Устройство для моделирования электромагнитных полей Советский патент 1974 года по МПК G06G7/48 

1

Изобретение относится к области моделирования векторных величин и может быть использовано в авиации, космонавтике и геофизике, где применяется моделирование электромагнитных полей.

Известно устройство для моделирования электромагнитных полей, содержащее взаимно перпендикулярные пары соосных рамок (по типу колец Гельмгольца) и взаимно перпендикулярные плоскостные электроды, запиганные током от генератора через соответствующие цепи задержки и аттенюаторы.

Между электродами расположены приемки-, ки электрической и магнитной составляющих поля и исследуемый объект - вмещающая среда для воссоздания параметров моделируе-. мых горных пород. .Требуемая ориентация вектора напряжеииости магнитного поля в пространстве, образуемом рамками и электродами, достигается вручную с помощью аттенюатора подбором соответствующего соотношения между токами в рамках.

С помощью генератора возможно создание пере.менного вектора магнитного поля, ориентация которого в пространстве определяется уставками аттенюатора и видом сигнала, поступающего с генератора.

Конструкция установки позволяет изменять расположение модели относительно источников поля и приемников. В совокупности с генератором и аттенюатором такое изменение позволяет моделировать распределение поля в более сложных случаях.

Однако с помощью известных устройств невозможно создать электромагнитное поле, изменяющееся по любому заранее заданному закону. Характер изменения поля в объеме рамок определяется выбранным генератором и уставками аттенюатора, а также управлением движения модели относительно источников поля и приемников. Использование электромотора для изменения взаимного расположения модели и источников поля приводит к искажению создаваемого электромагнитного поля из-за появления паразитных полей самого электромотора, а ручное перемещение модели по заранее заданному закону затруднительно, а в ряде случаев вообще невозможно. Цель изобретения - расширить класс решаемых задач путем разработки устройства, которое позволило бы создать в определенном объеме электромагнитное поле, изменяющееся по любому заранее заданному закону. В частности, при исследовании схем компенсации магнитных помех, образуемых полем носителя магнитоэлектрической аппаратуры, а также при исследовании устройств экстремальной навигации по магнитному полю Земли необходимо создать такое электромагнитное поле, которое моделировало бы суммарное магнитное

поле Земли и носителя в процессе его движения.

Для достижения поставленной цели необходимо создать внутри плоскостных электродов такое магнитное поле, которое,.изменялось бы по заданным зависимостям. При этом необходимо ликвидировать в объеме рамок магнитное поле Земли, действующее в месте расположения модели.

Для этого предлагаемое устройство содержит компенсатор, суммарный вычислительный блок, одни из выходов которого подключены к первой паре плоскостных электродов, вторая пара плоскостных электродов соединена с выходом первого сумматора, входы которого подключены соответственно к выходам аттенюаторов и к выходу компенсатора, остальные выходы вычислительного блока соединены со входами первого аттенюатора, входы второго сумматора подключены соответственно к выходу генератора моделирования помех и к первому выходу источника питания, второй выход которого соединен со входом второго аттенюатора.

Такое выполнение устройства для электромагнитного моделирования позволяет изменять поле внутри плоскостных электродов по любому закону, уравнения которого решаются вычислительным блоком.

В то же время искажающее влияние магнитного поля Земли в месте установки модели исключено благодаря применению компенсатора.

Блок-схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Устройство для моделирования включает в себя вычислительный блок 1, решающий систему уравнений в соответствии с заданным законом; три пары взаимно перпендикулярных соосных рамок - плоскостных электродов 2 (или колец Гельмгольца), внутри которых располагаются магниточувствительные датчики исследуемой системы; и регистрирующий блок 3 для записи параметров поля.

Ко входу вычислительного блока 1 через сумматор 4 подключен генератор 5 моделирования помех и источник питания 6, соединенный также через аттенюатор 7 и сумматор 8 с плоскостными электродами 2. Компенсатор 9 подключен к электродам 2 через сумматор 8, на вход которого подсоединен также аттенюатор 10.

Вычислительный блок 1 решает систему уравнений, описывающих магнитное поле Земли и носителя, кинематическую связь между ними, а также динамику движения носителя.

Выходные сигналы вычислителя, фопорцнональные составляющим х, у и z, поступают как непосредственно в рамки 2, так и через аттенюатор 10, где умножаются на индуктивные коэффициенты (а, ,Ь,... k) носителя и сумматор 8. Сигналы вычислительного блока, пропорциональные производным составляющих х, у л Z, также поступают на аттенюатор 10, умножаются в нем на вихревые коэффициенты и

через сумматор 8 подаются на рамки. Аттенюатор 7 имитирует постоянные составляющие магнитного поля носителя. Он получает сигналы от стабилизированного источника питания и передает их в рамки через сумматор 8. Источник питания 6 служит также для формирования постоянных составляющих сигналов (начальных условий моделирования), для чего он соединен с вычислительным блоком через сумматор 4, на который поступают также сигналы с генератора 5, имитирующего случайные составляющие помехи.

Компенсатор 9 формирует сигналы, пропорциональные составляющим магнитного поля Земли вблизи моделирующего устройства, и

подает их на рамки через сумматор 8 с обратным знаком. В результате действие магнитного поля Земли в объеме плоскостных электродов нейтрализуется. В зависимости от требуемой точности роль такого компенсатора выполняет трехкомпонентный магнитометр или стабилизированный источник тока с аттенюатором.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования электромагнитных полей, содержащее взаимно перпендикулярные пары плоскостных электродов, подключенные ко входу регистрирующего блока, генератор моделирования помех, источник питания и аттенюаторы, отл и ча ю щее ся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, оно содержит компенсатор, суммарный вычислительный блок, одни из выходов которого подключены к первой паре плоскостных

электродов, вторая пара плоскостных электродов соединена с выходом первого сумматора, входы которого подключены соответственно к выходам аттенюаторов и к выходу компенсатора, остальные выходы вычислительного блока соединены со входами первого аттенюатора, входы второго сумматора подключены соответственно к выходу генератора моделирования помех и к первому выходу источника питания, второй выход которого соединен со входом

второго аттенюатора.