УСТРОЙСТВО для ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРТОГОНАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТ НАПРЯЖЕННОСТИ ТРЕХМЕРНОГО ЛАПЛАСОВСКОГО ПОЛЯ Советский патент 1972 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к области математического моделирования и может быть использовано для ввода данных об объемном поле в аналоговые (АВМ) и цифровые (ЭЦВМ) вычислительные машииы, обеспечивающие соответствующую обработку этой информации.

Для построения силовых или эквипотенциальных линий поля, а также для вычисления траекторий движения заряженных частиц в различных системах электроники, радиофизики, электронной оптики, геофизики и других, применяют обычно и ЭЦВМ или специальные траектографы. Необходимая при этом информация о трехмерном поле может быть получена с помощью специальных устройств, в которых используются методы математического моделирования: метод электролитической ванны, метод сеток сопротивлений, метод паведениого тока (электростатической индукции) и др. При моделировании трехмерных полей, удовлетворяющих уравнению Лапласа, наиболее перспективен метод электростатической индукции, поскольку в этом случае модели располагаются в воздухе и не требуется какой-либо специальной моделирующей среды. С принципиальной точки зрения быстродействие этого метода практически не ограничено.

поля путем применения «пролетного и «впорирующего зондов.

Однако с помощью этих устройств можно получить данные либо о потенциале, либо об

одной из компонент напряженности моделируемого поля. Это не позволяет использовать известные устройства метода электростатической индукции для непосредственного сопряжения с лА.ВМ и ЭЦВМ при автоматическом

вычислении и построении траекторий заряженных частиц или силовых и эквипотенциальных линий поля.

Целью изобретения является обеспечение одновременного определения ортогональных

компонент иаиряженпости трехмерного поля и, тем самым, ускорение процесса моделирования, получение решения в виде траекторных кривых или линий поля, облегчающих и упрощающих анализ результатов и дальнейщие

этапы рещения.

Эта цель достигается за счет примеие1П1я специального вибратора, который обеспечивает двиЛсение заряженного зонда по объемной траектории, являющейся суперпозицией гармонических перемещений с разными частотами или фазалги. При движении такого заряженного зонда относительно электродов модели во внещних цепях их протекает наведенный ток, содержащий полную информацию о

да. Получение нужных характеристик поля из общего сигнала обеспечивается выделением гармонических составляющих наведенного тока с помощью усилителей с частотной и фазовой селекциями.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - трехкомпонентный вибратор, общий вид.

Устройство содержит заряжениый зонд /, колебания которого в трех взаимно-ортогональных направлениях создаются трехкомпонентным вибратором 2 и низкочастотными генераторами о и 4 синусоидальных колебаний. Вибратор 2 вместе с зондом I закреп.тены на трехмерном координаторе 5, обеспечивающем возможность помещения зонда в любую точку исследуемой области модели 6, на электроды которой заданы необходимые граничные условия. К электродам модели 6 подключены селективные усилители 7 и 5 с синхронными детекторами 9-а, обеспечивающими вместе с фазовращателями 12-14 выделение из общего сигнала информации о компонентах градиента потенциала исследуемого поля, поступающей для дальнейщей обработки в соответствующие аналоговые или цифровые машины (ВЫХОДЫ 15-17).

Трехкомнонентный вибратор электромагнитного типа состоит из стального якоря 18, закрепленного на круглых пружинных диафрагмах 19, двух пар катущек 20 и 21, служащих для создания вибраций якоря 18 в горизонтальной плоскости, и катущки 22, обеспечивающей колебания якоря 18 но вертикали. Постоянные магниты 23, катущки 20-22 закреплены на разборном корпусе 24. Корпус 24 и якорь 18 изготовлены из магнитомягкого материала. Зонд 1 устанавливается в цанговом зажиме 25. Подключение катущек 20-22 вибратора к генераторам 3 и 4 осуществляется через контакты 26 и 27.

Устройство работает следующим образом.

Движущийся ио объемной траектории зонд 1 помещают в какую-либо точку исследуемой облает и поля, образованного системой электродов модели о. Объемная траектория движения зонда / получается в результате питания вибратора 2 напряжениями от звуковых генераторов и -/ в горизонтальной плоскости частоты а (со сдвигом фаз - между ортогональными направлениями) и в вертикальном

направлении - Q. В этом случае наведенный в цепях электродов модели 6 ток выражается следующим образом:

flW + lliSin&t - /jCosojzf 4- /jS/nQ/ -f ...,

/:-Qo4 Y- + ...

Qoo; Q,Q; R; Ox

,о I

/,1-:: (VowU,- + ... Z; A -:--- Const;

L y

1, + ... .

С помощью селективных усилителей 7 и 5 с синхронными детекторами 9-//, опорные напряжения па которые подаются через фазовращатели 12-14, выделяются гармонические

составляющие наведенного тока. В соответствии с приведенными формулами, амплитуды этих составляющих /i, /2, /3 в первом приблил ении пропорциональны ортогональным комнонентам градиента потенциала исследуемого

поля в точке, относительно которой движется зонд 1 (выходы 15-17). Зонд / с вибратором 2 перемещается в исследуемой области модели 6 с помощью координатора 5.

Предмет изобретения

Устройство для определе}1ия ортогональных

компонент напряженности трехмерного лапласовского поля, содержащее модель, диэлектрический зонд, трехмериый координатор, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач и увеличения быстродействия,

оно содержит слбратор и соединенные с ним по входам два 1;изкочастотных генератора, два селективных усилителя, 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, а выход

второго селективного усилителя подключен через последовательно соединенные третий синхронный детоктор и третий фазовращатель ко второму низкочастотному генератору.

Ри,г 1

IB 27