Постоянный и переменный ток
Электрический ток – это упорядоченное движение носителей электрического заряда.
Носителями электрического заряда могут быть электроны (в газах, металлах), анионы и катионы (в электролитах), а также дырки, в случае электронно-дырочной проводимости. Основными характеристиками электрического тока являются:
- Частота, которая измеряется в герцах.
- Сила тока, которая измеряется в амперах.
- Мощность, которая измеряется в ваттах.
Электрический ток используется для получения механической, тепловой и световой энергий, а также для возбуждения электромагнитных волн, обладающих различной частотой и создания электромагнитного поля.
Особенностью переменного электрического тока является изменение его направления или величин в течение времени, в частном случае величина может изменяться, а направление нет. Различают многофазный, периодический и синусоидальный переменный ток. Периодический переменный ток повторяет цикл своих изменений через равные промежутки времени. Синусоидальный переменный ток представляет собой периодический переменный ток, изменяющийся по гармоническому закону синуса. Среди многофазных систем переменного синусоидального тока наиболее широко распространена трехфазная, представляющая собой совокупность трех однофазных электрических цепей, в которых действуют электродвижущие силы с одинаковой частотой.
Постоянный электрический ток не изменяется по направлению и величине в течении времени. Постоянный ток применяется в различных электронных схемах, для автономного питания электрических устройств и установок, в электролизе, в гальванизации, гальванопластике, в сварочных работах, в бортовых сетях транспортных средств, в электрофорезе.
Виды сигналов. Частотный спектр сигнала
Все сигналы подразделяются:
- В зависимости от функции, которая описывает параметры сигнала на аналоговые, дискретно-квантовые, непрерывно-квантовые, дискретно-непрерывные.
- По физической природе носителя информации на акустические, оптические, электрические и электромагнитные.
- По способу задания сигнала на случайные (принимают произвольное значение в любой момент времени), регулярные (заданные аналитической функцией).
Частотный спектр сигнала – это совокупность простейших гармонических колебаний, на которые может быть разложен сигнал.
Процесс анализа сигнала состоит из трех основных этапов: измерение числовых параметров сигнала, к которым относятся средняя мощность, энергия и среднеквадратическое отклонение; разложение сигнала на простые составляющие, их рассмотрения по отдельности и сравнения свойств разных сигналов; количественное измерение степени “похожести” разных сигналов.
Сигналы, которые используются в современной технике, обладают сложным видом, но в большинстве случаев их можно проанализировать в качестве базового синусоидального сигнала, пример которого изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Базовый синусоидальный сигнал. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
А - амплитуда; Т - период.
Для передачи какого-либо сигнала сначала необходимо его преобразовать в вид, который будет приемлем для передачи. В этом случае основной операцией является изменение его частотного спектра. Делается это для согласования характеристик канала связи частотного спектра.
В оптоволоконных линиях частотный спектр исходного сигнала отличается от частотного спектра, передаваемого по каналу. В этом случае частотный спектр переносится в область высоких частот (преобразование). Существуют стандартные сигналы, спектр которых известен. Для определения других необходимо применять специальные методы.
Простой синусоидальный сигнал можно описать функцией:
$S(t) = SmSIN(Wot + Фо)$
где, Sm - амплитуда тока; Wo - круговая частота; t - время; Ф - начальная фаза.
$Wo = 2 • п • f$
где п=3,14; f - частота.
В данной функции содержится одна гармоническая компонента, которая имеет частоту:
$f = Wо / 2 • п$
Сигнал на рисунке ниже представлен во временной (а) и частотной области (б).
Рисунок 2. Сигнал. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
По вертикальной оси графика откладывается амплитуда, а по горизонтальной частота. Спектр имеет один элемент, описывающий о - импульсом. Полученный спектр называется линейчатым. Энергия частотного спектра на единственной дискретной частоте, а аргумент функции изменяется в бесконечных пределах. Если сигнал периодический, то он представляется рядом Фурье.
Для отображения сигнала в частотной области используется специальный прибор - анализатор спектра. Данное устройство показывает амплитуду гармонических и других комбинационных элементов в зависимости от их расположения на оси частот - данные о распределении амплитуд по частоте. каждая составляющая входного сигнала показывается на экране анализатора в виде вертикальной черты высотой, которая равна амплитуде спектральной составляющей. Анализатор спектра не дает информации о форме сигнала.
