Два неідентичних осциляторів, які, взяті окремо, мають різні періоди, за наявності зв'язку підлаштовують свої ритми і починають демонструвати коливання із загальним періодом. Це явище часто і називають в термінах збігу частот їх захопленням. Відбудеться це чи ні, тобто Сінхронізуется Чи вони, залежить від двох чинників:
1. Сила зв'язку. Цей параметр характеризує, наскільки слабо або сильно взаємодія;
2. Расстройка по частоті. Расстройка частот О” f = f 1 - f 2 характеризує, наскільки різні осцилятори. Уявімо собі наступний експеримент. Нехай власні частоти двох невзаємодіючих осциляторів f 1 і f 2 . Зв'яжемо осциллятори і виміряємо частоти F 1 і F 2 пов'язаних систем. Ми можемо виконати такі вимірювання для різних параметрів расстройки і отримати залежність О” F = F 1 - F 2 від О” f [1] (мал. 2). p> Ця залежність типова для взаємодіючих автоколивальних систем, незалежно від їх природи (механічної, хімічної, електронної, і т. д.). Аналіз показує, що, якщо неузгодженість автономних систем не надто велика, то частоти двох систем стають рівними, або захопленими , тобто настає синхронізація. У загальному випадку ширина області синхронізації зростає із збільшенням сили зв'язку [3]. <В
Рис. 2. Графік В«різниця спостережуваних частот - розладіВ» для деякої фіксованої сили зв'язку. Різниця частот О”F двох зв'язаних осциляторів зображена як функція расстройки О”f незв'язаних систем. У певному діапазоні расстроек частоти пов'язаних осциляторів ідентичні (О”F = 0), що вказує на синхронізацію.
Більше детальний розгляд синхронних станів показує, що синхронізація двох автоколивальних систем може виникнути в двох формах. Щоб описати ці режими, введемо ключове поняття теорії синхронізації, а саме поняття фази осцилятора [1]. Фаза розуміється як величина, пропорційна частці періоду і зростаюча на 2 ПЂ протягом одного циклу коливань. Фаза однозначно визначає положення періодичного осцилятора. Як і час, вона параметрізуется сигнал усередині одного циклу. p> П† (t) = П† o + 2ПЂ (2)
Розглянемо різниця фаз двох автоколивальних систем. Якщо в результаті синхронізації різниця фаз П† 1 -П† 2 близька до нуля, то такий режим називається синфазної синхронізацією . Якщо поглянути на коливання осциляторів з великою точністю, то можна виявити, що ці коливання не в точності збігаються, так що зазвичай говорять про фазовому зсуві між двома коливаннями. Цей фазовий зсув може бути дуже малий, але вона завжди присутній, якщо дві системи спочатку мали різні періоди, або ж різні частоти. p> Якщо різниця фаз синхронізованих осциляторів близька до ПЂ , то говорять про синхронізації в протифазі .
Виникнення певного співвідношення між фазами двох синхронізованих автоколивальних систем часто називають захоплення фаз . Т. о. можна сформулювати основний ознака синхронізації: будучи пов'язаними, два осцилятора із спочатку різними частотами й незалежними фазами підлаштовують свої ритми і починають осцілліровать на загальній частоті [3]. Це також передбачає наявність певного співвідношення між фазами двох систем. Так, кажуть, що фази П† 1 і П† 2 захоплені щодо n: m, якщо виконується нерівність:
| n П† 1 - M П† 2 |
Підводячи підсумки, можна сказати, що якщо в якому-небудь експерименті ми спостерігаємо дві змінні, які здаються змінюються синхронно, то це не обов'язково означає, що ми спостерігаємо синхронізацію. Щоб назвати явище синхронізацією, ми повинні бути впевнені в тому, що:
В· ми аналізуємо поведінку автоколивальних систем,
тобто систем, здатних генерувати власні ритми;
В· системи підлаштовують свої ритми за рахунок слабкої взаємодії;
В· підстроювання ритмів відбувається в деякому діапазоні расстроек між системами; зокрема, якщо частота одного з
осциляторів повільно змінюється, то друга система слід
за цією зміною.
Відповідно, одного спостереження недостатньо, щоб зробити висновок про наявність синхронізації. Синхронізація - Це слож ний динамічний процес, а чи не стан [1].
7. Синхронізація: огляд різних випадків
Перерахуємо різні форми синхронізації без урахування природи коливань (Тобто генеруються чи вони електронним пристроєм або живої клітиною) і природи зв'язку (тобто чи здійснюється вона за рахунок механічного з'єднання або дифузії реагентів хімічної реакції), тобто зупинимося на загальних властивостях: чи є коливання періодичн...
