Устройство для решения задач теории поля Советский патент 1984 года по МПК G06G7/42 

О) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено дйя 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 З Недостатком этого устройства является низкая точность решения задач. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ус ройство для решения задач теории поля, содержащее электролитическую ванну и дополнительные электролитические ванны, в которые погружены моделиj причем электролитические ванны и их модели соединены электрически одна с другой при помощи электропроводников и контактов, укрепленнь1х на смоченных поверхнос тях 2 . Однако известное устройство не позволяет моделировать акустиче кое поле МОНОПОЛЯ в безграничной среде, описываемое уравнением Гельмгольца, а обеспечивает моделирование путем размещения в нем питающего и измерительного электро дов лишь электрического поля или других физических полей, описываемых уравнением Лапласа. В известном устройству удается моделировать потенциальное поле точечного источника, расположенного в безграничной среде, описыва мое формулой (1 где D ток точечного источника (пи таницего электрода) J у - удельная электропроводимост электролита ванны-, f - расстояние от точки измерения поля (точки расположения измерительного электрод до точки расположения точеч ного источника (питающего электрода). Известно, что звуковое давление акустического поля монополя, расположенного в безграничной среде, опи сывается формулой для случая (если диаметр источника меньше 1/3 длины волны) : (2, 2 где Q производительность пульсирующего источника звука (монополя)-, мнимая единица; волновое число, равное удельное акустическое сопротивление среды скорость звука в среде; угловая частота пульсации источника-, время; расстояние от монополя до точки определения поля. Как видно из (1), известное устройство не обеспечивает решения задачи моделирования акустического поля МОНОПОЛЯ. I Цель изобретения - повьш1ение точности и расширение класса решаемых . 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 в 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 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 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. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 синусоидального сигнала, задающий электрод 2, электролитическую ванну 3, измерительный электрод 4, усилитель 5, блок 6 умножения, блок 7 формирования обратной функции, блок моделирования распространения акуст ческого поля, выполненный в виде генератора 8 пилообразного напряжения, блок задания частоты акустичес кого поля, вьтолненный в виде делит ля 9 напряжения, сумматор 10, блок 11 формирования функции косинуса и блок 12 регистрации. Для доказательства работоспособности изобретения рассмотрим только вещественную часть выражения Г2) I P f 4fr® Из сравнения формул (1) и (3) следу P-.u,.| W Введя в (4) обозначения произведения величин, независящих от времени i и потенциала Ч , получают : pr/ 4cos() . (S) Как видно из (5) потенциал элект рического поля точечного источника в бесконечном пространстве, моделируемый при noMODtH известного уст-( роиства с точностью до постоянного множителя, отличается от звукового давления Р монополя наличием множителя cosjujf-- 1,что свидетельству ет о невозможности моделирования поля акустического МОНОПОЛЯ в элек рической ванне известным устройство В предлагаемом Устройстве потенциал f электрического поля точечног источника преобразуется блоком 7 в ратную ве 11ичину . Генератор j 8 развертки по оси осуществляет равномерноё во бремени изменение его выходного напряжения, пропорцио нального величине tui, . CyferaTop обеспечивает алгебраическое вычитание двух входных величин напряжеНИИ, равных cut in в/Ч блок 11 осуществля1ет операцию со5(,блок 6 - умножение величин напряжений, пропорциональных величинам V и .coslx i-l j. : Введение генератора В развертки по оси времени, напряжение которого изменяется во времени равиом но с различным коэффициентом наклона, обеспечивает с одной стороны модели рование акустического поля различной частоты колебания монополя, ас другой - дозволяет исключить временную задержку сигнала, пропорционального величине Ч 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 време 1и t , 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. , / 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 Ч которого через усилитель 5 одновременно передается 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, вьшолненного на основе, например, переменного прецизионного резистора с приводом от синхронного двигателя. Сигнал измерительного электрода 4, измененный блоком 7 на обратный, равный B/V, подается в схему определения аргумента, где на сумматоре 10 происходит алгебраическое вычитание сигнала loi, вырабатываемого генератором 8, и сигнала, пропор- ционального обратной величине входного сигнала Ч .. Сигнал, равный аргументу ( - -qr / поступает через косикуснь преобразователь (блок 11), выполненный, например, на основе синусно-косинусного вращающего- ся трансформатора, на второй вход блока умножения, где происходит умножение входного сигнала f , учитывающего пространственное padnpeделение алгебраического поля в ванне согласно уравнению Лапласа, на сигнал,пропорциональный величи

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.