السعة

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 12 صور
الموسوعة الحرة

سعة المتغير الدوري هي مقياس لتغيره خلال دورة واحدة (مثل الدورة الزمنية أو المكانية ). أما سعة الإشارة غير الدورية فهي مقدارها مقارنةً بقيمة مرجعية. توجد تعريفات متعددة للسعة (انظر أدناه)، وجميعها دوال لمقدار الفروق بين القيم القصوى للمتغير . في النصوص القديمة، يُطلق أحيانًا على طور الدالة الدورية اسم السعة. [ 1 ]

التعريفات

منحنى جيبي​
  1. سعة الذروة (u^{\displaystyle \scriptstyle {\hat {u}}})
  2. سعة الذروة إلى الذروة (2u^{\displaystyle \scriptstyle 2{\hat {u}}})
  3. متوسط ​​الجذر التربيعي للسعة (u^/2{\displaystyle \scriptstyle {\hat {u}}/{\sqrt {2}}})
  4. فترة الموجة (وليس سعتها)

ذروة السعة

في قياسات أنظمة الصوت والاتصالات السلكية واللاسلكية وغيرها، حيث تكون الإشارة المقاسة متذبذبة فوق وتحت قيمة مرجعية ولكنها ليست جيبية ، يُستخدم غالبًا سعة الذروة. إذا كانت القيمة المرجعية صفرًا، فإن هذه هي القيمة المطلقة القصوى للإشارة؛ أما إذا كانت القيمة المرجعية قيمة متوسطة ( مكون تيار مستمر )، فإن سعة الذروة هي القيمة المطلقة القصوى للفرق عن تلك القيمة المرجعية.

سعة الذروة إلى الذروة

سعة الذروة إلى الذروة (يُختصر إلى p–p أو PtP أو PtoP ) هي الفرق بين الذروة (أعلى قيمة للإشارة) والقاع (أدنى قيمة للإشارة، والتي قد تكون سالبة). باستخدام الدوائر المناسبة، يمكن قياس سعة الذروة إلى الذروة للذبذبات الكهربائية بواسطة أجهزة القياس أو من خلال عرض شكل الموجة على راسم الإشارة . يُعد قياس سعة الذروة إلى الذروة على راسم الإشارة أمرًا بسيطًا، حيث يسهل تحديد قمم شكل الموجة وقياسها على الشبكة . لا تزال هذه الطريقة شائعة لتحديد السعة، ولكن في بعض الأحيان تكون هناك مقاييس أخرى للسعة أكثر ملاءمة. عند تطبيقها على الفولتية ، يُشار إليها غالبًا بـ V pp .

نصف السعة

تعني نصف السعة نصف السعة من الذروة إلى الذروة. [ 2 ] تستخدم غالبية الأدبيات العلمية [ 3 ] مصطلح السعة أو سعة الذروة للدلالة على نصف السعة.

يُعدّ هذا المقياس الأكثر استخدامًا لتذبذب المدار في علم الفلك، كما أن قياس السعات النصفية الصغيرة للسرعة الشعاعية للنجوم القريبة مهم في البحث عن الكواكب الخارجية (انظر مطيافية دوبلر ). [ 4 ]

متوسط ​​الجذر التربيعي للسعة

يستخدم متوسط ​​الجذر التربيعي (RMS) بشكل خاص في الهندسة الكهربائية : يتم تعريف RMS على أنه الجذر التربيعي للمتوسط ​​بمرور الوقت لمربع المسافة الرأسية للرسم البياني من حالة الراحة؛ [ 5 ] أي RMS لشكل الموجة AC (بدون مكون DC ).

بالنسبة للأشكال الموجية المعقدة، وخاصة الإشارات غير المتكررة كالضوضاء، يُستخدم عادةً سعة الجذر التربيعي المتوسط ​​(RMS) لأنها واضحة ولها دلالة فيزيائية. على سبيل المثال، تتناسب القدرة المتوسطة المنقولة بواسطة موجة صوتية أو كهرومغناطيسية أو إشارة كهربائية مع مربع سعة الجذر التربيعي المتوسط ​​(وليس، بشكل عام، مع مربع سعة الذروة). [ 6 ]

في حالة التيار الكهربائي المتردد ، يُعتمد عادةً على تحديد القيم الفعّالة للموجة الجيبية. ومن خصائص متوسط ​​الجذر التربيعي للجهد والتيار أنها تُنتج نفس التأثير الحراري الذي يُنتجه التيار المستمر في مقاومة معينة.

تُستخدم قيمة الذروة إلى الذروة، على سبيل المثال، عند اختيار مقومات التيار لمصادر الطاقة، أو عند تقدير أقصى جهد يجب أن يتحمله العزل. بعض الفولتميترات الشائعة مُعايرة لسعة RMS، لكنها تستجيب للقيمة المتوسطة لشكل الموجة المُقوَّمة. العديد من الفولتميترات الرقمية وجميع أجهزة قياس الملف المتحرك تندرج ضمن هذه الفئة. معايرة RMS صحيحة فقط لإشارة جيبية، لأن النسبة بين قيم الذروة والمتوسطة وRMS تعتمد على شكل الموجة . إذا كان شكل الموجة المقاسة مختلفًا تمامًا عن الموجة الجيبية، فإن العلاقة بين قيمة RMS والقيمة المتوسطة تتغير. استُخدمت أجهزة القياس التي تستجيب لقيمة RMS الحقيقية في قياسات الترددات الراديوية ، حيث كانت الأجهزة تقيس تأثير التسخين في المقاوم لقياس التيار. مع ظهور أجهزة القياس التي يتم التحكم فيها بواسطة المعالجات الدقيقة والقادرة على حساب RMS عن طريق أخذ عينات من شكل الموجة، أصبح قياس RMS الحقيقي شائعًا.

سعة النبضة

في مجال الاتصالات، سعة النبضة هي مقدار معلمة النبضة ، مثل مستوى الجهد ، أو مستوى التيار ، أو شدة المجال ، أو مستوى الطاقة .

يتم قياس سعة النبضة بالنسبة إلى مرجع محدد، وبالتالي يجب تعديلها بواسطة محددات مثل المتوسط ، أو اللحظي ، أو الذروة ، أو الجذر التربيعي المتوسط .

ينطبق مصطلح سعة النبضة أيضًا على سعة أغلفة الموجات المعدلة التردد والطور . [ 7 ]

الغموض

بالنسبة للموجات الدورية المتناظرة، كالموجات الجيبية والمربعة والمثلثة ، تتساوى سعة الذروة مع نصف السعة . أما في حالة الموجات غير المتناظرة أو حزم الموجات ( كالنبضات الدورية في اتجاه واحد مثلاً)، فتصبح سعة الذروة غير محددة. ويعود ذلك إلى اختلاف قيمتها تبعاً لطريقة قياسها، سواءً أكانت نسبة الإشارة الموجبة القصوى إلى المتوسط، أو نسبة الإشارة السالبة القصوى إلى المتوسط، أو نسبة الإشارة الموجبة القصوى إلى الإشارة السالبة القصوى ( سعة الذروة إلى الذروة ) ثم قسمتها على اثنين ( نصف السعة ). في الهندسة الكهربائية، يتمثل الحل المعتاد لهذا الغموض في قياس السعة من جهد مرجعي محدد (كالأرض أو 0  فولت). ولكن من الناحية الدقيقة، لا تُعد هذه القياسات سعةً حقيقية، لاحتمالية وجود ثابت ( مكون التيار المستمر ) ضمن القياس.

التمثيل الرسمي

في معادلة الموجة البسيطة هذه

x=أالخطيئة⁡(ω[ت-ك])+ب ،{\displaystyle x=A\sin(\omega [tK])+b\ ,}
  • |أ|{\displaystyle |A|}هي السعة (أو سعة الذروة )،
  • x{\displaystyle x}المتغير المتذبذب،
  • ω{\displaystyle \omega }التردد الزاوي ،
  • ت{\displaystyle t}حان الوقت،
  • ك{\displaystyle K}وب{\displaystyle b}هي ثوابت اعتباطية تمثل إزاحات الوقت والإزاحة على التوالي.

الوحدات

تعتمد وحدات السعة على نوع الموجة، ولكنها دائمًا ما تكون بنفس وحدات المتغير المتذبذب. التمثيل الأكثر عمومية لمعادلة الموجة أكثر تعقيدًا، لكن دور السعة يبقى مماثلاً لهذه الحالة البسيطة.

بالنسبة للأمواج على وتر ، أو في وسط مثل الماء ، فإن السعة هي إزاحة .

يشير مصطلح سعة الموجات الصوتية والإشارات الصوتية (المرتبطة بمستوى الصوت) عادةً إلى سعة ضغط الهواء في الموجة، ولكن في بعض الأحيان يُوصف سعة الإزاحة ( حركة الهواء أو غشاء مكبر الصوت ). [ 8 ] يُقاس لوغاريتم مربع السعة عادةً بوحدة ديسيبل (dB) ، لذا فإن السعة الصفرية تُقابل -∞ ديسيبل  . ترتبط شدة الصوت بالسعة والشدة ، وهي من أبرز خصائص الصوت، مع أنه يمكن تمييزها عمومًا بشكل مستقل عن السعة . يتناسب مربع السعة طرديًا مع شدة الموجة.

بالنسبة للإشعاع الكهرومغناطيسي ، تتناسب سعة الفوتون مع التغيرات في المجال الكهربائي للموجة. ومع ذلك، يمكن نقل الإشارات اللاسلكية بواسطة الإشعاع الكهرومغناطيسي؛ حيث يتم تغيير شدة الإشعاع ( تعديل السعة ) أو تردد الإشعاع ( تعديل التردد )، ثم يتم تغيير (تعديل) التذبذبات الفردية لإنتاج الإشارة.

أغلفة السعة

يشير غلاف السعة إلى التغيرات في سعة الصوت مع مرور الوقت، وهو خاصية مؤثرة لأنه يؤثر على إدراك جرس الصوت. يتميز الصوت المسطح بسعة ثابتة تظل ثابتة مع مرور الوقت، ويتم تمثيلها بقيمة عددية. قد يكون للأصوات الأخرى أغلفة سعة إيقاعية تتميز ببداية مفاجئة تليها اضمحلال أسي فوري . [ 9 ]

تُعدّ أغلفة السعة الإيقاعية سمة مميزة لأصوات الارتطام المختلفة: مثل صوت اصطدام كأسين من النبيذ، أو ضرب طبل، أو إغلاق باب بقوة، وما إلى ذلك، حيث تكون السعة عابرة ويجب تمثيلها إما كدالة متصلة أو كمتجه منفصل. تُحاكي أغلفة السعة الإيقاعية العديد من الأصوات الشائعة التي تتميز بظهور شدة صوتية عابرة، ثم انحلالها، ثم استمرارها، ثم إطلاقها. [ 10 ]

تطبيع السعة

مع وجود العديد من النغمات التوافقية في الموجات الصوتية، يمكن الحصول على نغمات عابرة معقدة من خلال تخصيص غلاف سعة عابر مميز لكل نغمة توافقية. لسوء الحظ، يؤدي هذا إلى تعديل شدة الصوت أيضًا. لذا، من الأنسب فصل شدة الصوت عن جودة التوافقيات كمعاملات يتم التحكم بها بشكل مستقل.

لتحقيق ذلك، تُعاد معايرة مغلفات السعة التوافقية إطارًا بإطار لتصبح مغلفات تناسب السعة ، حيث يكون مجموع جميع السعات التوافقية في كل إطار زمني مساويًا لـ 100% (أو 1). وبهذه الطريقة، يمكن التحكم في مغلف التحكم الرئيسي في مستوى الصوت بدقة. [ 11 ]

في مجال التعرف على الصوت، يمكن استخدام تطبيع السعة القصوى للمساعدة في مواءمة السمات التوافقية الرئيسية لصوتين متشابهين، مما يسمح بالتعرف على النغمات المتشابهة بغض النظر عن شدة الصوت. [ 12 ] [ 13 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كنوب، كونراد ؛ باجيميل، فريدريك (1996). نظرية الدوال، الجزء الأول والثاني . منشورات دوفر. ص  3. ISBN 978-0-486-69219-7.
  2. ↑ تاتوم، جيه بي. الفيزياء  - الميكانيكا السماوية. مؤرشف في 3 مارس 2016 على موقع Wayback Machine . الفقرة 18.2.12. 2007. تم الاطلاع عليه في 22 أغسطس 2008.
  3. ↑ مجلس أمناء جامعة كاليفورنيا . كون الضوء: ما هي سعة الموجة؟ 1996. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-08-2008.
  4. ↑ غولدفايس، أورييل أ. الكواكب الخارجية. مؤرشف بتاريخ 2021-03-03 في أرشيف الإنترنت ، الصفحات 2-3. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2008-08-22.
  5. ↑ قسم اضطرابات التواصل، جامعة ويسكونسن-ماديسون . سعة الجذر التربيعي المتوسط . مؤرشف في 11 سبتمبر 2013 على موقع Wayback Machine . تم الاطلاع عليه في 22 أغسطس 2008.
  6. ↑ وارد، علوم الهندسة الكهربائية ، ص 141-142، ماكجرو هيل، 1971.
  7. ↑ تتضمن هذه المقالة موادًا من الملكية العامة من المعيار الفيدرالي 1037C . إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22-01-2022.المجال العام 
  8. ↑ تول، فلويد (2002). "الطبيعة الفيزيائية للصوت" (ملف PDF) . جمعية مهندسي البث . تم الاطلاع عليه في 5 مارس 2025 .
  9. ↑ "غلاف السعة" . مختبر مابل . تم الاسترجاع في 30-10-2023 .
  10. ↑ شوتز، مايكل؛ جيلارد، جيسيكا (يونيو 2020). "حول تعميم النغمات: استكشاف مفصل لمحفزات الإدراك السمعي غير الكلامي" . التقارير العلمية . 10 (1): 9520. Bibcode : 2020NatSR..10.9520S . doi : 10.1038/s41598-020-63132-2 . PMC 7293323. PMID 32533008 .  
  11. ↑ "مشروع مُركِّب الصوت الإضافي باستخدام البرمجة!" . www.pitt.edu .
  12. ↑ "أخذ عينات الصوت وتحليلها والتعرف عليها" . www.pitt.edu .
  13. ↑ rblack37 (2 يناير 2018). "لقد كتبتُ تطبيقًا للتعرف على الصوت" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 نوفمبر 2021 – عبر يوتيوب.{{cite web}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )