串联谐振装置的应用

产品简介

 在具有电阻R、电感L、电容C元件构成的交流电路中，当电感L、电容C与电源频率f满足一定条件时,电路具有如下特点：阻抗︱Z︱有极大值或极小值，电压、电流相位相同，相位差为零，电路为纯电阻性负载，此时的电路称之为谐振电路。按元件联接方式的不同，有串联谐振和并联谐振两种电路。在R、L、C串联谐振电路中，感抗等于容抗，阻抗︱Z︱有极小值，电流有极大值，电感电压与电容电压等值异号，负载是电阻性；在R、L、C并联谐振电路中，感抗等于容抗，阻抗︱Z︱有极大值，电源电流大小一定时，电压有极大值，电感电流与电容电流等值异号。在串、并联谐振电路中，电感和电容吸收或释放等值异号的无功功率，其无功功率的总和为零，电路中电流的能量变为电场能量和磁场能量，同时电场能量和磁场能量又在不断互相转化，进行着此增彼减、互相补偿的过程，电源供给电路的能量全部转化为电阻做功发热，为了维持振荡的连续进行，电源必须不断提供能量补偿电路中电阻发热消耗的能量。谐振现象在工程电路中的应用有如下几个方面：

 用于收音机的选台

 在无线电技术中常用串联谐振的选频特性进行收音机选台，图一是收音机接收天线线圈 L 1 、电感线圈 L、可调电容 C 组成的串联谐振接收电路。接收天线所收到的各种不同频率的信号都会在 L、C串联谐振电路中感应出相应的电动势 e 1 ，e 2 ,e 3 ，…，等效图如图二所示，图二中的 R 是线圈 L 的电阻。改变电容 C 的大小，使某一信号频率 f 0 与电感 L 和电容 C 满足，则该频率的信号就会产生谐振现象。此时的电路感抗最小，电流最大，频率为 f 0 信号在喇叭中产生的音量最响，其他不同频率的信号虽然也在接收机里出现，但由于它们没有达到谐振，在回路中产生的电流较小，音量很小，这样就达到了信号选择的目的，实现了收音机的选台。

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用于元器件参数的测量

 根据谐振现象的特点，可以利用谐振电路对元件的参数进行测量，测量电路简单，准确度高。利用谐振现象进行测量的电路如图三所示，它是由 L、C 串联谐振回路、高频振荡电路和谐振指示电路组成。震荡电路提供高频信号，它与串联谐振回路之间的耦合程度应足够弱，实现串联谐振回路的阻抗小到可以忽略不计。谐振指示器用来判别回路是否处于谐振状态，它可以用并联在回路两端的电压表或串联在回路中的电流表担任。

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 电容大小的测量电路如图三所示，选用一适当的标准电感 L 与被测电容 C，组成串联谐振电路，改变高频振荡电路的频率，当电压表或电流表的读数出现最大值时，即电路处于串联谐振状态，此时振荡电路输出信号的频率f等于信号发生器的固有频率 f 0 。

 用于电气设备的耐压试验

 利用串联谐振的原理，生产出串联谐振耐压实验仪，可以对发电机组、电力变压器、电力电容器、电力电缆等电气设备进行耐压测试。串联谐振耐压实验仪由变频电源、激励变压器、谐振电抗器、分压器及被测试品五部分构成，仪器构成及测试物品连接如图四所示。

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 工作原理：通过调节耐压实验仪的变频控制器的输出频率，使得回路中的 电抗器电感L和被测试品具有的电容C发生串联谐振，谐振电压即为被测试品上所加电压。电路发生串联谐振时，电源只需提供很小的励磁电压U 1 ，耐压测试品上就能得到很高的电压U 2 (U 2 =Q U 1 )，电源频率即为谐振频率f 0 。

 谐振电路经发现后，便有了很大发展。在当代世界上，电路谐振现象已经为人类做出了巨大贡献，人类在生产和生活中，一时一刻也离不开电路谐振现象。如今在很多领域有所运用。比如说LC谐振电路，1.构成选频电路或选频放大器（如收音机，电视机，各种正弦波谐振器等）。2.构成阻波器。3.构成各种吸收器（用来在众多频率信号中将某一频率信号吸收）。此外，串并联谐振电路广泛应用于各种电子电路中。可以说，现代科技信息的发展离不开谐振电路。在现代科技信息话战争中，其扮演了一个不可或缺的理论指导者。各种无线通电都离不开这一理论的发展。

 对于谐振，我们并不陌生，它在生活中有广泛的运用。可以说，我们的生活已经离不开谐振电路。没有它，我们的通讯就是一个空想。谐振电路对人类的社会发展有着不可磨灭的汗马功劳。下面我将作简单介绍。 

 首先，我们先给谐振做个定义。谐振即含有电感、电容和电阻元件的单口网络，在某些工作频率上，出现端口电压和电流波形相位相同的情况时，称电路发生谐振。能发生谐振的电路，称为谐振电路。而写真电路分为串联谐振并联谐振。

LC并联谐振回路在通信电子电路中的应用 

 LC并联谐振回路在通信电子电路中的应用由它的特点决定。具体说来，主要包括三大类，其一是工作于谐振状态，作为选频网络应用，此时呈现为大的电阻，在电流的激励下输出较大的电压;其二是工作于失谐状态，此时呈现为感性或容性，与电路中其他电感和电容一起，满足三点式振荡电路的振荡条件，形成正弦波振荡器;其三是工作于失谐状态，即工作于幅频特性曲线或相频特性曲线的一侧，实现幅频变换、频幅变换以及频相变换、相频变换，构成角度调制与解调电路。

用作选频匹配网络的LC并联谐振回路：

 选频即从输入信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声。在通信电子电路中，LC并联谐振回路作为选频网络而使用是最普遍的，它广泛地应用于高频小信号放大器、丙类高频功率放大器、混频器等电路中。这些电路的共同特点是：LC谐振回路不仅是一种选频网络，通过变压器连接方式，还起到阻抗变换的作用，减小放大管或负载对谐振回路的影响，可获得较好的选择性。 

在铁磁谐振式变压器中的运用： 

 此变压器是利用磁性材料的非线性和电容谐振方式而实现稳压的.由于应用铁磁谐振的原理,使它具有一些比较独特的性能特点：1、可靠性高(无电子元器件,结构简单).2、抗干扰能力强(可以实现输入、输出双向抗干扰).3、无输出过压现象.4、输入电压范围宽(半载时输入电压下限可以超过50%).5、响应时间短(约40ms). 

 除上述一些常见的运用外，他还运用于辅助换相开关逆变器，微波介质谐振器等。这些都是属于新领域的东西。有的还处于研究阶段。当然，人们还在不断地开发电路谐振这一深矿，希望他能为人类做出更大的贡献。

 在当代世界上电路谐振现象对人类贡献极大，但是至今人们还不承认电路谐振时产生能量，书中承认在电路谐振时产生《内电动势》，能使电流或电压增大。如今有的学者认为谐振是有能量的。他们认为当代人们利用谐振现象，否认谐能的存在，与情与理都说不通。 “电路谐振能量从哪里来的呢？电容器是一个储能元件，在单独使用时也消耗电能，产生电压降。为什么在电感与电容并串联时，产生“内电动势”呢？因为电感与电容性质相反，当电感做负功时，电容做了正功，当电容做负功时电感做了正功，它们二者互相抵消耗，不消耗能量，整个电路中只有纯电阻消耗能量。”

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