Устройство для моделирования теплофизических свойств нетермостабильных материалов Советский патент 1979 года по МПК G06G7/48 

...,;

изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для решения одного из подклассов обратных задач, связанных с моделированием теплофизических свойств нетермостабильных материалов.

Известны устройства для решения обратных задач теории поля, содержащие сеточную модель, блок памяти, выполненный на конденсаторах, коммутатор, делитель напряжения, выдающий ряд напряжений, соответствующих температуре внутри тела в отдельные моменты времени, блок сравнения, интегратор, источник эталоннога напряжения, управляемые стабилизаторы, служащие для преобразования напряжения в ток, втекающий в граничную точку сеточной модели, т.е. в конечном итоге для моделирования коэффициента теплоотдачи 1.

Известное устройство дает возможность рещать обратные задачи, связанные с определением ifio известному температурному полю коэффициента теплоотдачи.

И не позволяет решать обратные задачи, связанные с определением по известному температурному полю коэффициентов тетиопроводности и удельной теплоемкости.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее соединенные последовательно резисторы, общий вьгеод которых через конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, блок сравнения, выход которого через коммутатор соединен с блоком памяти, генератор эталонных напряжений, первый выход которого подключен к первому входу блока сравнения 2.. .

Ввиду того, что нанесение кривых распределения температуры в известном устройстве при работе с подвижными токосъемными контактами осуществляется вручную, то возникает неизбежная операторская ошибка. Кроме того, работа устройства основана на реализации явной конечно-разностной схемы. Это усложняет |процесс решения, так как возникает допоп- . 37 нительное ограниченне на выбор интервалов в простракстае и времени, требующе посгояннбго кр гроля. Целью настоящего изобретения являет ся повышение точности моделирования. Указанная цель достигается тем, что : в известное устройбУво введены дополнительные резисторы и дополнительный й&Жёнс1т6 р, |5азвязь1ва1бщий УсйНитёль, источник зарядного тока, двухпозиционный ключ два однопоэиционных ключа, блок управления и широтно-импульсные модуляторы, первые входь которых подключены к соответствующим выходам блокауправления, вход которого подклю к вьхходу блока памяти, а вторые входы широтно-импульсных модуляторов подключены к выходам генератора эталон |НЫх напряжений, выходы широтно-«мпуу1Ь- сных модуляторов соединены соответстве но с управляющими входами однопозиционньпс и двухпозиционного ключей, подви;жный контакт двухпозиционного ключа соединен с одним, выводом дополнительного конденсатора, другой вьгоод которого соединен с шиной нулевого потейцйала, замыкающий неподвижный контакт двухпозиционного ключа, соединен с исТбЩШдЙ зарядного тока, а размыкающий нёйбдвкжный контакт подключен к другому выводу конденсатора и через развязывающий усилитель с вторым Входом блока Сравнения, а замыкающие контакты .однопскзиаионньгх ключей подключены па- п&лдепъпо соответствующим резисторам, вывод каждого из которых через ссиэтй1етствующйй дополнительный резистор подключен к соответствующему выходу генератора эталонных напряжений. На чертеже представлена блок-схема устройства. f Л-. -.-,.т.-.у. -....,..- ---- -- : - .- --Г . --::.---,.- -.--...- -...-, .- - - .-. . Устройсгво содержит генератор 1 ЭТаяШнМх напряжений, резисторы 2 и 3 RC - цепи, развязьгоающий усилитель 4, блок 5 сравнения, коммутатор б, блок 7 памяти, блок 8 управления, широтноимпульсные модуляторы 9 - 11, однопозиционные ключи 12 и 13, дополнительные резисторы 14, двухпозиционный( ключ 15, Т1Ьполнйтёльный конденсатор 16 конденсатор 17, источник 18 зарядного тока. Устройство работает следующим образом. . Генератор 1 эт&лонных напряжений вы 5Т ЬТалонньге напряжения длител костью Т реш - соответствующие экспери., -j:--; :.-/4ii9 3 ментально полученному нестационарному полю. При подаче на резисторы и 3 соответствующих эталонных нагфяжений Hia конденсаторе 17 возникает напряжение и {t- ), в общем случае не равное эталонному напряжению Ugtb). Напряжение и (t) через развязывающий усилитель 4 с высоким входным сопротивле- нием и единичным коэффициентом передачи подается на вход блока 5 сравнения; на его другой вход поступает эталонное напряжение Ug CtX Полученный с выхода блока S сравнения сигнал ошибки , AU -I UgCtl-UCtX ,ТрешЗ.. поступает на п входов коммутатора 6. Входы коммутатора последовательно подключаются к сигналу ошибки на время I рвш t равноеAt -г- С каждого выхода коммутатора снимается сигнал ошибки ли (t),te («-il&t, плЪЗу где h 1,2,...,И1. который nocTyhaeT навход блока 7 памяти интегрирующего типа. Выходные напряжения блока 7 памяти Воздействуют на входы блока 8 управления, который вырабатывает два периодических высокочастотных управляющих напряжения ступенчатой формы, одно из которых является общим для всех дополнительных резисторов, а другое - для дополнительного конденсатора. Эти напряжения поступают на входы соответствующих широтно-импульсных модуляторов 9 - il. На вторые входы ширЬтно-импульсных модуляторов 9 - 11 с генератора 1 эталонных напряжений поступают эталонные напряжения, в функции от которых происходит изменение параметров схемы. Выходные широгно-модулированные импульсы модуляторов 9-11 производят коммутацию однопозиционных ключей / 12 и 13, подключенных параллельно дополнительным резисторам 14, и двухпозиционного ключа 15, переключающего дополнительный конденсатор 16 между конденсатором 17 и выходом источника 18 зарядного тока, который поддерживает потенциал- конценсатора 16 на уровне потенциала конденсатора 17 и позволяет избежать явления перезаряда. При этом эквивалентные параметры /Sk,TlC - цепи определяются выражением ... (2) e/Ao-vAI-t где АО - некоммутируемый элемент; f(, - коммутируемый элемент; .Т - длительность коммутирующих импульсов; -. 0 - периов следования коммутирую щих импульсов. Изменение эквивалентных параметров схемы приводит к изменению напряжения U(-t) , а, следовательно, и сигнала оши ки ли(ь). -о. На следующем периоде подачи эт/аяон ных напряжений происходит изменение вы ходных напряжений блока 7 памяти, корректировка управляющих напряжений, выдаваемых блоком 8, изменение скважности коммутирующих импульсов, вьфабатываемых широтно-импульсными модуляторами 9 11. В результате эквивалентные параметры схемы изменяются в сторону уменьщения ошибки Л О (t). При работе замкнутой системы авто матической подстройки параметров цепи, корректировка периодических ступбнча-гьп управляющих напряжений блока 8 проиб- ходит до тех nqp, пока не вьгаоянится равенство OПоложение фронтов каждой ступени периодически управляющих напряжений определяет длительность коммутирующих импульсов С , а, следовательно, и эквивалентные параметры резисторов иконденсаторов, расчитываемые по формуле (2), а амплитуды ступеней - соответст- вующие им напряжения. Применение замкнутой системы автоматической подстройки параметров модели позволило повысить точность процесс моделирования теплофизИческих свойств нётермостабильных материалов. Формула изобретения Устройство для моделирования тепло- физических, свойств нётермостабильных материалов, содержащее последов атель- но соединенные резисторы, общий вывод которых через конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, блок сравнения, выход которого через коммутатор соединен с блоком памяти, генератор эталонных напряжений, первый выход которого подключен, к первому входу блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности моделирования, в него введены дополнительные резисторы и дополнительный конденсатор, развязывающий усилитель, источник зарядного тока, двухпозиционный ключ, два однопозииисжньтх ключа, блок управления и широтно-импульсные модуляторы,- первые входы которых подключены к соответствующим выходам блока управления, вход которого подключен к выходу блока памяти, а вторые входы широтно-«мпульсных модуляторов подключены к вьЬсодам генерат а эталонных напряжений, выходы широтно- импульсных модуляторов соединены соответственно с управляющими/входами соответствующих однопозиционных и двухпозиционных ключей, подвижный контакт двухпозициежного ключа соединен с од- «им выводом дополнительного конденсатора, другой вывод котсфого соединен с йдаиой нулевого потенциала, замыкающий ЙЭродвижный контакт двухпозиционного ключа соединен с Источником зарядного тока, а размыкающий неподвижный контакт подключен к другому вьтоду конденсатора и через развязывающий усилитель со вторым входом блока сравнения,, а замыкающие контакты однопозиционных кл1рчей подключены параллельно соответствующим резисторам, крайний вывод каждого из которых через соответствукэщий дополнительный резистор подключен к соответствующему выходу генератора эталонных напряжений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N«459782, кл. G 06 G 7/48, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 428407, кл. Q 06 G 7/47, 1974 (прототип).