压差更大，使转轴涡动的切向力更大。如此周而复始，愈演愈烈，因而形成自激。 由于汽轮发电机轴承总是有载荷的，转轴也不可能绝对平衡，所以转轴中心不能和轴承中心重合，转轴中心也不可能静止地停留在一点上。但油膜具有产生垂直于切向失稳力的本质并没有改变，同样会驱动转子作涡动运动。当阻尼力大于切向失稳分力时，涡动是收敛的，轴颈中心会很快回复到原有的平衡位置；当切向分力大于阻尼力，涡动是扩散的，所以是不稳定的。当切向分力和阻尼力相等时，介于以上两种情况之间，涡动轨迹为一封闭曲线。 常见的轴瓦自激振动主要有以下两种： A半速涡动 当转子第一临界转速高于1/2工作转速时所发生的轴瓦自激振动，其振动频率约等于工作转速相应频率之半，故称为半速涡动。涡动是旋转的一种特殊形式，即转轴不但围绕其轴线旋转，而且轴线本身还在轴瓦中进行回转。这种现象又称为“进动”或“弓状回旋”。半速涡动产生的原因，可作如下解释： 设有一个没有载荷的轴颈在充满润滑油的圆筒轴承中以固定的角速度ω旋转，假设油在轴承的两端没有泄漏，如图（半速涡动产生示意图a）所示。此时轴颈中心J的稳定位置应当和轴承中心O重合。因为没有压力对间隙内油的流动发生影响，所以在间隙通道各截面上油的流速是按直线分布的。紧靠轴颈油的流速等于轴颈的转动速度rω（r是轴颈半径），附着在轴瓦上的油的流速等于零，间隙内各个截面上油流量都是相等的，且都等于rωc/2（C是轴承的半径间隙）。如果受外界干扰，使轴颈中心偏到如图（半速涡动产生示意图b）的位置，则间隙通道就不再是等截面的，此时流经轴承间隙最小截面和最大截面的流量分别为：rω（c - e）/2和rω（c + e）/2（其中e是轴颈在轴承内的偏心距）。显然，这时流量是不平衡的，为了容纳这个差额，油量增多的一侧，就要推动轴颈向油量减少的一侧移动。移动的方向是垂直于偏心距的，从而迫使轴颈中心J绕着平衡位置O涡动。设涡动的角速度为Ω，由于轴颈涡动让出的空间体积（对单位长度而言），就等于实线和虚线中间的月牙形面积，因此只有当这个空间体积等于上述流量差额的时候，才能保持平衡，即 [rω（c + e）/2]-[rω（c - e）/2]=eΩ×2r