液位開關應用中阻尼的計算

　　阻尼，是指任何振動系統在振動中，由于外界作用或系統本身固有的原因引起的振動幅度逐漸下降的特性，以及此一特性的量化表征。阻尼是一種能量耗散機制。

　　根據不同類型阻尼的物理機制及具體的阻尼現象，或者為了數學計算的方便，物理學家和工程專家在實驗的基礎上，相繼建立了許多描述阻尼力的數學模型。在單自由度有阻尼體系運動方程的基礎上，用來描述阻尼常見的三種數學模型分別是粘性阻尼、遲滯阻尼和結構阻尼。

　　1．粘性阻尼。該模型假定阻尼力與速度成正比，阻尼力表示為F=-CV。其能夠方便地表達阻尼對頻率、共振等的影響，是應用最為廣泛的阻尼模型。通過將阻尼系數與結構體系的質量、剛度相聯系，可以方便地構造出具體的阻尼系數，是目前最常用的阻尼表達方法。該數學模型很好地描述了在粘性流體中運動所受到的阻尼作用。

　　2．遲滯阻尼。又稱頻率相關阻尼，它與粘性阻尼系數C相對應的阻尼因子是h/θ，其阻尼力表示為F= (h/θ)×V，其中h為材料遲滯阻尼常數；θ為振動頻率。砂子的阻尼特性能夠很好地用遲滯阻尼模型來描述。

　　3．結構阻尼。理論認為，在固體材料中，阻尼力獨立于應變速度，而與應變幅值有關。結構阻尼能很好地描述固體材料的阻尼特性。

　　振動式物位開關中的音叉液位開關在流體介質中做單自由度的簡諧振動，其所受到的阻尼模型視為粘性阻尼模型。由牛頓第二定律，即F=ma，得到其阻尼體系運動方程為：

　　其中介質對音叉振動的阻尼力即為：

　　c稱為阻尼系數，單位為N.s/m，c與物體的形狀、尺寸及介質的性質（如密度、溫度、壓力、粘度等）有關；y’為振動速度V。事實上，介質對振動的阻尼力的影響因素并不是單一的?？梢钥隙ǖ氖?，阻尼力的大小與振動的速度、介質密度、接觸面積都相關，此外，阻尼力的大小還與振動頻率及振幅有關聯。在流體介質中，阻尼力的大小還與粘度系數有關。在接觸面積逐漸增大時，振動速度和振幅都會衰減，阻尼系數c也會隨之減小，它是一個不斷變化的量。