占空比

工作週期(英语:Duty Ratio,Duty Cycle[2]),是频射、微波电路、低频交流和直流电流等多个领域的一个概念,表示在一个周期内,工作时间与总时间的比值[3],有多个具体定义方式[4]

工作週期 定义为脉冲序列信号在一个周期内,正半周持续时间与周期的比值[1]

定义

工作週期D定义为脉冲持续时间()与方波周期(T)的比值。

工作週期有多个定义方式[4]

  • 在一串理想的脉冲序列中(如方波),代表1的正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。例如:脉冲宽度1μs,信号周期4μs的脉冲序列工作週期为0.25。
  • 在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值。
  • CVSD调制(continuously variable slope delta modulation)中,比特“1”的平均比例。
  • 在周期型的现象中,现象发生的时间与总时间的比。
  • 脉冲信号高电平持续的时间(称为脉冲宽度)与脉冲周期的比值,称为脉冲的工作週期 [5]。即
[6]
  • 焊接供电[7],工作週期是焊接设备的规格,指每10分钟里,电焊机能连续工作几分钟,而不会导致过热,影响寿命[8]。例如:一個工作週期为20%的電焊機意味著,每工作2分鐘必須休息8分鐘[9]
  • 在(射頻)電子學的領域,包括核磁共振波谱法(NMR)中的工作週期指平均功率與峰值功率的比值。[9]

测量与调节

示波器(左)和万用表(右)可以用来测量工作週期[10]

测量工作週期一般可以用示波器(波形显示)或万用表(数值显示)来完成[11][12]。调节信号发生器可以提供工作週期可变的脉冲信号[13]

应用

汽车控制系统

工作週期信号可以控制电磁阀的开启度,如炭罐清除阀和自动变速器等机构中的液压控制阀等。炭罐清除阀大约每隔4分钟开启1分钟。但由于发动机有不同的工作状况,简单地全开、全闭不能满足要求。采用工作週期控制信号,能通过脉冲电流的脉宽在0~100%间控制炭罐清除阀的开度。[12]

生物系统

工作週期的概念也用于描述神经元和肌肉纤维的活动。例如,在生物神经网络中,工作週期特别指一个周期中神经元保持活动比例。[14]

参考文献

  1. . 清华大学出版社. 2004: 142. ISBN 7302121982.
  2. Rudolf F. Graf. . Elsevier Science. 1999: 225. ISBN 978-0-08-051198-6.
  3. Barrett, Steven Frank; Pack, Daniel J. . . Morgan and Claypool Publishers. 2006: 51–64. ISBN 1-598-29058-4.
  4. . Boulder, Colorado: Institute for Telecommunication Sciences. 1996 [2011-03-03].
  5. 王鸿明 (编). . 清华大学出版社. 2000. ISBN 7302039968.
  6. Cox, James F.; Chartrand, Leo. . 2. Cengage Learning. June 26, 2001: 511–584. ISBN 0-766-83018-7.
  7. Brown, Martin. . . San Diego, CA: Academic Press. 1990: 5–8. ISBN 0-121-37030-5.
  8. . ZENA, Inc. welding systems. [2011-03-23].
  9. 丁尚武. . 實驗室內部演講資料. 2002 [2017-07-02]. (原始内容存档于2010-06-10).
  10. Dietmar Benda: Wie misst man mit dem Oszilloskop? Franzis, 2007, ISBN 978-3-7723-6766-3.
  11. . MTOOU.INFO. [2017-07-02].
  12. 王锦俞; 朱军. (PDF). Motor-China: 68.
  13. 雅各布; 蒋晓颖 译. . 清华大学出版社. ISBN 7302089337.
  14. Harris-Warrick, Ronald; Nagy, Frédéric; Nusbaum, Michael. Harris-Warrick, Ronald; Marder, Eve; Silverston, Alan; 等 , 编. . Massachusetts: MIT Press. 1992: 87–139. ISBN 0-262-08214-4.
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