Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Два зеркала с каплей масла между ними образуют нелинейный оптический резонатор, в котором наблюдается стохастический резонанс. При изменении положения одного из зеркал лазерный свет (приближающийся слева) преобразуется в периодический сигнал (справа). Шум определенной мощности усиливает этот сигнал с помощью стохастического резонанса. AMOLF
Два зеркала с каплей масла между ними образуют нелинейный оптический резонатор, в котором наблюдается стохастический резонанс. При изменении положения одного из зеркал лазерный свет (приближающийся слева) преобразуется в периодический сигнал (справа). Шум определенной мощности усиливает этот сигнал с помощью стохастического резонанса. AMOLF

Усиление периодического сигнала шумом в системах с эффектом памяти

Природные ресурсы, экология и строительство

Опубликовано: 03.06.2021

Обновлено: 04.06.2021

 388

«Если включить эффект памяти, обнаруживается десятикратный рост количества энергии, которую можно извлечь из вибраций окружающей среды с помощью пьезоэлектрического эффекта»

Периодические сигналы могут быть усилены шумом определенной мощности, однако этот так называемый стохастический резонанс -  довольно нестабильное явление. Исследователи из AMOLF изучили влияние памяти на это явление в оптическом резонаторе, заполненном маслом.

Воздействие медленной нелинейности (то есть памяти) на стохастический резонанс никогда раньше не рассматривалось. Эксперименты показали, что он становится устойчивым к изменениям частоты сигнала, когда система может запоминать.

Открытие имеет важное значение для многих областей физики и энергетических технологий. В частности, ученые численно показали, что медленная нелинейность, присутствующая в механическом генераторе, который извлекает энергию из шума, повышает его эффективность в десять раз. Выводы опубликованы в Physical Review Letters [1].

Непросто сосредоточиться на сложной задаче, когда рядом громко разговаривают два человека. Однако полное молчание зачастую не лучше. Будь то тихая музыка, шум удаленного транспорта или гул прохожих на расстоянии, для многих людей оптимальный уровень шума помогает лучше сконцентрироваться. «Этот пример можно сравнить со стохастическим резонансом».

«В научных лабораториях стохастический резонанс возникает в нелинейных бистабильных системах. Это означает, что для заданного входа выход может принимать два возможных значения. Когда на входе поступает периодический сигнал, он может быть усилен шумом оптимальной мощности через явление стохастического резонанса».

Ледниковые периоды планеты

В 1980-х годах стохастический резонанс был предложен в качестве объяснения повторяемости ледниковых периодов. С тех пор его стали замечать во многих природных и технологических системах, однако такое широко распространенное явление для ученых продолжает представлять загадку.

«В теории стохастический резонанс возникает только на очень определенной частоте сигнала. Однако многие шумопоглощающие системы присутствуют в средах, где сигнал колеблется. Например, было показано, что некоторые рыбы охотятся на планктон, обнаруживая сигнал, который он излучает, и что оптимальное количество шума увеличивает способность рыбы обнаруживать этот сигнал с помощью стохастического резонанса. Но как этот эффект может сохраниться в таких сложных условиях?»

Эффект памяти

Исследователи продемонстрировали, что для решения этой головоломки необходимо учитывать эффект памяти. «Теория стохастического резонанса предполагает, что нелинейные системы мгновенно реагируют на входной сигнал. Однако в действительности большинство из них реагируют на окружающую среду с определенной задержкой, и их реакция зависит от всего того, что произошло ранее».

Такие эффекты памяти сложно описать теоретически и контролировать экспериментально, но исследователи справились с этим. «Определенное количество шума воздействовало на луч лазерного света, который направили на крошечную полость, заполненную маслом. Эта полость представляет из себя нелинейную систему. Свет вызывает повышение температуры масла и меняет свои оптические свойства, но не сразу. Временной интервал составляет около десяти микросекунд. Экспериментально было показано, что стохастический резонанс, когда задействованы эффекты памяти, происходит в широком диапазоне частот сигнала».

Сбор энергии

Таким образом, показав, что широкое распространение стохастического резонанса вызвано неучтенными запоминающими эффектами, исследователи надеются, что их результаты вдохновят коллег из нескольких других областей науки на поиск эффектов памяти в других системах.

Чтобы расширить область своих открытий, исследователи изучили влияние запоздалого отклика на механические системы сбора энергии. «Если включить эффект памяти, обнаруживается десятикратный рост количества энергии, которую можно извлечь из вибраций окружающей среды с помощью пьезоэлектрического эффекта».

Очевидный следующий шаг ученых - расширить систему до нескольких соединенных вместе маслонаполненных полостей и исследовать их поведение под воздействием шума. «Было бы здорово объединиться с исследователями, которые имеют опыт работы с механическими осцилляторами. Если появится возможность реализовать эффекты памяти в этих системах, влияние на энергетические технологии будет огромным».

 

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.213901

 

Источник: AMOLF

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Фото с сайта: jewishjournal.com

Бактерии повышают температуру поверхности земли

Обновлено: 03.05.2021
 767
Система снеготаяния | Watts

Почему системы снеготаяния выгодно включать в строительные проекты

Обновлено: 18.09.2021
 224
Фото: Leighton Kille/The Conversation France

Борьба с выбросами углекислого газа в Париже пошла не так

Обновлено: 28.06.2020
 1188

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Flames

    Недавние публикации

    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  189
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  147
    Теплый и холодный тепловые потоки направлены на человека. VELUX

    Тепловой комфорт в зданиях: что из себя представляет и как достичь

    Обновлено: 26.03.2022  169

    Популярные категории

    • Ядерная энергетика6
    • Природные ресурсы, экология и строительство90
    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Вентиляция и кондиционирование28
    • Новости, обзоры, события120

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2022 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.