RLC 电路的 EIT 效应模拟方法

由于毕业论文需要对声波传输中的 EIT 进行模拟研究,除了对声波进行研究外,还需要用 RLC 电路来进行辅助的验证和说明。搜遍全网,很难找到确切的教程,对于没有使用过电路模拟软件的人来说很吃力。在此抛砖引玉,希望后人少走弯路。

首先贴出参考文献:RLC 电路中类电磁感应透明现象的实验研究。我这里使用 Multisim 进行电路的模拟分析,版本 12.0。

首先就是根据文献把电路图画出来,这一步没有什么难点,从来没用过的也可以很快上手。画出如下电路图:

在这里,可变交流电源用函数发生器来进行替代。双击修改参数,如下图:

其首先选用正弦曲线,和交流电源保持一致。下面的频率设置无关紧要,因为在后面进行频域分析时,并不是改变这里。振幅为电源的最大电压值,要注意并不是有效值。偏置为 0.

还有一个需要注意的地方,在电感 L1 右侧添加了一个探针。这里探针的作用是为了获得电路中的电流值,我们的分析也就是分析探针处所属回路的功率随频率的变化情况,可以近似地用电流来表征功率。如果不加这里的探针,在进行后面的频域分析的时候会出错的。

接下来就是重点,如何获得不同频率下,电路中电流的值,并且绘制曲线呢?这里请教了很多人,有说手动取点,未免滑稽,有说用 matlab,但感觉小题大作。经过仔细检索文献费劲九牛二虎之力>_<,查到可以直接使用自带的交流分析。

如果是经过汉化的版本点击菜单栏:仿真 -> 分析 -> 交流分析。英文版本自行转换。

设置频率范围,这里的点数决定了所得曲线的精确平滑程度,垂直刻度要选线性,至于为何可以自己尝试下其他选项就明白了。

切换到输出栏,就是我们要分析的值。

这里选择 I(L1), 即为通过 L1 的电流。看到没有探针的加入也没影响,但实际上当开关打开进行分析时会出错,得不到 I(L1) 的数据。

之后点击仿真就可以得到数据:

上图为“电流-频率曲线”,下图为“相位-频率曲线”。可以看到这里的图并不好看。如果要导出一个图的数据需要删除另一个图,然后点击“文件-另存为”,保存为 txt 格式,就可以通过在 Origin 导入保存的 txt 数据进行进一步的绘图。

这里放上一张用 Origin 画好的图,虚线和实线分别是打开开关时和开关闭合时的曲线。

可以看到开关闭合时,由于两回路的耦合,在共振频率处出现了透明。而耦合强弱对 EIT 透明窗口的影响可以通过调节耦合电容的值去研究。改变电路中其他元件的值改变的是单个电路的共振频率,进行谐振时若频率不一致会引起失谐。具体的可以参考相关文献。

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