自由振荡

地球自由振荡的研究已成为探查地球内部结构的重要手段之一.影响地球自由振荡的因素有很多,如地球物理学结构横向不均匀性及径向不均匀性、地球自转、地球椭率、地球内部各向异性、非弹性性以及震源机制性质,还有地球外界如引潮力等.

地球自有振荡

许多理论研究结果表明,地球自由振荡可以变换分解为一些特定的频率,称为地球的本征频率.与它对应于两种本征振荡:(1)球型振荡,地球作球型振荡时,其质点位移既有径向分量,也有水平分量.这种振荡能引起地球内部物质密度的变化,从而能引起重力位势的变化,所以重力仪、应变地震仪和长周期地震仪等均可记录到这种振动,并且这种振荡能在整个地球内部传播.(2)环型振荡,地球作环型振荡时,各质点只在以地心为球心的同心球面上振动,位移无径向分量,地球介质只产生剪切形变,无体积变化,由于地球的重力场不受其扰动,所以重力仪一般是记录不到这种振荡的,但是能记录到一些特殊地震(如2004年印尼大地震等)激发的环型振荡,并且这种振荡不能在液核中传播.

影响地球自由振荡的各种因素

地球内部很多因素都会影响到地球自由振荡谱形态,如地球结构横向不均匀性及径向不均匀性、地球旋转、地球椭率、地球内部各向异性、物质衰减(与品质因子倒数有关)以及震源机制性质等因素.由于地球自转和椭率的影响,地球自由振荡的本征频率不是简并的,会出现地球自由振荡谱线(或谱峰)分裂现象.总之,这些因素会导致地球自由振荡谱的分裂、耦合及谱峰变化以及谱异常分裂等很多效应.

1. 地球结构的不均匀性对地球自由振荡的影响

2. 地球的自转和非球对称性对地球自由振荡的影响：旋转椭球体效应造成了地球自由振荡谱峰值分裂.由于地球自转,使得波沿着自转的方向传播较快;而地球的椭率存在,也使得波在地球两极之间传播路径要比沿赤道传播路径短,这些效应都会导致地球自由振荡谱的分裂耦合等现象.

3. 内核各向异性对地球自由振荡的影响：地球自由振荡分裂不仅仅是由于地球自转和椭率引起的,其它很多因素都可以导致地球自由振荡谱的异常分裂,而这些因素往往是还不为人们所重视的一些地球内部结构因素,因此对地球自由振荡的研究可以揭示地球内核特性,Dziewonski等从地球自由振荡信息研究中得出内核的固体特性

4.地球介质衰减性对地球自由振荡谱的影响：理论上来讲,地球自由振荡谱是由很多独立的谱峰组成的,每个峰都对应着一个或多个地球自由振荡模式,在能正确识别谱峰的情况下,地球自由振荡频率则可以用来探测地球内部结构,从而改进和修正地球内部结构的理论模型[30].但是由于地球自由振荡谱间存在分裂,频率域与时间域信号都非常复杂,简单的品质因子测量不能做,则对介质品质因子评估要依赖大量由于衰减而导致的频谱谱峰间距变宽.

5. 震源性质与地球自由振荡之间的关系：对于地球自由振荡的特性研究可以归于两类:(1)对地球自由振荡谱频率的研究;(2)对地球自由振荡谱振幅的研究.前者与地球的内部结构有关,因为地球结构横向不均匀性及径向不均匀性、地球旋转、地球椭率、地球物质各向异性及物质非弹性性等地球内部结构各种性质都可能影响到地球自由振荡谱的形态.后者与引起地球自由振荡的震源特性有关,即与震源机制等有关,这就意味着对地球自由振荡频谱振幅和相位的计算值与观测值对比研究能得到很多关于震源机制信息.反过来,很好的对地球自由振荡的研究,离不开对震源特性的分析.

电路自激振荡的产生

放大器增益过高,多级放大器负反馈网络产生的附加相移,电路分布电容等都影响放大器工作的稳定性,而产生的振荡现象称为自激振荡.这时不加任何输入信号,放大器也会产生一定频率的信号输出.放大器性能指标和自激振荡的克服是一对矛盾.

电路自激振荡的特点

自激振荡和噪声的区别是,自激振荡的频率一般为比较高或极低的数值,而且频率随着放大器元件参数不同而改变(甚至拨动一下放大器内部导线的位置,频率也会改变),振荡波形一般是比较规则的,幅度也比较大,往往使三极管处于饱和和截止工作状态,使输出信号严重失真.检查放大器是否发生自激振荡,可以把输入端短路,用示波器(或毫伏表)接在放大器的输出端进行观察.

电路自激振荡的消除

1.电路安装合理布局:高频自激振荡主要是由于安装、布线不合理引起的.例如输入和输出线靠的太近,产生正反馈作用.对此应从安装工艺方面解决,如元件布置紧凑,接线要短等.也可以用一个小电容(例如左右)一端接地,另一端逐级接触管子的输入端,或电路中合适部位,找到抑制振荡的最灵敏的一点(即电容接此点时,自激振荡消失),在此处外接一个合适的电阻电容或单一电容(一般由试验决定),进行高频滤波或负反馈,以压低放大电路对高频信号的放大倍数或移动高频电压的相位,从而抑制高频自激振荡,

2.用去耦电路消除内阻引起的寄生反馈:低频自激振荡是由于各级放大电路共用一个直流电源所引起的.因为电源总是有一定的内阻Ro,特别是电池用的时间过长或稳压电源质量不高,使得内阻Ro比较大时,则会引起U′cc处电位的波动,U′cc的波动作用到前级,使前级输出电压相应变化,经放大后,使波动更厉害,如此循环,就会造成振荡现象.最常用的消除办法是在放大电路各级之间加上“去耦电路”如图4中的R和C,从电源方面使前后级减小相互影响.R的值一般为几百Ψ,C的值一般选几十μF或更大一些.

3.牺牲增益,控制负反馈放大器的级数:或接入“相移校正网络”(一般运放都带有频率校正端子).

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