什么是正弦波

 

 

正弦波或正弦曲线是描述平滑重复振荡的数学曲线。它以正弦函数命名，它是正弦函数的图形。正弦波经常出现在纯数学和应用数学以及物理、工程、信号处理和许多其他领域。

 

正弦波在物理学中很重要，因为当它添加到另一个相同频率、任意相位和幅度的正弦波时，它会保留其波形。它是唯一具有此特性的周期性波形。这一特性决定了它在傅里叶分析中的重要性，并使其在声学上独一无二。

 

傅里叶分析

1822 年，法国数学家约瑟夫·傅立叶发现任何波都可以建模为不同类型正弦波的组合。这适用于方波等不寻常的波和人类语音等高度不规则的波。

 

将复杂波简化为正弦波组合的学科称为傅里叶分析，它是许多科学的基础，尤其是涉及声音和信号的科学。傅里叶分析是信号处理和时间序列分析的核心，研究看似随机的数据点集以阐明统计趋势。

 

傅立叶分析也用于概率论，用于证明中心极限定理，这有助于解释为什么钟形曲线或正态分布在自然界中普遍存在。

 

人耳可以将单个正弦波识别为听起来清晰，因为正弦波代表没有谐波的单个频率。一些复制纯正弦波的声音是口哨声、用湿手指绕其边缘移动而使水晶玻璃振动的声音以及音叉发出的声音。

 

由当地公用事业公司产生和提供的电力是正弦波。这是因为它是由旋转交流机械产生的，并且波是旋转交流机械的自然产物。

 

然而，仅仅因为正弦波交流电是由您的插座上的实用程序提供的，并不意味着它是用于备份计算机的唯一波形，也不是最好的波形。还有其他因素需要考虑。事实上，对于计算机电源，大多数工程师会告诉您，如果从墙壁插座中输出平滑的直流电而不是交流正弦波会更好。

 

正弦波非常适合电力公司远距离发电和传​​输电力，但是，直流电运行的是现代微型计算机。有趣的是，事实证明，方波和准正弦波脉宽调制阶梯矩形波形比正弦波更适合整流成更平滑、无纹波的直流电压。

 

其原因是这些“平顶”波形具有更高的平均输出电压值，并且输出电压处于峰值的时间比“圆顶”正弦波更长。直流电源的充电发生在波形的峰值处，因为平顶波形处于峰值的时间更长，它们可以使直流电源输入充满电的时间更长，从而直流输出更平滑。这减少了纹波并提高了系统功率因数。

 

通过将示波器连接到具有平顶波形而不是圆顶正弦波的直流平滑器的输出上，可以轻松地证明这一点。