Устройство для моделирования теплофизических свойств нетермостабильных материалов

 

В. И. Великий и Л. И. Гутенмахер (72) Авторы изобретения

Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель.—. г (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ НЕТЕРМОСТАБИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может .быть использовано для решения одного из подклассов обратных задач, связанных с моделированием теплофизических свойств нетермостабильных материалов.

Известны устройства для решения об.. ратных задач теории поля, содержащие сеточную модель, блок памяти, выполненный на конденсаторах, коммутатор, делитель напряжения; выдающий ряд напряжений, соответствующих температуре внутри тела в отдельные моменты времени, блок сравнения, интегратор, источник эталонного напряжения, управляемые ста. билизаторы, служащие для преобразования напряжения в ток, втекающий в граничную точку сеточной модели, т. е. в конечном итоге для моделирования.коэффициента теплоотдачи (lj .

Известное устройство дает возможность решать обратные задачи, связанные с определением по известному температурному полю коэффициента теплоотдачи, 2 и не позволяет решать обратные задачи, связанные с определением по известному температурному полю коэффициентов тепло- проводности и удельной теплоемкости.

Наиболее близким по технической cym--."ности к изобретению является устройс1во, содержащее соединенные последовательно резисторы, общий вывод которых через конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, блок сравнения, выход которого через коммутатор соединен . с блоком памяти, генератор эталонных напряжений, первый выход которого подключен к первому входу блока сравнения 2 °

Ввиду того, что нанесение кривых распределения температуры в известном устройстве при работе с подвижными токосъемными контактами осуществляется вручную, то возникает неизбежная операторская ошибка. Кроме того, работа уст- ройства основана на реализации явной конечно-разностной схемы. Это усложняет

::,процесс решения, так как возникает допоп»

5473 ментально полученному нестационарному полю. При подаче на резисторы,2 и 3 соответствующих эталонных напряжений на конденсаторе 1 7 возникает напряжение 0 (Ф, ), в общем случае не равное эталонному напряжению 0 (4). Напряжение U (6) через развязывающий усилитель 4 с высоким входным сопротивлением и единичным коэффициентом переца1О . чи подается на вход блока 5 сравнения; на его другой вход поступает эталонное напряжение U q (t).

Полученный с выхода блока 5 сравне ния сигнал ошибки

Д1(=О,(у-ub), Ы 1О т„ 3. поступает на vn входов коммутатора 6.

Входы коммутатора последовательно подключаются к си налу ошибки на время

20 тр,„, равное 4 = — ——

1и

С каждого выхода коммутатора снимается сигнал ошибки

Выходные напряжения блока 7 памяти воздействуют на входы блока 8 управле:ния, который вырабатывает два периодических высокочастотных управляющих напряжения ступенчатой формы, оцно из которых является общим для всех дополнительных резисторов, а другое - цля дополнительного конденсатора. Эти напряжения поступают на входы соответствующих широтно-импульсных модуляторов 9 — 3. 1.

На вторые входы широтно-импульсных модуляторов 9 — 1 1 с генератора 1 эталонных найряжений поступают эталонные напряжения, в функции от которых происходит изменение параметров схемы.

Выходные широтно-модулированные импульсы модуляторов 9 — 11 производят коммутацию оцнопозиционных ключей

12 и 13, подключенных параллельно дополнительным резисторам 14, и двухпозиционного ключа 15, переключающего

70 нительное ограяйчение ча выбор интервалов в пространстве и времени, требующее постоянного контроля.

Белью настоящего изобретения является повышение точности моделирования.

Указанная цель достигается тем, что — в известное устройство введены дополнительные резисторы и дополнительный концейСатор, развязывающий усилитель, источник зарядного тока, двухпозиционный ключ, два однопозиционных ключа, блок управления и широтно-импульсные модуляторы, первые входы которых подключены к соответствующим выходам блока управления, вход которого подключен к выходу блока памяти, а вторые вхоцы широтно-импульсных модуляторов подключены к выходам генератора эталон,ных напряжений, выходы широтно-импуль» сных модуляторов соединены соответственно с управляющими входами однопозици онных и двухпозиционного ключей, подвижный контакт двухпозиционного ключа соединен с одним, выводом дополни тельного конденсатора, другой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, замыкающий неподвижный конгакт двухпозиционного ключа, соединен с ис точнйком зарядного тока„а размыкающий неподвижный контакт подключен к другому выводу конденсаторе и через развязывающий усилитель с вторым входом блока сравнения., а замыкающие контакты ,oAHoIIo3IrIIMoHBbtx ключей подключены пайаллельно соответствующим резисторам, крайний вывод каждого из которых через соответствующий дополнительный резистор подключен к соответствующему выхоцу генератора эталонных напряжейий.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 этапохйых напряжений, резисторы 2 и 3

RC -- цепи, развязывающий усилитель 4, блок 5 сравнения, коммутатор 6, блок

7 памяти, блок 8 управления, широтноимпульсные модуляторы 9» 11, однопозиционные ключи 12 и 13, дополнительные резисторы 14, двухпозиционный1 ключ 15; дополнительный конденсатор 16, конденсатор 17, источник 18 зарядного тока.

Устройство работает следующим обра55 зом.

Генератор 1 эталонных напряжений вырабать йает эталонные напряжения цлительностью Т р щ, соответствующие экспериà V (t),М p(n-s) a6, natl; гце И=1,2,..;,1н, который поступает на вход блока 7 памяти интегрирующего типа. дополнительный конденсатор 16 между конденсатором 17 и выходом источника

18 зарядного тока, который поддерживает потенциал конденсатора 16 на уровне потенциала конденсатора 1 7 и позволяет избежать явления перезаряда

При этом эквивалентные параметры

Д„ Д, - цепи определяются выражением

705473. 5 Ар/Ав+А t

Аэ в!А +A)-cA. (2) 45

50 где Ао - некоммутируемый элемент; д - коммутируемый элемент; . (", - длительность коммутирующих . импульсов;

g - -период следования коммутирующих импульсов.

Изменение эквивалентных параметров схемы приводит к изменению напряжения

0(М, а, следовательно, и сигнала ошибки ДО(Ь).

На следующем периоде подачи эталон-

15 ных напряжений происходит изменение выходных напряжений блока 7 памятй корректировка управляющих напряжений, выдаваемых блоком 8, изменение скважности коммутирующих импульсов, выра26 батываемых широтно-импульсными модуляторами 9 - 11. В результате эквивалентные параметры схемы изменяются в сторону уменьшения ошибки A,U(+).

При работе замкнутой системы авто- матической подстройки параметров цейи, корректировка периодических ступенчатык " управляющих напряжений блока 8 проис ходит до тех пор, пока не выполнится равенство ЬО(О=О.

Положение фронтов каждой ступени периодически управляющих напряжений определяет длительность коммутирующих импульсов О, а, следовательно, и экви- валентные параметры резисторов и конденсаторов, расчитываемые по формуле (2), а амплитуды ступеней - соответствующие им напряжения.

Применение замкнутой системы авто. матической подстройки параметров модели позволило повысить точность процесса . моделирования теплофизических свойств нетермостабильных материалов. !

Формула изобретения

Устройство для моделирования теплофиэических, свойств нетермостабильных материалов, содержащее последовательно соединенные резисторы, общий вывод которых через конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, блок сравнения, выход которого через коммутатор соединен с блоком памяти, генератор эталонных напряжений, первый выход которого подключен. к первому входу блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены дополни. тельные резисторы и дополнительный конденсатор, раэвяэывающий усилитель, источник зарядного тока, двухпозиционный ключ, два однопозиционных ключа, блок управления и широтно-импульсные модуляторы, первые входы которых под. ключены к соответствующим выходам блока управления, вход которого йодключен к выходу блока памяти, а вторые входы широтно-импульсных модуляторов подключены к выходам генератора эталонных напряжений, выходы широтноимпульсных модуляторов соединены соответственно с управляющими . входами соответствующих однопозиционйых и двухпоэиционных ключей, подвижный контакт г цвухпозиционного ключа соединен с одним выводом дополнительного конденсато: ра, другой вывод, которого соединен с

:. яяшой нулевого потенциала, замыкающий йрродвижный контакт двухпозиционного зм оча соединен с источником зарядного тока, а размыкающий неподвижный КоН такт подключен к другому выводу конденсатора и через развязывающий усилитель со вторым входом блока сравнения . а замыкающие контакты однопоэиционных ключей подключены параллельно соответствующим резисторам, крайний вывод каждого из которых через соответствующий дополнительный резистор подключен к соответствующему выходу генератора эталонных напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

K 459782, кл. G 06 G 7/48, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 428407, кл. G 06 G 7/47, 1974 (прототип).

705473

Составитель И. Лебедев

Редактор Б, Герцен ТехредЛ. Алферова Корректор M. Демчик

Заказ 8033/S3 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4