Resonanssifrekvenssi

Resonanssifrekvenssi on järjestelmän taajuus, jolla vaste ulkoiselle värähtelylle on suurimmillaan. Se määräytyy järjestelmän ominaisuuksien, kuten massan, jäykkyyden ja vaimennuksen, perusteella. Ilman vaimennusta järjestelmä värähtelisi luonnollisella taajuudellaan; käytännössä vaimennus rajoittaa amplitudia ja tarkentaa resonanssikärkeä, mutta suuret värähtelyt keskittyvät silti sen ympärille.

Eri järjestelmätyypit ilmentävät resonanssia eri tavoin. Mekaanisessa massajousjärjestelmässä luonnollinen taajuus on f0 = (1/2π) sqrt(k/m). Sähköisessä sarja-RLC-verkossa resonanssitaajuus on f0 = 1/(2π sqrt(LC)). Akustiset tilat ja soittimet omaavat omat resonanssinsa, jotka määräytyvät tilan geometriaa ja ilmavastusta myöten.

Resonanssia hyödynnetään ja hallitaan monin tavoin. Se on keskeinen tekijä suodattimien, mittaus- ja sensorijärjestelmien sekä rakennusten ja koneiden suunnittelussa. Resonanssia voidaan käyttää halutun värähtelyn tehostamiseen tai sen välttämiseen/ rajoittamiseen. Epätoivotut resonanssit voivat aiheuttaa suuria voimia ja vaurion riskiä, joten oikea vaimennus ja resonanssikohdan hallinta ovat tärkeitä.

Mittaus ja analyysi perustuvat vasteen taajuusvasteeseen tai siirtofunktion magnitudiin, joilla resonanssifrekvenssi voidaan määrittää. Q-kertoimen avulla kuvataan huipun kapeutta: suurempi Q tarkoittaa kapeampaa ja korkeampaa resonanssia, pienempi Q taas laajempaa.