大纲
简介
“谐波”一词与波形的基频有关。在学习谐波之前，我们应该熟悉波形的一些概念。让我们讨论一下固有频率和强制频率。
固有频率
当一个物体在没有外力作用的情况下自由振动时，这种振动被称为“自然振动”。自然振动发生的频率称为“自然频率”。
迫使频率
当一个物体因施加一个外部周期力而振动时，这种振动称为“强迫振动”。强迫振动的频率称为“强迫频率”。
进步的浪潮
当波在介质中连续向前移动而在路径上的任何一点上不被反射时，它被称为“前进波”。
驻波
当两个相同频率和振幅的连续波以相反的方向通过介质时，它们就被叠加。这种叠加波被称为驻波。在驻波中，我们发现了节点和反点。
基频
它被定义为周期波形的最低频率。它通常表示为“f”。也就是说，振动物体的最低共振频率称为“基频”。
谐波是什么?
谐波是一种频率，是基频的整数倍。物体的强迫共振振动会产生驻波。在固有频率下，它形成驻波模式。这些模式是在特定的频率下创建的，它们被称为“谐波频率”或“谐波”。
声波在其谐波频率时发出的声音是非常清晰的，而在其他频率时，我们就会听到噪音，听不到清晰的声波。
谐波可以出现在任何形状的波形中，但大多只出现在正弦波中。非正弦波形式，如三角波和锯齿波形式是由加在一起的谐波频率。“谐波”一词通常用来描述由正弦波中不同的被称为“噪声”的不理想频率引起的失真。
在每个谐波中，我们找到两个位置，它们是节点和反节点。
节点
节点是指看起来仍然沿着介质站立的点。他们没有位移。所以它们被称为点，也被称为节点。
波腹
有些粒子在两点之间的位移最大。这两个点是节点。这里一个节点是正的，另一个是负的。节点和前点如下图所示。
节理和反节理以波的形式出现。所以波的频率是谐波的。基频是谐波中最小的频率。因此在它们之间只有一个反节点发生。这个背脊位于两个节点的中间。因此我们可以说吉他弦产生最长的波长和最低的频率。
任何仪器产生的最低频率称为基频。这也被称为波的“第一谐波”。用基频来说，我们可以说，谐波是基频的整数倍。
例如:f,2f,3f,4f等是谐波。
因为基频的多个整数，我们将有n个谐波，如1次谐波，2次谐波，3次谐波等…
第一次谐波
正如我们前面讨论的，基频也被称为一谐波。在第一个谐波中，我们有两个节点和一个反节点。
二次谐波
二次谐波由3个节点和2个反点组成。如果我们在第一次谐波的两个节点之间设置一个节点，我们就可以得到第二次谐波。在第一个谐波中，第二个节点将在两个节点之间，第一个和最后一个节点。
第三次谐波
对于第三次谐波，如果在弦的两端保留一个节点，则产生的波型由四个节点和三个反点组成。这意味着三次谐波的波形有一个完整的正弦波周期和一个半周期。图表如下所示。
通过观察上面的讨论，我们可以说，反射率的个数等于特定次谐波的整数倍。也就是说，对于1次谐波我们有1个反调，对于2次谐波我们有2个反调等等。
用该公式可以计算出谐波频率
速度= x波段频率
V = n xλ
nth谐波= n ×基频
如果我们知道波形的速度和波长，就可以计算出谐波频率。波中有两种谐波，偶谐波和奇谐波。例如，一个两边都开的圆柱体将在奇偶谐波下振动，但一个边闭的圆柱体将只在奇谐波下振动。
谐波的特点
我们听到的大多数振荡都是由谐波引起的。例如，音乐听起来像吉他，小提琴，甚至人声。谐波也被称为谐波偏微分。谐波的特性将取决于仪器的振荡或波形。
所以通常振荡是产生谐波的原因。振荡器只不过是移动或振动的仪器。局部谐波产生的频率与完全谐波产生的频率不同。但精确的谐波频率将由较长、较细的有线仪器产生。
它们恰好只产生一个谐波。在基频的整数处出现的频率称为谐波频率。
人的耳朵不能清楚地听到所有的谐波。非谐波频率称为非谐波频率。在这个过程中，许多谐波被组合起来形成一个声音。人耳能听到不和谐的声音。
例:第一个是，我们学校的钟和教堂的钟，我们经常看到。其次，古董唱碗是另一个例子，振动只在谐波频率。谐波的另一个重要特性是，所有的谐波在基频处都是周期性的，那么谐波的和在基频处也是周期性的。
谐波和色彩
高于基频的频率称为泛音。泛音一般存在于乐器中。以上的音调将取决于乐器的音调。由于一种乐器与另一种乐器的音调不同，超音的出现也会不同。通过对泛音的混合/组合，我们可以获得乐器的基本音色。
观察以上不同乐器，小提琴和钢琴所产生的声音输出。它们有相同的频率，所以它们有相同的音符，它们的泛音不同，最终它们的声音也不同。这意味着乐器的泛音会影响它的声音输出。小提琴的锯齿波形表示更尖锐的声音，而钢琴产生的声音更纯，更接近正弦波。
波长关系
为了得到长度和波长的关系，我们将再次看到所有的谐波。也就是一，二，三次谐波。我们都知道正弦波的波长是λ。谐波也可用正弦波表示。让我们计算
从第一次谐波
所以在一谐波中，弦的两端是固定的，它们被称为节点。当有振动时，导线上下移动，形成反调。这个图形就像半正弦曲线。所以波长的一半
从二次谐波
在二次谐波中有两个反点所以有两个循环。从第一次谐波我们已经计算出一个环路等于半个波长。这里有两个循环，一个波长。
从第三次谐波
在三次谐波运动中有三个环，每个环由一个半波长组成。所以三个循环的和是3/2
从所有这些谐波中我们可以说，对于1次谐波我们有一个反调，对于2次谐波有两个反调，对于3次谐波有3个反调。所以对于第n次谐波有n个反点。
因此，通过推导长度和波长关系的公式，我们得到
L=波长的n/2
同样，我们可以把这些公式写成如下所示
对于一阶谐波:L=1/2- λ
对于二次谐波:2L=2/2- λ
对于三次谐波:3L=3/2- λ
对于n次谐波:nL=n/2- λ其中n是一个整数。
在谐波中，长度和波长的关系以及数学关系也在下面以表格形式给出
L = n / 2(λ)
缺点的谐波
- 谐波会影响电力系统的性能。下面列出了谐波的缺点。
- 谐波会降低配电网供电的质量。它可能会造成一些负面影响。
- 谐波会引起有效有效有效值电流的增大，从而导致配电系统的功率损耗。
- 三次谐波的累积增加会引起中性导体的过载。
- 谐波会导致电子信号的噪音水平增加。
- 谐波会干扰电源电压，从而导致敏感负载的错误操作。
- 口琴会引起通信线路和电话线的干扰。
- 它们影响供电电感和功率因数电容器的电容水平之间的共振。
简而言之，在电力系统和远程通信系统中，谐波会引起以下误差。
- 设备加热
- 设备故障
- 设备故障
- 通信干扰
- 熔断器和断路器操作错误
- 过程问题
- 加热导体。
谐波的例子
我们已经知道我们在日常生活中会遇到很多谐波频率，这里我们来看一些谐波的例子
例子
许多振荡器，比如拨动的吉他弦，会在很多频率下振荡，但它们不是谐波，它们通常被称为部分谐波。所以当我们取一个又长又薄的振荡器时，频率会出现在谐波范围内。要知道谐波发生的确切位置，首先要计算出波形的基频。
让我们以产生谐波频率的吉他弦为例。然后保持弦的两端连接并固定在吉他结构中。所以末端无法移动。我们已经知道谐波是由驻波产生的。对它们来说，有一个节点和一个反点。
在这里，两端是节点，因此有节点，也有反点。所以这本身就是一个谐波频率。所以基频是最小的频率，因此在它们之间有一个反调。这个背脊位于两个节点的中间。因此我们可以说吉他弦产生最长的波长和最低的频率。
任何仪器产生的最低频率称为基频。这也被称为一谐波。
