Устройство для решения нелинейных задач

 

Изобретение относится к аналоговой и гибридной вычислительной технике и предназначено для моделирования нелинейных дифференциальных уравнений. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей вычислительной техники, за счет учета фазового перехода в узлах RC-сетки при одновременном отображении процесса на экране. Устройство содержит RC-сетку, состоящую из узловых конденсаторов 1 и резисторов, выполненных в виде полупроводникового фоточувствительного слоя 3, нанесенного на металловолоконную пластину 4 с металлическими волокнами 5, источник 6 электрической энергии, постоянные резисторы 7, ключи 8, 9, гипотенузную грань призмы 10, точечный источник 14 света, коллирующую линзу 15, проекционные объективы 16, 19, 20, непрозрачное зеркало 21 и ослабитель 22 света. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) ((E) (н)ю G06 G 7/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ю%

Э»

1» о

4h 3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4697146/24 (22) 29.05.89 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) А.А.Мягков, А.В.Шестопалов, В.В.Гусев, О.И.Бальев и В.С.Щетинкин (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 972526, кл. G 06 G 7/48, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ (57) Изобретение относится к аналоговой и гибридной вычислительной технике и предназначено для моделирования нелинейных дифференциальных уравнений. Цель изо> бретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей вычислительной техники за счет учета фазового перехода в узлах RC-сетки при одновременном отображении процесса на экране, Устройство содержит RC-сетку, состоящую из узловых конденсаторов 1 и резисторов, выполненных в виде полупроводникового фоточувствительного слоя 3, нанесенного на металловолоконную пластину 4 с металлическими волокнами 5, источники 6 электрической энергии, постоянные резисторы 7, ключи 8 и 9, гипотенузную грань призмы 10, точечный источник 14 света, коллирующую линзу 15, проекционные обьективы 16, 19 и

20, непрозрачное зеркало 21 и ослабитель

22 света. 1 ил.

1674177

Изобретение относится к аналоговой и гибридной вычислительной технике и предназначено для моделирования нелинейных дифференциальных ура внений, Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет учета фазового перехода в узлах RC-сетки при одновременном отображении процесса на экране.

На чертеже показана схема устройства для решения нелинейных задач.

Устройство содержит RC-сетку, состоя,,щую из узловых конденсаторов 1, первые обкладки которых соединены с шиной 2 нулевого потенциала, и резисторов, выполненных в виде полупроводникового фоточувствительного слоя 3, нанесенного на металловолоконную пластину 4, металлические волокна 5 которой по числу и взаимному расположению соответствуют узлам

RC-сетки и соединены с вторыми обкладками конденсаторов 1. К граничным узлам ЯСсетки подключены выходы блока задания граничных и начальных условий, который выполнен в виде источников 6 электрической энергии, постоянных резисторов 7 и попарно последовательно соединенных ключей 8 и 9. При этом общие точки соединения ключей 8 и 9 подключены к соответствующим граничным узлам RC-сетки и через постоянные резисторы 7 к шине 2 нулевого потенциала. Один из полюсов источника 6 соединен с шиной 2. Свободные клеммы ключей 8 и 9 подключены параллельно к источнику 6, Источники 6 могут быть выполнены регулируемыми, а их общее число может соответствовать количеству граничных узлов RC-сетки, Параллельно фоточувствительному слою 3 с зазором расположена гипотенузная грань призмы 10 полного внутреннего отражения (ППВО), Вершина прямого угла призмы 10 имеет срез ll1 параллельно ее гипотенузной грани, на которой последовательно размещены прозрачные электропроводящий слой 12, соединенный с шиной 2,. и деформируемый слой 13.

Оптическая система состоит иэ последовательно размещенных на оптической оси точечного источника 14 света, коллимирующей линзы 15, призмы 10, проекционного объектива 16, светоделителя 17, экрана

18, проекционных объективов 19 и 20, непрозрачного зеркала 21 и ослабителя 22 света. При этом фоточувствительный слой 3 оптически связан через призму 10 с ослабителем 22 света. Светоделитель 17 размещен в передних фокальных плоскостях второго

20 и третьего 19 проекционных объективов, а задняя фокальная плоскость первого проекционного объектива 16 смещена относительно светоделителя 17 на расстояние

+ 0,001 — 0 03 его фокусного расстояния.

Реэистивные свойства RC-сетки опре5 деляются толщиной и материалом фоточувствительного слоя 3, в качестве которого может быть использован, например, селенид кадмия толщиной 100 мкм.

Материал прозрачного деформируе10 мого слоя 13 может быть различным по своей природе, например гелеобразным, желатиновым, термопластическим и другим, используемым в системах записи и оптического воспроизведения информации.

15 Толщина деформируемого слоя 13 должна быть не менее расстояния между сменными металлическими волокнами 5, что исключает нелинейные искажения рельефа деформируемого слоя 13 от воздействия жесткой

20 подложки призмы 10. При этом минимальная величина зазора между фоточувствительным слоем 3 и свободной поверхностью деформируемого слоя 13 определяется максимальной высотой рельефа (порядка 5% от

25 толщины слоя 13), а максимальная величина зазора определяется чувствительностью слоя 13 к управляющему напряжению, Устройство для решения нелинейных задач работает следующим образом.

30 Посредством источников 6 электрической энергии, постоянных резисторов 7 и ключей 8 и 9 задаются начальные и граничные условия решаемой задачи. В результате и роисходит соответствующее

35 перераспределение потенциалов на конденсаторах 1 и металлических волокнах 5 пластины 4. При этом под действием электрического поля между металлическими волокнами 5 и прозрачным

40 электропроводящим слоем 12 на поверхность раздела фоточувствительный слой— воздух натекают электрические заряды, величина которых определяется значением напряжения на конденсаторах 1. В резуль45 тате эффекта электрострикции, возникающего под действием электрического поля, на свободной поверхности деформируемого слоя 13 образуется геометрический рельеф, который пропорционален квадрату напря50 женности электрического поля:

Ьчlч=яР, где Л Ч/V — относительная объемная деформация;

А — постоянная злектрострикции;

Š— напряженность электрического поля.

Световой поток источника 14 проходит через призму 10 и в результате геометрического рельефа на поверхности деформируе1674177

30 ных обьективов. При смещении задней фокальной плоскости объектива 16 по ходу лучей на +(0,001 — 0,03)F относительно светоделителя 17 изображение визуализирует; ся в виде темных пятен на светлом фоне, при — (0,001 — 0,03)F — в виде светлых точек на темном фоне, Проекционный объектив 20 с помощью зеркала 21 и ослабителя 22 света через призму 10 проецирует в натуральную величину изображение поверхности деформируемого слоя 13 на фоточувствительный слой

3 и тем самым образует оптическую обратную связь. При этом объектив 20 обеспечивает точное сопряжение изображения деформируемого слоя 13 с пространственным расположением металлических волокон 5.

Проводимость фоточувствительного слоя 3 изменяется пропорционально уровню его освещенности. При этом размещение объектива 16 в положение, соответствующее+(0,001 — 0,03)F, уменьшает проводимость фоточувствительного слоя

3 и тем самым увеличивает постоянную времени разряда (заряда) элементов RC-сетки, 35

55 мого слоя 13 и ретерпевает фазовую модуляцию, Объектив 16 преобразует фазовую модуляцию в амплитудную. При этом яркость и знак контраста получаемого изображения при исходной яркости, принятой за единицу, определяют по формуле р = 1 дпс .; гдер- яркость изображения; д — смещение задней фокальной плоскости проекционного объектива 16 относительно светоделителя 17;

n — разность коэффициентов преломления материала деформируемого слоя и воэ-, духа; с — глубина рельефа деформируемого слоя;

ko — коэффициент пропорциональности, зависящий от пространственного периода рельефа.

Знак контраста изображения определяется знаком отклонения д, при д = 0 изображение отсутствует, Объектив 16 перемещают так, чтобы плоскость светоделителя 17 находилась в пределах +(0,001—

0,03)F от задней фокальной плоскости объектива 16 (F — фокусное расстояние объектива 16). Использование значений смещения д > 0,03F нецелесообразно из-эа ухудшения резкости изображения вследствие увеличения влияния дефокусировки.

Нижняя граница д= 0,001F принята с учетом глубины рельефа деформируемого слоя 13 и реальных фокусных расстояний проекционт,е, с увеличением амплитуды напряжения на металлических волокнах 5 происходит увеличение сопротивления узлов RC-сетки.

При размещении объектива 16 в положение, соответствующее -(0,001 — 0,03)F, проекция изображения рельефа слоя 13 увеличивает проводимость фоточувствительного слоя 3 и тем самым уменьшает постоянную времени разряда (заряда) элементов RC-сетки. Коэффициент усиления обратной оптической связи, т.е. изменения уровня освещенности проекции деформируемого слоя 13 на фоточувствительный слой 3, регулируется ослабителем 22 света.

Одновременно с процессом решения нелинейных задач происходит визуализация этого процесса на экране 18, что обеспечивает проекционный объектив 19.

Формула изобретения

Устройство для решения нелинейных задач, содержащее RC-сетку, состоящую из резисторов и узловых конденсаторов, первые обкладки которых соединены с шиной нулевого потенциала, и блок задания граничных и начальных условий, выходы которого подключены к соответствующим узлам

RC сетки, отл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей эа счет учета фазового перехода в узлах RC-сетки при одновременном . отображении процесса на экране, в него введены металловолоконная пластина и последовательнс размещенные на оптической оси точечный источник света, коллимирующая линза, призма полного внутреннего отражения, вершина прямого угла которой срезана параллельно гипотенузной грани, первый проекционный объектив, светоделитель, второй проекциснный обьектив, непрозрачное зеркало и ослабитель света, а также размещенные эа светодедителем третий проекционный объектив и экран, причем на гипотенуэной грани призмы полного внутреннего отражения последовательно размещены прозрачные электропроводящий и деформируемый слои, резисторы выполнены в виде полупроводникового фоточувствительного слоя, нанесенного на металловолоконную пластину, металлические волокна которой по числу и расположению соответствуют узлам RC-сетки и соединены с вторыми обкладками соответствующих узловых конденсаторов, при этом прозрачный электропроводящий слой соединен с шиной нулевого потенциала, полупроводниковый фоточувствительный слой размещен параллельно гипотенузной грани призмы полного внутреннего отражения и оптически связан через призму с

1674177

Составитель Г,Зелинский

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М.Демчик

Редактор А,Лежнина

Закаэ 2925 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Проиэворственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ослабителем света, светоделитель размещен в передних фокальных плоскостях второго и третьего проекционных объективов, а эадняя фокальная плоскость первого проекционного объектива смещена относительно светоделителя на расстояние и 0,001 — 0.03 фокусного расстояния объектива.