Устройство для решения задач теории поля
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ, содержащее блок регистрации, блок моделирования среды, вьтолненный в виде электролитической ванны, генератор синусоидального сигнала, выход которого подключен к задающему электроду, погруженному в электролитическую ванну, в которой расположен измерительный электрод, который соединен с входом усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок моделирования распространения акустического поля, выполненный в виде генератора пилообразного напряжения, блок формирования обратной функции, сумматор, блок формирования функции косинуса, блок умножения и блок задания частоты акустического поля, выполненный в виде делителя напряжения , выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения , выход, которого соединен с первым входом сумматора, выход которого через блок формирования функции косинуса .соединен с первым входом блока г умножения, выход которого подключен к входу блока регистрации, выход усилителя соединен с вторым, входом блока умножения и через блок формирования обратной функции подключен (2 к второму входу сумматора.
СОЮЗ ООВЕТСНИХ
ОИ1ЪК
РЕСПУБЛИК
09I а>
3СЮ 06 42
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPblTMA (21) 3614148/18-24 (22) 06.07.83 (46) 07. 10.84. Бюл.137 (72) К.А.Гендрих (53) 681. 333 (088. 8) (56) 1. Тетельбаум И.М. и Тетельбаум Я.И. Модели прямой аналогии.
М., "Наука", 1979, с.205-224., 2. Авторское свидетельство СССР
9561971, кл. G 06 Я 7/48, 1977 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ
ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ, содержащее блок регистрации, блок моделирования среды, выполненный в виде электролитической ванны, генератор синусоидального сигнала, выход которого под-. ключен к задающему электроду, погруженному в электропитическую ванну, в которой расположен измерительный электрод, который соединен с входом усилителя, о т л и ч а ю щ е17662 А е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок моделирования распространения акустического поля, выполненный в виде генератора пилообразного напряжения, блок формирования обратной функции, сумматор, блок формирования функции косинуса, блок умножения и блок задания частоты акустического поля, выполненный в виде делителя напряжения, выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения, выход. которого соединен с первым входом сумматора, выход которого через блок формирования функции косинуса .соединен с первым входом блока Я умножения, выход которого подключен к входу блока регистрации, выход усилителя соединен с вторым. входом блока умножения и через блок формирования обратной функции подключен к второму входу сумматора.
1 1117
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и пред назначено для исследования физических полей методом электролитичес-, -! кой ванны.
Известно устройство для решения задач теории поля, содержащее резистивную объемную сетку, в узлы которой включены истоки и стоки )t J.
Недостатком этого устройства является низкая точность решения задач.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для решения задач теории поля, содержащее электролитическую ванну и дополнительные электролитические ванны, в которые погружены модели, причем электролитические ванны и их модели соединены электрически одна с другой при помощи электропроводников и контактов, укрепленных на смоченных поверхнос-, тях (23.
Однако известное устройство не позволяет моделировать акустическое поле монополя в безграничной среде, описываемое. уравнением
Гельмгольца, а обеспечивает моделирование путем размещения в нем
30 питающего и измерительного электродов лишь электрического поля или других физических полей, описываемых уравнением Лапласа.
3 известном устройстве удается моделировать потенциальное поле точечного источника, расположенного в безграничной среде, описываемое формулой
Ч= — (1)
+ Хг 40 где 3 - ток точечного источника (пи тающего электрода), у — удельная электропроводимость электролита ванны
- расстояние от точки измерения поля (точки расположения измерительного электрода) до точки расположения точечного источника (питающего электрода).
Известно, что звуковое давление акустического поля монополя, расположенного в безграничной среде, описывается формулой для случая far zc 3 (если диаметР источника меньше t/3 длины волны) а « - >
Р=у3 рс е, (21
ФТ(662 2 где Я вЂ” производительность пульсирующего источника звука (монополя); — мнимая единица;
% — волновое число, равное z р " удельное акустическое сопротивление среды; с " скорость звука в среде, и> — угловая частота пульсации источника;
Ь вЂ” время, — расстояние от монополя до точки определения поля.
Как видно из (1), известное устройство не обеспечивает решения задачи моделирования акустического поля монополя.
Цель изобретения — повышение точности и расширение класса решаемых задач.
Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок регистрации, блок моделирования среды, выполненный в виде электролитической ванны, генератор синусоидального сигнала, выход которого подключен к задающему электроду, погруженному и электролитическую ванну в которой расположен измерительный электрод, который соединен с входом усилителя, введены блок моделирования распространения акустического поля, выполненный в виде генератора пилообразного напряжения, блок формирования обратной функции, сумматор, блок формирования функции косинуса, блок умножений и блок задания час- тоты акустического поля, выполненный в виде делителя напряжения, выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого через блок формирования функции косинуса соединен с первым входом блока умножения, выход которого подключен к входу блока. Регистрации, выход усилителя соединен с вторым входом блока умножений и через блок формирования обратной функции подключен к второму входу сумматора.
На чертеже показана схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит генератор .
1 синусоидального сигнала, задающий электрод 2, электролитическую ванну
3, измерительный электрод 4, усили тель 5, блок 6 умножения, блок 7 формирования обратной функции, блок
3 11176 моделирования распространения акустического поля, выполненный в виде генератора 8:пилообразного напряжения, блок задания частоты акустического поля выполненный в виде делите 5 ля 9 напряжения, сумматор 10, блок
1! формирования функции косинуса и блок 12 регистрации.
Для доказательства .работоспособности изобретения рассмотрим только 10 вещественную часть выражения (2})
О
P= pc coe(mt-fey ) . (g)
4Ь
62 4 временную задержку сигнала, пропорционального величине 9 и проходящего на блок 6 умножения через блок 7, суммирования и косинусного. преобразования. Кроме того, такой генератор развертки по оси времени позволяет легко изменять масштаб времени 6, что в свою очередь обеспечивает удобство согласования работы блока регистрации со скоростью равномерного передвижения измерительного электрода, т.е. устройство в целом позволяет моделировать акустическое поле как в реальном> так и в масштабированном времени.
Hs сравнения формул (1) и (3) следует)
P = V ooo(uH - k 1 (4) kрсй / Э
3 Флуг
Устройство работает следующим образом.
Выход генератора 1 подключается к входу задающего электрода 2, подключенного своей поверхностью (опускается в электролит) к электролиту ванны 3. К этому же электролиту, но в другой точке, подключается своей поверхностью (опускается в электролит) измерительный электрод
4; потенциал Y которого через усилитель 5 одновременно передается
Введя в (4) обозначения произведения величин, независящих от времени 20
4 и потенциала Ч поля, получают:
p=AYooo(wt- — } . (у1
В на один из входов блока 6 умножения и на выход блока 7, выход которого подключается к одному из входов сумматора 10. На другой- . вход сумматора 10, подается напряжение от генератора 8, которое изменяется пропорционально независимой переменной t, выполненного на основе, например, переменного прецизионного резистора с приводом от синхронного двигателя. Сигнал измерительного электрода 4, измененный блоком 7 на обратный, равный В Ч, подается в схему определения аргумента, где на сумматоре
10 происходит алгебраическое вычитание сигнала мй, вырабатываемого генератором 8, и сигнала, пропорционального обратной величине входного сигнала М . Сигнал, равный аргументу (см1- †) поступает через
Ь
Ц» косинусный преобразователь (блок
11), выполненный, например, на ос нове синусно-косинусного вращающего ся трансформатора, на второй вход блока умножения, где происходит умножение входного сигнала Ч, учитывающего пространственное распре» деление алгебраического поля s ванне согласно уравнению Лапласа, на .сигнал, пропорциональный величиКак видно из (5) потенциал Ч элект- 25. рического поля точечного источника в бесконечном пространстве, моделиI руемый при помощи известного уст-< ройства с точностью до постоянного множителя, отличается от звукового давления Р монополя наличием мноиителя сев Е-.и },что свидетельствует о невозможности моделирования поля акустического монополя в электрической ванне известным устройством.35
В предлагаемом устройстве потенциал Ч электрического ноля точечного источника преобразуется блоком 7 в обратную величину — . Генератор
Ч
° 8 развертки по оси времени осуществляет равномерное во времени изменение
его выходного напряжения, пропорцио- нального величине cv4 . Сумматор обеспечивает алгебраическое вычита ние двух входных величин напряже« . 45 ний равных .tv% i В/Ч блок 11 осуЭ ществпяет операцию cps(m<-,блок
6 - умножение величин напряжений, пропорциональных величинам Ч и . coo (wt- — }.
S0
Введение генератора 8 развертки по оси времени, напряжение которого изменяется во времени равномерно с различным коэффициентом наклона, обеспечивает с одной стороны модели- И рование акустического поля различной частоты колебания монополя, а с другой - позволяет исключить
Заказ 7222/34
Подписное
ВНИИПИ
Тираж 698
Ф 111766 ие СсФ(ым-ы-)и учитываиымй сиимаемость среды моделируемого акустического
9 поля. На выходе блока 6 умножения сигнала, пропорционального величинеЧ и сигнала, пропорционального Функ<() ции) Фей(ю1- — ), образуется сигйал, пропорцйональйый давлению акустичес,кого поля монополя в безграничной среде с учетом особенностей прост,.ранственных и частотно-временных характеристик акустического поля, описываемого уравнением Гельмгольца.
Использование изобретения позволит легко моделировать акустическое поле монополя аналоговым методом, в то время как непосредственное создание акустического поля монополя наталкивается на .труднопреодолимые преграды, основные из которых связаны с конструкцией монополя, его знергетическим обеспечением, а также с плохоустранимым отражением акустического поля от границ опытного бассейна.
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
