СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕАКЦИИ МАТЕРИАЛЬНОГО ОБЪЕКТА НА НЕОБРАЩЕННОЕ НА НЕГО ВНЕШНЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ Российский патент 2006 года по МПК G01N24/12 

Изобретение относится к области радиотехники, радиофизики и к механическим системам и может быть использовано для физических исследований свойств материальных объектов, а также в различных радиофизических и механических системах.

Из уровня техники заявителю неизвестны технические решения того же назначения, что и заявляемое.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание условий для возбуждения материальных объектов и проявления реакции таких объектов на необращенное на них внешнее воздействие.

Технический результат выражается в обеспечении проявления реакции материальных объектов на необращенное на них внешнее воздействие.

Результат достигается тем, что материальный объект, на котором производят возбуждение реакции на необращенное на него внешнее воздействие, представляют или выполняют в виде первой резонансной системы, определяют ее частотные характеристики и ориентацию в пространстве, создают вторую резонансную систему, структурно и функционально аналогичную первой резонансной системе, ориентируют вторую резонансную систему в пространстве соответственно пространственной ориентации первой резонансной системы и возбуждают вторую резонансную систему бризером, образованным из сформированных солитона и инстантона, после чего производят дополнительное, с заранее установленными параметрами, воздействие на бризер, возбуждая реакцию материального объекта на необращенное на него внешнее воздействие, при этом ширину полосы рабочих частот второй резонансной системы обеспечивают, а ширину полосы рабочих частот первой резонансной системы определяют или обеспечивают не меньше ширины спектра бризера.

Первая резонансная система может быть представлена или выполнена в виде электромагнитной системы, при этом вторую резонансную систему выполняют в виде электромагнитного резонатора, бризер образуют как электромагнитный бризер, состоящий из электромагнитных солитона и инстантона, а дополнительное воздействие на бризер осуществляют как электромагнитное воздействие.

Кроме того, первая резонансная система может быть представлена или выполнена, а вторая резонансная система может быть выполнена в виде резонаторов Ферми-Паста-Улама.

Помимо этого, реакция на необращенное внешнее воздействие может быть возбуждена на N (N>1) материальных объектах, каждый из которых представляют или выполняют в виде первой резонансной системы, характеристически аналогичной другим, каждая из которых одинаково с другими ориентирована в пространстве.

Предлагаемый способ возбуждения реакции материального объекта на необращенное на него внешнее воздействие реализуется, например, следующим образом.

Материальный объект, на котором необходимо обеспечить проявление реакции, представляют первой резонансной системой в виде модели такой системы (например, эквивалентной электрической схемой электромагнитной резонансной системы, как трехмерного отображения реального материального объекта, при ее определении) или выполняют в виде первой резонансной системы. Исходя из такого представления или выполнения материального объекта как первой резонансной системы, создают вторую резонансную систему, структурно и функционально аналогичную первой резонансной системе. Далее формируют электромагнитные солитон (вид которого соответствует произвольно выбранному известному солитонному решению одного из аналитических нелинейных уравнений; описание солитонов соответствует известным случаям, см., например, Физическая энциклопедия. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994, т.4, с.571-577) и инстантон (вид которого соответствует виду электромагнитного солитона, как соответствующее, инстантонное решение выбранного аналитического нелинейного уравнения; описание инстантонов, см., например, Физическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1990, т.2, с.149, 150; Рыбаков Ю.П., Санюк В.И. Многомерные солитоны. Введение в теорию и приложения. - М.: Изд-во РУДН, 2001, с.179-181, 191-199), например, способом, описанным в статье Алексашенко В.А. и др. Сигналы с заданным типом нелинейности // Вопросы радиоэлектроники. Сер. СОИУ. - 2004. - вып.1, с.80-87. При этом инстантон отличается от солитона наличием реактивной составляющей в составе сигнала, что обеспечивается, например, пропусканием нелинейного сигнала (нелинейный сигнал, в соответствии с Теория управления. Терминология. - М.: Наука, 1988, вып.107, с.16; Теория передачи информации. Терминология. - М.: Наука, 1984, вып.101, с.13; Большая советская энциклопедия. - М.: Сов. энциклопедия, 1976, т.23, с.346, 347; Физическая энциклопедия. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994, т.4, с.494; Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высш. шк., 1988, с. 12 - сигнал, представляющий из себя нелинейную электромагнитную волну (как совокупность электромагнитных колебаний, распространяющихся в пространстве), описываемую нелинейными уравнениями, что также указывается на с.72 статьи Мейланов Р.П., Янполов М.С. Особенности фазовой траектории "фрактального" осциллятора // Письма в ЖТФ. - 2002. - т.28. - вып.1, с.67-73) через диэлектрическую среду при реализации указанного способа (см. статью Алексашенко В.А. и др. Вопросы радиоэлектроники. Сер. СОИУ. - 2004. - вып.1, с.80-87) и приводит к появлению мнимых величин в аналитическом описании сигнала (см., например, Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. - М.: Высшая школа, 1986, с.163, 164, 170). Затем электромагнитные солитон и инстантон объединяют в электромагнитный бризер (формирование которого описано, например, в монографии Филиппов А.Т. Многоликий солитон. - М.: Наука, 1990, с.167, 168; бризер описывается решениями соответствующих нелинейных уравнений - см., например, с.106, 108 статьи Березин А.А. Математическая модель полного возврата Ферми-Паста-Улама (ФПУ) в рамках системы связанных уравнений Кортевега де Вриза (КДВ) и синус-Гордона (СГ) // Математическое моделирование. - 2002. - т.14. - №10, с.105-108), которым возбуждают вторую резонансную систему. При конструктивном исполнении выбранный тип резонансных систем (исполненных, например, как резонаторы) существенного значения не имеет и определяется типом внешнего воздействия (с соблюдением требований, предъявляемых к ширине полосы пропускания указанных резонаторов, и других, далее приводимых требований), например, для возбуждения второй резонансной системы электромагнитным бризером (свойства и характеристики которого определяют частотный диапазон и полосу пропускания требуемого резонатора) - волноводные резонаторы.

Возбуждение второй резонансной системы (при условии, что первая и вторая резонансные системы имеют ширину полосы пропускания не меньше ширины спектра бризера и, соответственно, не меньше совокупности ширины спектров солитона и инстантона, что достигается определением или обеспечением ширины полосы пропускания первой резонансной системы (при ее представлении или выполнении) и обеспечением ширины полосы пропускания второй резонансной системы, при ее создании) электромагнитным бризером, с учетом оказания на такой бризер дополнительного электромагнитного воздействия с заранее установленными параметрами (соответственно необходимости обеспечения солитон-инстантонного тремора на сформированном бризере (что и приводит к возбуждению первой резонансной системы), т.е. соответственно необходимости обеспечения перехода реальных составляющих бризера в мнимую форму; определение параметров дополнительного электромагнитного воздействия производят, например, расчетным путем как решение уравнения преобразования солитонного решения нелинейного уравнения (произвольно выбранного для данного случая и содержащего солитонное решение) в инстантонное, влечет наведение в первой резонансной системе (в материальном объекте) пиковой, быстрозатухающей ЭДС (как следствие возникновения быстрораспадающегося "виртуального" бризера в первой резонансной системе, т.е. в материальном объекте, на который не обращено первоначальное внешнее воздействие электромагнитного бризера), которая может быть зарегистрирована (например, за счет использования гальванометра или включения триггера, находящегося в ждущем режиме, с последующей аудио- или визуализацией факта возбуждения реакции материального объекта за счет пульсирующего выходного триггерного сигнала, передаваемого, например, на динамик или светодиод). При этом солитон-инстантонный тремор - это циклы переходов солитонов в инстантонную форму и обратно; тремор, от лат."tremor", англ. "tremble" - дрожание, вибрация; то есть солитон-инстантонный тремор - переход действительных составляющих бризера в мнимую форму с возвратом в действительную форму с повторением данного цикла в течение всего периода существования тремора, что обеспечивают продолжительностью электромагнитного воздействия (на бризер) с заранее установленными параметрами, причем длительность одного цикла тремора в целом весьма мала и стремится к бесконечно малой величине. Причем время на проявление реакции материального объекта с момента возбуждения второй резонансной системы определяется (не может быть меньше) возможным временем прохождения электромагнитной волной расстояния, соответствующего расстоянию между материальным объектом и второй резонансной системой, что обуславливается фундаментальным принципом микропричинности (см. примеры на с.605, Спасский Б.И., Московский А.В. О нелокальности в квантовой физике // УФН. - 1984. - т.142. - вып.4. - с.599 - 617, а также на с.17, Ломсадзе Ю.М., Ломсадзе Ш.Ю. Экспликационная аксиоматика квантовой теории: разрешение парадокса Эйнштейна-Подольского-Розена // Изв. ВУЗов, сер. "Физика". - 1982. - т.25. - вып.2. - с.13-17).

Вторая резонансная система может быть конструктивно выполнена в различных масштабах относительно размеров материального объекта. В этом случае материальный объект, как первая резонансная система, может допускать равные либо большие амплитудные значения энергетических характеристик реакции на необращенное воздействие (например, напряжения или тока) сравнительно с реакцией второй резонансной системы на внешнее воздействие. При этом в первой резонансной системе, например, наводится ЭДС, не большая ЭДС, наводимой во второй резонансной системе (кроме того, пороговая чувствительность первой резонансной системы может быть выше, и, следовательно, наводимая ЭДС в первой резонансной системе может быть не зарегистрирована). В случае, если первая резонансная система допускает амплитудные значения, только меньшие амплитудных характеристик сигнала во второй резонансной системе, то в первой резонансной системе наводится ЭДС максимально возможная (но не большая значения ЭДС во второй резонансной системе), соответственно амплитудным характеристикам материального объекта, как первой резонансной системы (определяемым эквивалентной электрической схемой такой системы). Первая и вторая резонансные системы (резонаторы) должны быть ориентированы в пространстве соответственно друг другу (что, в случае представления материального объекта в виде модели резонансной системы, достигается ориентированием такой модели первой резонансной системы, например эквивалентной электрической схемы этой системы, в пространстве, как трехмерного отображения реального материального объекта, при ее определении, т.к. вторую резонансную систему ориентируют в пространстве аналогичным образом) и, как указывалось выше, должны обладать аналогичными частотными характеристиками (в т.ч. полоса рабочих частот резонансных систем должна иметь значение не меньше, чем ширина спектра бризера, т.е. совокупности ширины спектров солитона и инстантона). В случае нарушения приведенных условий возбуждение реакции в материальном объекте, с использованием заявляемого способа, невозможно.

В случае использования резонаторов Ферми-Паста-Улама (произвольных резонаторов, в которых производится не только резонация поступающего сигнала или колебания, но и обеспечивается реализация режима возврата Ферми-Паста-Улама, описание которого приведено, например, в монографии: Филиппов А.Т. Многоликий солитон. - М.: Наука, 1990, с.213-215; а также в монографии: Ньюэлл А. Солитоны в математике и физике. - М.: Мир, 1989, с.27-32 и в статье: Березин А.А. Математическая модель полного возврата Ферми-Паста-Улама (ФПУ) в рамках системы связанных уравнений Кортевега де Вриза (КДВ) и синус-Гордона (СГ) // Математическое моделирование. - 2002. - т.14. - №10, с.105-108) в качестве первой и второй резонансной систем (либо в случае представления материального объекта эквивалентной схемой резонатора Ферми-Паста-Улама) возбуждение второй резонансной системы (и, соответственно, например, наведение ЭДС в материальном объекте) фактически будет производиться дважды - при оказании воздействия на бризер (который затем в резонаторе ФПУ разлагается на моды и рассеивается) и при возврате Ферми-Паста-Улама (т.е. при восстановлении бризера с точностью до одного процента). Таким образом, возбуждение реакции в материальном объекте также возможно дважды, соответственно возбуждению второй резонансной системы: при возбуждении второй резонансной системы электромагнитным бризером (на который оказывают дополнительное электромагнитное воздействие) и при восстановлении электромагнитного бризера за счет возврата Ферми-Паста-Улама.

Возможно также проявление (возбуждение) реакции на необращенное внешнее воздействие на N (N>1) материальных объектах (что увеличивает количество реагирующих объектов) в случае, если каждый такой объект может быть представлен или выполнен в виде одной и той же первой резонансной системы (каждый материальный объект - характеристически аналогичен другим материальным объектам) при условии, что такие первые резонансные системы одинаково ориентированы в пространстве (соответственно пространственной ориентации второй резонансной системы). При этом каждый из названных N (N>1) материальных объектов может отличаться от других материальных объектов по габаритным размерам (при условии соблюдения вышеизложенных требований, предъявляемых к первой резонансной системе). В этом случае реакция на необращенное внешнее воздействие проявляется на каждом из названных материальных объектов (разнесенных в пространстве и не взаимосвязанных).

Возможно искусственное (конструктивное) исполнение материального объекта в виде первой резонансной системы и исполнение второй резонансной системы соответственно типу, свойствам и характеристикам первой резонансной системы (с учетом вышеизложенных условий). В этом случае на материальном объекте также будет возбуждаться реакция на необращенное внешнее воздействие (при возбуждении второй резонансной системы) вышеописанным образом.

Возможны также случаи (например, при автовозбуждении солитон-инстантонного тремора сформированного бризера), при которых для проявления реакции материального объекта (как следствие возбуждения первой резонансной системы) дополнительное воздействие на бризер (возбуждающий вторую резонансную систему) не должно иметь значимые параметры. При этом реакция материального объекта на необращенное на него внешнее воздействие будет проявляться при возбуждении второй резонансной системы бризером. В данном случае параметры дополнительного воздействия на бризер задают имеющими нулевые значения. Кроме того, параметры инстантона также могут иметь нулевые значения. Наступление случая автовозбуждения солитон-инстантонного тремора может быть определено, например, по факту того, что при возбуждении второй резонансной системы бризером в материальном объекте происходит возбуждение реакции, соответствующей реакции второй резонансной системы.

Таким образом, использование описанного способа возбуждения реакции материального объекта на необращенное на него внешнее воздействие обеспечивает решение поставленной задачи: создание условий для возбуждения материальных объектов и проявления реакции таких объектов на необращенное на них внешнее воздействие.

Изобретение относится к радиофизике и может быть использовано для исследований свойств объектов. Согласно способу материальный объект выполняют в виде первой резонансной системы, обеспечивающей существование сигнала, описываемого солитонным решением нелинейного уравнения, создают вторую резонансную систему, обеспечивающую существование сигнала, описываемого тем же солитонным решением нелинейного уравнения, имеющую такую же структурную схему и функциональное назначение, что и первая резонансная система, ориентируют вторую резонансную систему в пространстве так же, как ориентирована первая резонансная система и возбуждают вторую резонансную систему бризером, образованным из сформированных солитона и инстантона, после чего производят дополнительное воздействие на бризер с параметрами, обеспечивающими возникновение циклов переходов солитонов в инстантонную форму и обратно. Этим обеспечивается проявление реакции материальных объектов на необращенное на них внешнее воздействие. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ возбуждения реакции материального объекта на необращенное на него внешнее воздействие, заключающийся в том, что материальный объект представляют или выполняют в виде первой резонансной системы, обеспечивающей существование сигнала, описываемого солитонным решением нелинейного уравнения, определяют ее частотные характеристики и ориентацию в пространстве, создают вторую резонансную систему, обеспечивающую существование сигнала, описываемого тем же солитонным решением нелинейного уравнения, имеющую такую же структурную схему и функциональное назначение, что и первая резонансная система, ориентируют вторую резонансную систему в пространстве так же, как ориентирована первая резонансная система и возбуждают вторую резонансную систему бризером, образованным из сформированных солитона и инстантона, после чего производят дополнительное воздействие на бризер с параметрами, обеспечивающими возникновение циклов переходов солитонов в инстантонную форму и обратно, возбуждая реакцию материального объекта на необращенное на него внешнее воздействие, при этом ширину полосы рабочих частот второй резонансной системы обеспечивают, а ширину полосы рабочих частот первой резонансной системы определяют или обеспечивают не меньше ширины спектра бризера.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую резонансную систему представляют или выполняют электромагнитной системой, при этом вторую резонансную систему выполняют в виде электромагнитного резонатора, бризер образуют как электромагнитный бризер, состоящий из электромагнитных солитона и инстантона, а дополнительное воздействие на бризер осуществляют как электромагнитное воздействие.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую резонансную систему представляют или выполняют, а вторую резонансную систему выполняют в виде резонаторов Ферми-Паста-Улама.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакцию на необращенное внешнее воздействие возбуждают на N (N>1) материальных объектах, каждый из которых представляют или выполняют в виде первой резонансной системы характеристически такой же, как и другие, при этом резонансные системы одинаково ориентируют в пространстве.