Принцип работы резонатора – Резонатор глушителя выхлопной системы автомобиля. Для чего нужен, как устроен и принцип работы резонатора

Содержание

зачем нужен, устройство, чем отличается резонатор от глушителя

Назначение резонатора

Вспышка топливной смеси в камере сгорания поршневой системы — это взрыв небольшой мощности. Сопровождается звуком, характерным для такого взрыва. Это знакомо каждому, кто слышал работу любого ДВС без выхлопной системы. При этом давление отработавших выхлопных газов поступает в выхлопную систему импульсами, от вспышки до вспышки. Периодичность импульсов равна периодичности хода каждого поршня от НМТ к ВМТ.

Функция резонатора:

  • выровнять импульсные перепады давления отработавших газов;
  • первично погасить звуковые вибрации, снизить шум;
  • снизить температуру выхлопных газов.

На современных авто стоят катализаторы (нейтрализаторы). Они могут быть установлены как перед резонатором, так иногда и внутри резонатора.

Чем отличается глушитель от резонатора

Чем отличается глушитель от резонатора

Задний глушитель принимает от резонатора смягченный по импульсам давления поток газов, с более низкой температурой. Его задача — окончательно погасить уже приглушенные акустические вибрации (шум) и отвести токсичные газы за пределы авто, чтобы они не попадали в салон или на кузов авто, повреждая поверхности. У резонатора и глушителя несколько разные задачи и нагрузки, потому их конструкция всегда отличается.

Устройство резонатора

У каждой модели ТС, будь то авто, трактор, мопед или какое угодно другое, своя уникальная конструкция выхлопной системы. Общее в устройствах всех резонаторов:

  • входной и выпускной патрубки;
  • расширенная емкость обработки потоков;
  • трубки с отверстиями и деления на камеры внутри;
  • в некоторых моделях звукопоглащающий термостойкий материал, чаще всего базальтовое волокно.

Передовые и хорошо продуманные конструкции современных резонаторов имеют важное свойство. За счет особенностей циркуляции отработанных газов внутри полости резонатора в определенный момент между выхлопами создается разрежение. Оно крайне мало по времени, но помогает вытягивать газы из части системы, стоящей ближе к ДВС. Это помогает избежать загрязнения от нагара и в некоторой степени повышает мощность ДВС.

Неполадки в работе резонатора

Неполадки в работе резонатора

Вся система отвода выхлопных газов работает в крайне агрессивных условиях:

  • высокая температура;
  • попадание влаги на раскаленные поверхности;
  • воздействие противоледных реагентов;
  • вибрации, риск механических повреждений о бордюры, камни и т.д.

Причем резонатор принимает более горячий первичный поток отработанных газов, чем задний глушитель. Температура выхлопных газов может достигать 700Со. Некачественные сплавы при таких температурах быстро выгорают, коробятся, ржавеют от попадания влаги и реагентов. А попадание влаги на раскаленную поверхность может вызвать коробление всей конструкции, если она выполнена из неподходящего сплава. Лучшим материалом для таких систем считается нержавеющая сталь в сплаве с металлами и компонентами для повышения стойкости.

Самые обычные неполадки резонатора:

  • Расстыковка соединения резонатора с предыдущими и последующими деталями системы.
  • Разрушение внешней оболочки.
  • Засорение нагаром внутренних деталей, полостей трубок и отверстий, камер и проходов.
  • Разрушение внутренних деталей от выгорания.

Проверка резонатора

Нарушения в работе резонатора всегда заметны. Разрушение внешней оболочки приводит к явному усилению шума при работе двигателя. Место разрушения диагностируется простым визуальным осмотром. Авто ставят на смотровую яму и внимательно осматривают. Причем разрушение может быть, конечно, не только в резонаторе.

Также проверяется расстыковка патрубков. В основном она происходит из-за механического удара или полного выгорания внутренних диаметров патрубков, там, где резонатор соединен с другими деталями.

Разрушение внутренних деталей также приводит к изменению звука работающего двигателя, причем всегда в сторону увеличения шума.

Заполнение внутренних деталей нагаром проявляется противоположными признаками:

  • Двигатель начинает работать тише.
  • Мощность двигателя теряется, иногда значительно.

Последний момент особо важен. Здесь сказываются принципиальные особенности работы всех без исключения выхлопных систем. На то, чтобы преодолеть сопротивление проходу выхлопных газов от выхлопных окон цилиндров через выхлопную систему, требуется давление. На создание этого давления тратится часть мощности любого ДВС. Чем труднее проход газов через выхлопную систему, тем больше мощности уходит на преодоление этого сопротивления. Когда проходы и отверстия трубок резонатора забиты нагаром, двигатель душится и не может работать в полную мощь. При этом. если резонатор забит сильно, облачка дыма могут появляться перед ним, например, на месте стыка его с коллектором.

Резонатор может забиваться нагаром чаще и больше, чем другие детали системы по следующим причинам:

  • Задний глушитель получает выхлопы с меньшим количеством сажи, часть её остается в резонаторе.
  • В коллекторе перед резонатором сажа выгорает из-за высочайших температур.

В любом случае диагностика неполадок резонатора всегда достаточно проста.

Виды автомобильных резонаторов

Резонаторы на разных транспортных средствах отличаются по:

  • Размерам. Могут быть длинными или короткими, круглыми или овальными.
  • Сплавам, из которых изготовлены.
  • Внутренней конструкции, её сложности. Простые называют моноблочными. Сложные — комбинированными.

Самые большие отличия между резонаторами для двухтактных и четырехтактных ДВС. Первые просты и даже примитивны, вторые на порядок сложнее. Причем чем дальше идет прогресс авто, тем сложнее, но эффективнее становятся выхлопные системы, включая резонаторы.

Резонатор своими руками

Дорогие авто и самодельные резонаторы на них — понятия малосовместимые. Для таких авто заказывают, как правило, оригинальные детали от производителя. Но на большинстве самых массовых авто это не самая сложная деталь. Имея доступ к необходимому металлообрабатывающему и сварочному оборудованию, её вполне можно изготовить собственными силами. Но для корректной работы ДВС дубликат должен точно имитировать оригинал. Каждый резонатор рассчитывается для работы в паре с определенным глушителем. Изменение конструктивных параметров любого изделия из этой пары может привести к самым непредсказуемым изменениям в работе ДВС. Он может либо задыхаться, либо работать слишком громко.

К тому же нельзя сделать резонатор из обычной жести. Он быстро выйдет из строя.

Чаще всего резонаторы не делают полностью своими силами, а подгоняют от других моделей по размерам и креплениям. Иногда это оправданно. Например, если резонатор вышел из строя у почти раритетного импортного микроавтобуса. Запчастей нет. Такая машина без лишних претензий. На неё можно подогнать доступный передний глушитель, например, от «Газели».

Вполне доступен локальный ремонт своими силами прогоревшей внешней оболочки. Задача простая — залатать дыру. Последовательность такого ремонта:

  • Применяется специальная термостойкая мастика с отвердителем. Участок с поврежденной поверхностью зачищают наждаком и обезжиривают, согласно инструкции по применению мастики.
  • Наносят термостойкую мастику, разведенную с отвердителем, также согласно инструкции по её применению.
  • На поврежденное место накладывают пластину из металла, который можно без труда изогнуть по форме резонатора.
  • Пластина крепится с помощью саморезов по металлу (наконечник-сверло) или по просверленным отверстиям сверлом меньшего, чем саморезы, диаметра.
  • Двигатель заводят после полного застывания мастики, согласно сроку, указанному в инструкции.

Но чаще всего такие заплатки ставят при помощи сварки.

Использование обеих способов возможно, только когда повреждение локально, а весь корпус остается крепким.

То есть тогда, когда есть к чему крепить заплату. Поэтому, прежде чем принять решение о таком ремонте, надо прощупать прочность всего корпуса острым металлическим предметом. Полностью пришедший в негодность резонатор проткнется во многих местах.

Снятие и установка резонатора

Вначале нужно обеспечить свободный доступ к днищу автомобиля. Его ставят на эстакаду, смотровую яму или поднимают домкратом. В последнем случае под колеса с обеих сторон подкладывают стандартные башмаки, кирпич или бруски, чтобы не случилось скатывания. А опору домкратом обазательно дублируют опорой из надежных стоек — деревянные пни и т.п.

Снятие и установка резонатора

Демонтаж

Все элементы выхлопной системы крепятся на хомутах с помощью обычных болтов с головками под ключ на 13,14, или 17. Но если на новой машине резьбы не были предусмотрительно обработаны термостойкой смазкой (например, медной), то на машине возрастом от 3 лет и более для демонтажа резонатора потребуются инструменты для спиливания или срыва гаек и болтов. Из-за агрессивной среды, о которой говорилось выше, резьбы разрушаются очень быстро. Вначале можно обработать резьбы средствами типа WD и попытаться открутить обычным способом. Но при демонтаже нужно быть готовым к тому, что это грязная работа, требующая больших усилий. К тому же травмоопасная:

  • Ключи срываются с головок, и рука может пораниться, задев острые металлические детали. Нужно использовать прочные рукавицы или перчатки и предусмотреть, куда двинется рука в случае срыва ключей.
  • Грязь с днища авто может осыпаться и попасть в глаза. Нужно использовать защитные очки.

Монтаж

Ставить на место новый или отремонтированный резонатор — более чистая работа, чем демонтаж. Все сорванные и некачественные болты и хомуты меняются на новые. Резонатор ставится точно так и туда, где он был. Резьбы новых болтов желательно защитить медной смазкой.

В процессе эксплуатации резонатор не требует технического обслуживания. При возникновении проблем он как бы сам сообщает о них владельцу повышенным ревом или, наоборот, снижением мощности ДВС и шума. Это не такая труднодоступная часть, как коленвал. И замена не требует много времени. Поэтому проблемы с резонатором вполне устранимы.

rulikoleso.ru

Как устроен резонатор?

Любой автомобильный механизм в рабочем процессе создает определенный шумовой эффект. Особенно это касается двигателей внутреннего сгорания. Для снижения шумового эффекта каждая автомашина в штатном режиме оборудуется глушителем, являющимся элементом выхлопной системы.

Любая выхлопная система включает несколько комплектующих элементов и является одной из важных автомобильных систем. Она не только влияет на экологичность автомобиля, чему последнее время уделяется особое значение, но и на качество функционирования и безопасность автомобиля. От состояния ГРМ зависит и срок полезной эксплуатации авто.

Функции резонатора и необходимость его наличия

Резонатор является неотъемлемой частью выхлопной системы. Он отвечает за точное по времени удаление из камеры силового агрегата уже отработанных газов, соответственно, освобождая камеру для новых.

Большинство профессионалов полагает, что исключительно качество резонатора определяет полезную и возможную к получению мощность двигателя. Именно по этой причине спортивные авто с высокими мощностными характеристиками являются модернизированными в части замены штатных (стандартных) резонаторов на более совершенные варианты.

Резонатор расположен за прямотоком, что обеспечивает его способность принимать основной объем токсичных и высокотемпературных газов. Несложно понять, что высококачественная работа резонатора прямо влияет на улучшение ходовых свойств автомашины.

Базовый принцип функционирования резонатора

Резонатор конструктивно представляет собой многоуровневую структуру, где определенный уровень отвечает за выполнение своих функций:

  • резонатор воздушного фильтра включает в свой состав отражатели, гасящие попадающие на них потоки газообразной среды посредством трения частиц газообразной среды, следующих двумя потоками внутри резонатора впуска; 
  • резонаторы выпуска и впуска одинаковы по своей роли, продвигая через систему газообразную среду.

Действенность и предельная по своим возможностям работоспособность резонатора зависимы от трех основных аспектов:

  • состояние катализатора; 
  • диаметр труб; 
  • незасоренность глушителя.

Типы резонаторов

Все резонаторы соответствуют определенному типу двигателя, поэтому бывают лишь 2-х видов:

  • для 2-тактных двигателей; 
  • для 4-тактных двигателей.

Эксплуатационным путем был отмечен факт того, что вкупе с 4-тактным двигателем резонатор представляет собой скорее помеху, нежели действенную помощь. Демонтаж резонатора в данном случае способен привести к увеличению мощностных характеристик примерно на 15%. При работе в паре с 2-тактным двигателем, удаление резонатора приведёт к противоположному эффекту. Его отсутствие приведет к удалению не только газов, но и не сгоревшего полностью топлива. Как следствие – падение скорости на фоне повышенного топливного расхода.

avtoglush.ru

Кварцевый резонатор | Описание, принцип работы

Что такое кварц

На самом деле, кварц  – это один из самых распространенных минералов  в земной коре. Его доля составляет около 60%! Если полупроводниковые радиокомпоненты в основном делают из кремния, то кварц также состоит из кремния но в связке с кислородом. Его формула SiO2.

Выглядит он примерно вот так:

кварц в природе

Ну прямо сокровище какое-то!

Но сокровище спрятано не в самом кварце, а в том, каким свойством он обладает. И этот эффект кварца сделал революцию в прецизионной (точной) электронике…

Еще в 19 веке два брата Кюри обнаружили интересное свойство некоторых твердых кристаллов генерировать ЭДС , деформируя эти кристаллы.

пьезоэффект

Существует также и обратный эффект, то есть при подаче напряжения мы можем деформировать эти кристаллы. Невооруженным глазом это практически не заметно. Такой эффект называется пьезоэффектом, а вещества  –  пьезоэлектриками.

ЭДС возникает только в процессе сжатия или растяжения. Может быть вы подумали, прижать такой кристалл и всю жизнь получать из него энергию? Побрейтесь). Кстати, пьезоизлучатель тоже относится к пьезоэлектрикам и из него можно получить ЭДС. Ниже на видео светодиод, подпаянный к пьезоизлучателю. Когда мы давим на пьезоизлучатель, вырабатывается ЭДС, которая и зажигает маленький светодиод:

Не так давно смотрел фильм по National Geographic. Там целые пьезоэлектрические плиты устанавливали на дороге. По ним ходили люди и вырабатывали электрическую энергию, сами того не подозревая). Кстати, очень халявная, чистая и возобновляемая энергия))).

Ладно, что-то отвлекся… Так вот, кристаллы кварца тоже обладают пьезоэффектом и способны также вырабатывать ЭДС или деформироваться (изгибаться, изменять форму) под воздействием электрического тока.

Кварцевый резонатор

Резонатор – (от лат. resono –  звучу в ответ, откликаюсь) – это система, которая способна совершать колебания с максимальной амплитудой, то есть резонировать, при воздействии внешней силы определенной частоты и формы. Получается, кварцевый резонатор в электронике, а в народе просто “кварц”, – это радиоэлемент, который способен резонировать, если на него подать переменный ток определенной частоты и формы.

Кварцевые резонаторы выглядят в основном вот так:

кварцевый резонатор

Разобрав кварцевый резонатор, можно увидеть воочию сам кристалл кварца. Давайте вскроем кварц советского производства вот в таком корпусе:

советский кварцевый резонатор

Итак, что мы тут видим? Прозрачный кристалл кварца, размещенный между двумя металлическими пластинками, к которым подпаяны выводы самого кварца.

В маленьких кварцах типа этих

маленький кварцевый резонатор

используются тонкие прямоугольные пластинки кварца. Здесь правило такое: чем больше толщина пластинки, тем ниже рабочая частота кварца. Поэтому, самые высокие частоты, на которые делают кварцы, составляет не более 50 Мегагерц, так как пластинка получается очень тонкая, что создает трудности при ее изготовлении. Да и держать ее как-то надо в корпусе, не поломав. По идее, можно выжать из кварца частоту и до 200 Мегагерц, но работать такой кварц будет на обертоне.

Что такое обертоны

Обертоны, или как еще их называют, моды или гармоники – это кратные частоты, выше основной частоты кварца. С помощью фильтров гасят основную частоту кварца и выделяют обертон. В кварцевом резонаторе в режиме обертонов используют нечетные обертоны. Если основная частота кварца F – это первый обертон, то его рабочие обертоны будут как 3F, 5F, 7F, 9F.  Стоит также отметить, что амплитуда обертона убывает с ростом его частоты, поэтому далее 9 обертона смысла брать уже нет, так как выделять амплитуду маленького сигнала очень трудно.

Пример: возьмем кварц с частотой в 10 Мегагерц. Тогда мы можем возбудить его на обертонах в 30 Мегагерц (третий обертон), в 50 Мегагерц (пятый обертон), в 70 Мегагерц (седьмой обертон) и максимум в 90 Мегагерц (девятый обертон).

Чтобы хоть как-то понять, что такое обертоны, для примера послушайте основную частоту 110 Герц и ее обертоны.

Схема, которая возбуждает кварц на обертонах, сложная и не очень надежная, так как во-первых, надо “давить” главную частоту кварца и выделять обертон, а во-вторых, кварц может возбудиться в режиме случайных колебаний. На практике все-таки делают схемы с умножением главной частоты кварца, что намного проще и надежнее.

Обозначение кварца на схеме

Кварц является диэлектриком. А что будет если тонкий диэлектрик разместить между двумя металлическими пластинами? Получится конденсатор! Конденсатор получается очень маленькой емкости, так что замерить его емкость вряд ли получится. Зато не стали мудрить со схемотехническим обозначением кварца, и на схемах его показывают как прямоугольный кусочек кристалла, заключенный между двумя пластинками конденсатора:

Принцип работы кварца

Очень много мифов ходит по интернету именно  о кварцевом резонаторе. Самый популярный миф гласит так: если подать постоянное напряжение на кварцевый резонатор, он будет выдавать переменное напряжение с частотой, которая на нем указана. Насчет “частоты, указанной на нем”, я, может быть, соглашусь, но насчет постоянного напряжения – увы. Кристалл кварца просто сожмется или разожмется). Некоторые вообще до сих пор думают, что кварц сам по себе выдает переменный ток ) Ага).

Для того, чтобы понять принцип работы кварцевого резонатора, надо рассмотреть его эквивалентную схему:

С – это собственно емкость между обкладками конденсатора. То есть если убрать кристалл кварца, то останутся две пластины и их выводы. Именно они и обладают этой емкостью.

С1 – это динамическая емкость самого кристалла. Динамическая – это значит проявляется при работе кварца. Ее значение несколько фемтоФарад. Фемто – это 10-15 !

L1 – это динамическая индуктивность кристалла. Она может достигать несколько тысяч Генри!

R1 – динамическое сопротивление, при работе кварца может достигать от нескольких Ом и до нескольких КилоОм

Можно заметить, что С1, L1 и R1 образуют последовательный колебательный контур, который обладает своей резонансной частотой.

Принцип работы кварцевого резонатора такой: если к обкладкам кварцевого резонатора подвести переменное напряжение, то  его пластинка начнет колебаться с частотой подведенного напряжения. Если подведенная частота  будет совпадать с собственной резонансной частотой колебания кварца, то наступит резонанс. Напряжение на обкладка кварца резко возрастает. В этом случае кварцевый резонатор ведет себя, как настроенный на определенную частоту колебательный контур с очень высокой добротностью.

Каждый кварц имеет разные частоты последовательного и параллельного резонанса. Если мы видим на кварце вот такую надпись

кварцевый резонатор маркировка

это говорит нам о том, что на частоте последовательного резонанса мы можем возбудить этот кварц на частоте 8 Мегагерц. В основном кварц работает на частоте последовательного резонанса. Здесь также есть еще одно правило: если частота маркируется в целых числах в Килогерцах – это работа на основной гармонике, а если в Мегагерцах через запятую – это обертонная гармоника. Например: РГ-05-18000кГц – резонатор для работы на основной частоте, а РГ-05-27,465МГц – для работы на 3-ем обертоне.

И запомните раз и навсегда:

кварцевый резонатор

 

Также рекомендую к прочтению продолжение статьи, которая называется кварцевый генератор.

www.ruselectronic.com

Кварцевый резонатор.

Принцип работы и свойства кварцевого резонатора

В современной электронике, особенно в цифровой сложно не найти электронный компонент под названием кварцевый резонатор. По своей сути, кварцевый резонатор является аналогом колебательного контура на основе ёмкости и индуктивности. Правда, кварцевый резонатор превосходит LC-контур по очень важным параметрам.

Как известно, колебательный контур характеризуется добротностью. Резонаторы на основе кварца обладают очень высокой добротностью, которая недостижима при использовании обычного колебательного LC-контура. Если добротность обычных контуров лежит в пределах 100 – 300, то для кварцевых резонаторов величина добротности достигает 105 – 107.

Ёмкость конденсатора довольно сильно зависит от температуры окружающей среды. У конденсаторов даже есть параметр, который называется ТКЕ (температурный коэффициент ёмкости). Он показывает насколько измениться ёмкость конденсатора при изменении температуры.

Естественно, при применении конденсатора в составе LC-контура, частота его колебаний будет очень сильно зависеть от внешней температуры среды. То же касается и индуктивности, у которой также есть своя температурная характеристика — ТКИ.

Понятно, что для использования в цифровой технике (в том числе и в технике связи) требуется более стабильный и надёжный источник гармонических колебаний.

Резонаторы на основе кварца обладают очень высокой температурной стабильностью. Именно благодаря высокой добротности и температурной стабильности кварцевые резонаторы применяются в радиотехнике очень активно.

Любой процессор или микроконтроллер работает на определённой тактовой частоте. Понятно, что для задания тактовой частоты необходим генератор. Такой генератор в качестве источника высокоточных гармонических колебаний, как правило, использует кварцевый резонатор. В тех схемах, где высокая добротность не требуется, могут применяться резонаторы на основе керамики – керамические резонаторы. Добротность резонаторов на основе пьезокерамики составляет не более 103. Их можно встретить в пультах дистанционного управления, электронных игрушках, бытовых радиоприёмниках.

Принцип работы кварцевого резонатора.

Принцип работы кварцевого резонатора целиком и полностью опирается на пьезоэлектрический эффект. Основой любого кварцевого резонатора является пластинка из кварца. Кварц – это одна из разновидностей кремнезема SiO2. Для изготовления резонаторов пригоден только лишь низкотемпературный кварц, который обладает пьезоэлектрическими свойствами. В природе такой кварц встречается в виде кристаллов и бесформенной гальки.

Кристалл кварца
Кристалл кварца

Химически кварц очень устойчив и не растворяется ни в одной из кислот, за исключением плавиковой. Также кварц очень твёрдый. На шкале твёрдости он занимает седьмое место из десяти.

Чтобы изготовить кварцевую пластинку берётся кристалл кварца и из него под определённым углом вырезается пластинка. От угла, под которым происходит срез, зависят электромеханические свойства кварцевой пластины. Тип среза существенно влияет на температурную стабильность, количество паразитных резонансов, резонансную частоту.

Далее на две стороны кварцевой пластины наносят металлизированный слой (из серебра, никеля, золота или платины) и посредством жёстких проволочных контактов закрепляют в кварцедержателе. Всю эту конструкцию помещают в герметичный корпус.

Кварцевый резонатор является электромеханической колебательной системой. Как известно, любая колебательная система обладает своей резонансной частотой. У кварцевого резонатора также есть своя номинальная резонансная частота. Если приложить к кварцевой пластине переменное напряжение, которое совпадает с резонансной частотой самой кварцевой пластины, то происходит резонанс частот и амплитуда колебаний резко возрастает.

При резонансе электрическое сопротивление резонатора уменьшается. В результате получается эквивалент последовательной колебательной системы. Поскольку потери энергии в кварцевом резонаторе очень малы, то он фактически представляет собой электрический колебательный контур с очень большой добротностью.

Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора изображена на рисунке.

Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора
Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора

Здесь С0 – это постоянная (статическая) ёмкость образующаяся за счёт металлических пластин-электродов и держателя. Последовательно соединённые индуктивность L1,конденсатор С1 и активное сопротивление Rакт. отражают электромеханические свойства кварцевой пластинки. Как видим, если отбросить ёмкость монтажа и кварцедержателя С0, то получиться последовательный колебательный контур.

При монтаже кварцевого резонатора на печатную плату стоит позаботиться о том, чтобы не перегреть его. Эта рекомендация наверняка связана с тем, что конструкция кварцевого резонатора довольно тонкая. Температурный перегрев может вызвать деформацию кварцедержателя и пластинок-электродов. Естественно, всё это может отразиться на качестве работы резонатора в схеме.

Также известно, что если кварц нагреть свыше 5730 С, то он превращается в высокотемпературный кварц и лишается своих пьезоэлектрических свойств. Конечно, довести температуру кварца до такой температуры оборудованием для пайки нереально.

Обозначение кварцевого резонатора.

На принципиальных схемах и в технической документации кварцевый резонатор обозначается наподобие конденсатора, только между пластинами добавлен прямоугольник, который символизирует пластинку кварца. Рядом с графическим изображением указывается буква Z или ZQ.

Условное графическое обозначение кварцевого резонатора
Условное обозначение кварцевого резонатора на схемах

Как проверить кварцевый резонатор?

Многие начинающие радиолюбители задаются вопросом: “Как проверить кварцевый резонатор?”

К сожалению, достоверно проверить кварцевый резонатор можно только заменой. Причиной неисправности кварцевого резонатора может быть сильный удар либо падение электронного прибора, в котором он был установлен. Поэтому если есть подозрение в исправности кварцевого резонатора, то его стоит заменить новым. К счастью в практике ремонта неисправность кварцевого резонатора встречается редко, конечно, есть и исключения, но они относятся к портативной электронике, которую частенько роняют.

Более подробную информацию о кварцевых резонаторах вы узнаете из книги, которую найдёте здесь.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

go-radio.ru

Резонаторы акустические: технические характеристики

Акустический резонатор применяется в сабвуферахАкустический резонатор применяется в сабвуферах

Акустический резонатор применяется в сабвуферах

Что такое резонатор для акустики, назначение и способы применения мы сейчас рассмотрим, только лучше начать все по порядку, для понимания принципа его работы.
Так как автоакустика сейчас модное веяние, полезно изучить и свойства, которыми обладает резонатор акустический, тем более он может применяться в машине, не только в акустических системах.

Звуковые волны и их свойства

Звуковая волна (звук) – так у нас принято называть волны, которые воспринимаются человеческим ухом:

  • Диапазон так называемых «звуковых» частот находится в пределах
  • примерно от 20Гц до 20кГц
  • Волны, имеющие частоту ниже 20Гц называют инфразвуком, а более 20кГц — ультразвуком
  • Волны из звукового диапазона легко распространяются не только через газы (воздух), но и через любые жидкости (так называемые продольные волны) и даже в твердых телах (это продольные и ещё поперечные волны)
  • Однако волны, распространяющиеся в газообразной среде – главной среде нас интересующей — представляют особенный интерес

Изучает звуковые явления специальный раздел физики, с которым лучше ознакомиться, прежде чем своими руками делать сабвуфер, называемый акустикой:

  • При распространении звуковой волны в газе и молекулы и атомы колеблются вдоль распространения волны, что приводит к изменениям в локальной плотности газа и его давления
  • Поэтому звуковые волны в газе (воздухе) часто называются волнами плотности либо волнами давления
  • Человеческое ухо, улавливая различные звуки прежде всего оценивает их по степени громкости, которая зависит от интенсивности волны
  • А воздействие звуковых волн на барабанные перепонки зависит от её звукового давления, амплитуды колебаний давления в самой волне
  • Человеческое ухо самый совершенный приемник, созданный самой Природой,   который способен воспринимать звуки в очень широком диапазоне звучания: от писка комара и до грохота извергающегося вулкана
  • Таким образом, наше ухо способно воспринимать даже волны, звуковое давление которых изменяется в миллионы раз
  • Интенсивность звука является пропорциональной квадрату звукового давления, а диапазон интенсивностей получается порядка 1012, невероятно!
  • Настолько огромный диапазон слышимости человеческого уха соответствует применению прибора, способного измерить и диаметр атома и размеры футбольного поля
  • Для примера скажем, что при разговоре людей в комнате излучаемая интенсивность звука примерно в 106раз превышает порог его слышимости, а интенсивность звучания при рок – концертах часто приближен к болевому порогу
  • Другой характеристикой звуковой волны, которая определяет их восприятие на слух, является так называемая «высота» звука
  • Колебания «гармонической» звуковой волны воспринимаются человеческим слухом, как музыкальные тона
  • Колебания с высокой частотой воспринимаются нами, как звучание высокого тона, а колебания с низкой частотой — как звучание низкого тона
  • Звучание, издаваемое музыкальными инструментами и звуки человеческих голосов могут значительно различаться диапазоном частот и высотой тона
  • К примеру, диапазон у самого низкого тембра мужского голоса — баса тянется от 80Гц и до 400Гц, а диапазон самого высокого тембра женского голоса — сопрано простирается от 250Гц и до 1050Гц
  • Гортань певца при этом работает акустическим резонатором
  • Как подключить акустику в машине – это совсем другая статья, эта про резонаторы

Что такое резонатор

Резонатором называется усилитель колебаний, а явление акустического резонанса состоит в том, что одна акустическая система приходит в колебание, когда рядом с ней звучит другая звуковая система с частотой колебаний, которая совпадает с частотой колебаний первой:

  • Резонатором может служить и натянутая струна, и открытый либо закрытый объем, к примеру, в виде деревянного, металлического или стеклянного цилиндра (трубки), пластина, прикрепленная к чему-либо с одного конца, либо камертон и другое
  • Внутри резонатора возбуждаются колебания от падающих на него даже слабых звуковых волн
  • Каким образом резонатор повышает интенсивность попадающих в него колебаний?

Ответов целых два:

  • Либо резонатор вбирает энергию рассеянную в пространстве
  • Либо усиление волн происходит за счет снижения продолжительности колебаний
  • И оба ответа одинаково справедливы
  • Например, в театрах Древнего Рима устанавливали специально так называемые «гармоники» – это открытые объемы, а горловина их соединялась с окружающим воздушным пространством
  • Воздушная масс в горловине приводится в колебательное движение под внешним звуковым давлением
  • А резонансная частота определяется этой массой, плюс гибкостью (сжимаемостью) воздушного объема в резонаторе
  • Скорость колебаний при резонансе в горле резонатора возрастает, возрастает и объемный поток
  • А ввиду того, что скорость колебаний падающей волны остается постоянной, при поддержании возрастающего потока деформируется фронт падающей волны
  • Затем деформацией охватывается тем большая зона, чем выше скорость колебаний в   горловине
  • Именно поэтому резонатор и концентрирует много большую энергию, содержащаяся в части попадающей в него волны, которая приходится на площадь его входного отверстия
  • Затем резонатор отдает всю накопленную энергию, после прекращения на него внешнего воздействия в окружающее его пространство

Переходим к автомобилю

Теперь понятно, зачем нужен резонатор на акустику, переходим к автомобильной:

  • Например сабвуфер DYNACORD Alpha B-3 использует уже запатентованную технологию, под названием «Planar Waveguide» — это плоский волновод со встроенным в него резонатором Гельмгольца (Гельмгольц — немецкий физик, изобретатель)
  • За счет взаимодействию резонанса от волновода и резонатора получается высокий уровень давления звука в низких частотах
  • Подобной конструкцией обладает автомобильный сабвуфер Pioneer, модели TS-WX30
  • Хотя объём корпуса его всего лишь 5литров, чувствительность его достигает 100Децибел, однако, сам Гельмгольц, в это не виноват
  • Тут применяется режекторный фильтр, предназначенный в основном для подавления шумов от фазоинвертора
  • Резонаторы Гельмгольца иногда применяются при акустической обработке автомобильных салонов для подавления резонансов салона
  • Хотя этот конструктивный прием очень труднореализуем на практике, из-за значительных габаритов самой батареи резонатора, трудностей ее компоновки, и заметного уменьшения объема багажника
  • С повышением частоты настройки размеры резонаторов заметно уменьшаются
  • А в средних частотах они применяются гораздо чаще
  • Акустические резонаторы, так называемые «голосовики» использовались много столетий назад, когда строились соборы и театры
  • Сегодня резонаторы Гельмгольца и четвертьволновые резонаторы, успешно применяются в акустических студиях и концертных залах

Есть много примеров применения в иных областях:

  • Эффект подавления шума при помощи акустических резонаторов широко применяется в современной архитектуре, автомобилестроении и даже авиастроении
  • Сегодня почти все авиационные двигатели покрывают несколькими слоями специального звукопоглощающего покрытия, состоящего из металлических листов с отверстиями, это шума подавляющие резонаторы

Как выглядит простой подавляющий шумы резонатор, фото ниже.

Резонатор для подавления шумаРезонатор для подавления шума

Резонатор для подавления шума

  • Системы впуска современных моторов легкового автомобиля уже оборудуется устройствами для шумопоглощения
  • Такие резонаторы Гельмгольца (даже в чистом виде), подключаются попутно к впускным трубопроводам, либо семейство горлышек, которое образовано отверстиями перфорации в трубопроводе и охватывается герметичным кожухом
  • Применяются четвертьволновые резонаторы, как тупиковые трубчатые отростки с жестким донышком, которые подключаются к участкам трубопровода
  • Существует в Германии есть патент, инструкция номер 4033269, там описывается глушитель к ДВС с регулируемым резонатором Гельмгольца
  • Частота настроек такого ре-жекторного фильтра должна изменяться в зависимости от числа оборотов мотора с помощью следящей системы
  • К стати сказать, череп человека, как впрочем любая закрытая полость, имеющая отверстие, также может быть резонатором Гельмгольца
  • По научным данным, резонансной областью черепа человека являются частоты в диапазоне 20-25Гц
  • А облучение человека звуковыми волнами частотой 25Гц всего 30минут при нужной интенсивности источника, однозначно вызывает эпилептический припадок, стоит задуматься, и быть поаккуратнее с самодельными сабвуферами, цена – ваше здоровье

Теперь, когда разобрались с теорией, назначением и применением резонаторов на практике, остается посмотреть видео урок по его изготовлению в домашних условиях.

Григорий РоманчукГригорий РоманчукГригорий с детства обожал машины, а в подростковом возрасте, когда самостоятельно подключил автомагнитолу в отцовской девятке, понял, что машины будут его работой, хобби, призванием. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

avtozvuk-info.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

Резонатор воздушного фильтра — назначение

Дата публикации: .
Категория: Автотехника.

Нередко при выдаче машины после ремонта автовладельцы узнают, что необходимо заменить резонатор воздушного фильтра. Обычно до этого момента мало кто вообще догадывается о существовании этой детали и тем более о ее функционале.

Резонатор воздушного фильтра автомобиля

Несмотря на то, что это устройство мало кто видел «в глаза», ее роль в работе систем автомобиля неоценима. Без резонатора невозможна полноценная работа двигателя и системы отвечающей за выброс выхлопных газов. Но, обо всем по порядку.

Что такое резонатор воздушного фильтра

Всем известно, что при работе двигателя в камеру сгорания подается смесь, состоящая из топлива и простого воздуха. За подачу кислорода отвечает несколько элементов: впускной коллектор и воздушный фильтр. Последний задерживает пыль от попадания в камеру сгорания и именно перед ним устанавливается резонатор.

Месторасположение резонатора

Причин для использования этого элемента существует несколько:

  • Подавление шума двигателя. Дело в том, что работающий мотор создает довольно громкие звуки, своего рода выстрелы или мини-взрывы, которые происходят с такой частотой, что человеческое ухо воспринимает такой шум как непрерывный гул. Сам звук распространяется не только на систему выхлопа и глушения, но и на узлы подачи воздуха. Чтобы приглушить этот гул работающих цилиндров в моторе, необходим резонатор, который будет создавать звуку «препятствия» в виде перегородок резонирующих шум.
  • Распределение потоков воздуха. Если бы вместо резонатора мы установили обычную трубку, то звуковой поток, идущий из двигателя, постоянно сталкивался бы с потоком кислорода, который всасывается для появления горючей смеси. Из-за этого провоцируется высокое давление, а работа двигателя постоянно прекращается. Резонатор же позволяет распределить эти потоки.
  • Защита от воды. Некоторые модели резонаторов воздушных фильтров предохраняют мотор от попадания воды. Эта проблема довольно распространена, излишки конденсата могут привести к гидроудару двигателя.

Помимо этого резонатор позволяет сглаживать колебания воздуха, всасываемого в систему двигателя. Это означает, что конструкция этой детали позволяет сгладить пульсирующие воздушные потоки. Подобные пульсации провоцируются работающими цилиндрами, когда один из них всасывает воздух, а другой его выталкивает. В этом случае резонатор делает подачу воздуха равномерной.

Если говорить об особенностях различных резонаторов, то в первую очередь они отличаются по форме.

Типы резонаторов воздушного фильтра

Резонаторы могут обладать разной геометрией, в зависимости от характеристик мотора. Сегодня выделяют следующие типы этих устройств:

  • Моноблок. Такой резонатор представляет собой одну емкость, оснащенную перегородками, выполняющими роль «сепаратора» сталкивающихся воздушных потоков.
  • Комбинированные резонаторы. Это модели, состоящие из двух емкостей. По заявлению производителей такая конструкция удобнее и надежнее, так как в одном отсеке подавляются высокие звуковые частоты, а во втором – низкие. Таким же образом происходит и выравнивание пульсаций воздушных потоков. В этом случае одна камера выполняет роль ресивера, а вторая отвечает за равномерную подачу кислорода.

Резонатор воздушного фильтра моноблочного типа

Стоит учитывать, что независимо от конфигурации резонатора воздушного фильтра он является важной составляющей для правильного функционирования мотора машины. Именно поэтому эта деталь требует обязательной замены в случае неисправности.

В заключении

Как видите, резонатор выполняет важную роль в работе самых важных узлов автомобиля. Заметить его можно самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов, поэтому не оставляйте этот элемент без внимания.

avto-moto-shtuchki.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о