1.2.2. ПОЛИГАРМОНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
К полигармоническим процессам относятся периодические процессы, которые математически представляются функцией времени, точно повторяющей свои значения через одинаковые интервалы времени, т. е.
Как и в случае гармонических процессов, интервал времени, в течение которого происходит одно полное колебание, называется периодом Число циклов в единицу времени называется фундаментальной частотой Гармонические процессы представляют собой частный случай полигармонических процессов при
За редкими на практике исключениями, полигармонические процессы разлагаются в ряд Фурье по формуле
где
Другое представление полигармонических процессов рядом Фурье дает формула
где
иначе говоря, формула (1.7) утверждает, что полигармонический процесс есть сумма постоянной составляющей и бесконечного числа гармонических составляющих, называемых гармониками и имеющих амплитуды и фазы Все частоты гармонических составляющих кратны фундаментальной частоте
При практическом анализе периодических процессов фазовые углы часто игнорируются. В этом случае формулу (1.7) можно охарактеризовать дискретным спектром, как показано на рис. 1.4. Иногда полигармонические процессы содержат только конечное число составляющих. В других случаях может отсутствовать фундаментальная составляющая. Например, пусть периодический процесс образован суммой трех гармонических процессов с частотами 60, 75 и 100 Гц. Наибольший общий делитель этих частот равен 5 Гц, т. е. период этого процесса равен 0,2 с. Поэтому при разложении в ряд Фурье все величины равны нулю, кроме соответствующих значениям .
Физические явления, описываемые полигармоническими процессами, встречаются намного чаще, чем явления, порождающие простые гармонические процессы. Фактически многие полигармонические процессы рассматриваются как простые только приближенно. Например, детальный анализ напряжения на выходе электрического генератора может выявить небольшие составляющие на высших гармониках. В других случаях физические периодические процессы имеют много мощных гармоник. Например, вибрация многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания обычно содержит значительное число мощных гармоник.
Рис. 1.4. Спектр полигармонического процесса.