Vaimennuksen

Vaimennus on ilmiö, jossa järjestelmän värähtelyjen tai signaalien amplitudi vähenee ajan mittaan. Vaimennus johtuu energiankulutuksesta, joka muuttuu lämpöksi tai muuksi häviöksi. Se on sekä luonnollinen että tekninen ilmiö, ja sen tarkoituksena on estää liiallista resonanssia, parantaa vasteen hallittavuutta sekä vähentää melua ja haitallista liikettä.

Fysikaalisesti mekanisessa järjestelmässä tilanne voidaan kuvata massan m, vaimennuskerroin c ja jäykkyyden k välisen dynamiikan avulla: m x'' + c x' + k x = 0. Luontainen taajuus on ωn = sqrt(k/m). Vaimennusluku ζ = c/(2 sqrt(mk)) määrittelee vasteen luonteen: alivaimennettu (0 < ζ < 1) sisältää värähtelyä; kriittinen vaimennus (ζ = 1) palauttaa järjestelmän mahdollisimman nopeasti ilman toistuvaa värähtelyä; ylivaimennettu (ζ > 1) palautuminen on hidas ja ilman värähtelyä.

Vaimennusta voidaan toteuttaa monin tavoin. Mekaanisessa kontekstissa tyypillisiä mekanismeja ovat viskoosi vaimennus (vastus, joka syntyy nesteen vastuksesta liikkuvaan kappaleeseen) sekä kitkavaimennus. Elektroniikassa ja ohjauksessa vaimennus liittyy resistanssiin ja RLC-järjestelmiin sekä ohjausstrategioihin, joilla hallitaan transienteja ja ehkäistään toistuvia värähtelyjä. Rakennus- ja teollisuuskäytännöissä vaimennus pienentää liikettä ja tärinää; viritetyt massavaimennimet sekä akustinen ja äänieristys parantavat turvallisuutta ja mukavuutta.

Vaimennuksen suunnittelussa tavoitteena on saavuttaa haluttu vasteaika ja vakaus ottaen huomioon energianhukka ja vasteen nopeus. Liian vähän vaimennusta johtaa suuria värähtelyitä, liiallinen vaimennus hidastaa vasteita ja lisää energianmenetyksiä.