Устройство для моделирования трехмерных полей

 

Всеооевная

ЙйтемттеЕ-т.ак ничесяоча

Союз Советск

Социалистических

Республик (112

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (53)M. Кл.

G 06 G 7/48 (22) Заявлено 11,01.79 (2I ) 2714460/18 — 24 с присоединением заявки Ле

4 (23) Приоритет

Гасударственный комитет

СССР ао делам изооретений и открытий

Опубликовано 30.09 80. Бюллетень М 36 (5З ) Уд К 681.333 (088.8) Дата опубликования описания 30.09.80 (72) Авторы изобретения

В. А. Березов, Н. Ф, Демидов, А. П. Кленов и Л. А.:Шехтман

Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. Н. Г. Чернышевского (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к области математического моделирования и может найти применение в вычислительной технике в виде самостоятельного прибора или в составе аналоговых и аналого-цифровых комплексов, предназначенных для решения широкого круга задач физики и техники, Известно устройство для моделирования трехмерных полей, содержащее координатор, зонд, узел механических колебаний зонда, блок граничных условий, усилитель наведенного ю тока и индикатор 11). В указанном устройстве зонд колеблется только в одном направлении, при этом наведенный ток несет информацию лишь об одной составляющей градиента потен15 циала моделируемого поля, т.е. не позволяет определять одновременно три компоненты исследуемого поля и потенциал.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для моделирования трехмерных полей, содержащее модель, диэлектрический зонд, координатор, вибратор и соединенные с ним по входам два низкочас1 тотных генератора, два селективных усилителя, 2 ко входам которых подключена модель, три синхронных детектора и три фазовращателя, причем выход первого селективного усилителя подключен ко входам двух синхронных детекторов, каждый из которых соединен с соответствующим фазовращателем, выходы которых подключены к первому низкочастотному генератору, выход второго селективного усилителя подключен через последовательно соединенные третий синхронный детектор и третий фазовра-. щатель ко второму низкочастотному генератору (2). В этом устройстве зонд колеблется

{ одновременно в трех взаимно ортогональных направлениях. При этом наведенный ток несет информацию о трех составляющих градиента потенциала моделируемого поля.

Однако данное устройство не позволяет определять потенциал поля. В связи с этим круг задач, решаемых с его помощью, ограничен.

Цель предлагаемого изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем одновременного определения потенциала

767787 и ортогональных компонент напряженности трехмерного поля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования трехмерных полей, содержащее координатор, соединенный с блоком механических колебаний, соединенным с зондом, блок задания граничных условий, первый выход которого подключен к входу первого усилителя тока, первый, второй и третий выходы которого соединены с первыми 1О входами синхронных детекторов соответственно, выходы которых подключены ко входам соответствующих индикаторов, электроды модели соединены со входами блока задания граничных условий, введены генератор, второй усилитель тока, сумматор, индикатор потенциала и датчики положения зонда, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих синхронных детекторов. Второй выход блока задания граничных условий через второй усилитель тока подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора, выход сумматора — к зон. ду, входы датчиков положения зонда соединены с выходами блока механических колебаний, а четвертый выход первого усилителя тока подключен к входу индикатора потенциала.

На чертеже представлена блок-схема устройства для моделирования трехмерных полей.

Устройство содержит координатор 1, соединенный с блоком 3 механических колебаний (зонда), расположенным на координаторе 1, блок 4 задания граничных условий, соединенный с моделью 5 и первым усилителем 6 тока, выход которого подключен к первым входам синхронных детекторов 7, 8„9, выходами подСоединенных к индикаторам 10, 11, 12, а также генератор 13, сумматор 14, второй усилитель

15 тока, индикатор 16 потенциала и датчики

17, 18, 19 положения зонда. Выход сумматора

14, первый вход которого соединен с выходом генератора 13, а второй вход через усилитель

15 тока подключен к выходу 4 задания граничных условий, соединен с зондом 2. Индикатор 16 потенциала соединен с выходом усилителя 6 тока, а выход каждого из датчиков поЛожения зонда, входы которых связаны с блоком 3 механических колебаний, подключены ко вторым входам синхронных детекторов 7, 8, 9, Зонд 2 выполнен в виде металлического

50 шарика, размеры которого значительно меньше размеров модели. Датчики 17, 18, 19 положения зонда расположены в блоке механических колебаний. Они представляют собой, например, герметичные контакты (герконы), управляемые 55 полем постоянного магнита, закрепленного на подвижной части блока механических колебаний, жестко связанной с зондом.

Работает устройство следующим образом.

Зонд 2, на который подается переменное напряжение, вращается вокруг исследуемой точки поля по окружности малого радиуса и одновременно колеблется перпендикулярно к плоскости вращения. Прн этом на электродах модели 5 наводятся ток, в котором содержится информация как о потенциале, так и об ортогональных компонентах градиента потенциала моделируемого поля в данной точке. Датчики 17, 18, 19 положения зонда вырабатывают последовательность импульсов, фиксирующих моменты пересечения зондом координатных осей ОХ, ОЧ, OZ. Эти импульсы являются опорными напряжениями для синхронных детекторов 7, 8, 9. С помощью усилителя 6 тока, настроенного на частоту генератора 13, и синхронных детекторов 7, 8, 9 выделяются и измеряются составляющие наведенного тока индикаторами, 10, 11, 12, 16, пропорциональные соответственно ортогональным компонентам градиента потенциала и потенциалу исследуемого поля.

Блок 4 задания граничных условий помимо суммирования наведенных токов формирует напряжение, пропорциональное емкостному току, текущему с зонда 2 на электроды модели 5.

Это напряжение через усилитель 15 тока подается на вход сумматора 14 в противофазе с напряжением генератора 13, подключенного ко входу сумматора 14. При любом изменении емкости зонд-модель напряжение на выходе сумматора 14 изменяется так, что емкостный ток и заряд на зонде 2 остаются неизменными.

Тем самым исключается нежелательное влияние указанной емкости на результаты измерений, Применение такого устройства. позволит расширить. класс решаемых задач физики и техники и сократить проектирование и разработки новых приборов, что даст положительный экономический эффект.

Формула изобретения

Устройство для моделирования трехмерных полей, содержащее координатор, соединенный с блоком механических колебаний, соединенным с зондом, блок задания граничных условий, первый выход которого подключен к входу первого усилителя тока, первый, второй и третий выходы которого соединены с первыми входами синхронных детекторов соответственно, выходы которых подключены ко входам соответствующих индикаторов, электроды модели соединены со входами блока задания граничныхусловий, отличающееся тем, О что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного определения потенциала и ортогональных компонеит напряженности поля, в него введены генератор, второй усилитель тока, сумматор, индикатор по767787

Составитель И.,Цубинина

Техред M. Петко

Корректор И. Муска

Редактор И. Груэова

Заказ 7197/46

Тираж 751

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тенциала н датчики положения зонда, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих синхронных детекторов, второй выход блока задания граничных условий через второй усилитель тока подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора, выход сумматора иодключеи к зонду, входы датчиков положения зонда соединены с выходами блока механических колебаний, четвертый выход первого усилителя 10 тока подключен к входу индикатора потенциала, 6

Исгочникй информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Герштейн Г, М., Пронин В, Л., Седин В. А., Федонин Г. К. Аналоговая установка для.реше- ния трехмерного уравнения Лапласа методом наведенного тока, В сб. "Тезисы докладов на

1 Всесоюзной конференции по аналоговой и вычислительной технике". М., 1963.

2. Авторское свидетельство СССР Р 329540, кл. G 06 G 7/4S, 1970 (прототип).