Устройство для моделирования трехмерных полей Советский патент 1980 года по МПК G06G7/48 

(54) УСТЮЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕХМЕШЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к области математического моделирования и может найти применение в вычислительной т-ехнике в виде самостоятельного прибора или в составе аналоговых и аналого-цифровых комплексов, предназначенных для решения широкого круга задач физики и техники. Известно устройство для моделирования трехмерных полей, содержашее координатор, зонд, узел механических колебаний зонда, блок граничных условий, усилитель наведенного тока и индикатор 1. В указанное устройстве зонд колеблется только в одном направлений, при зтом, наведенный ток несет информацию лишь об одной составляющей градиента потенциала моделируемого поля, т.е. не позволяет определять одновременно три компоненты исследуемого поля и потенциал. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для модели рования трехмерных полей, содержашее модель диэлектрический зонд, координатор, вибратор и соединенные с ним по входам два низкочастотных генератора, два селективных усилителя. ко входам которых подключена модель, три синхронных детектора и три фазоврашателя, причем выход первого селективного усилителя подключен ко входам двух, синхронных детекторов, каждый из которых соединен с соответствующим фазоврашателем, выходы которых подключены к первому низкочастотному генератору, выход второго селективного усилителя подключен через последовательно соединенные третий синхронный детектор и третий фазовращатель ко второму низкочастотному генератору 2. В этом устройстве зонд колеблется одновременно в трех взаимно ортогональных направлениях. При этом наведенный ток несет информацию о трех составляющих градиента потенциала моделируемого поля. Однако данное устройство не позволяет определять потенциал поля. В связи с этим круг задач, решаемых с его помошью, ограничен. Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем одновременного определения потенциала 37 и ортогональных компонент напряженности трехмерного поля. Поставленная цель достигается тем, что в устройстзо для моделирования трехмерных полей,содержащее координатор, соединенный с блоком механических колебаний, соединенным с зондом, блок задания граничных условий, первый выход которого подключен к входу первого усилителя тока, первый, второй и третий выходы которого соединень с первыми входами синхронных детекторов соответственно выходы которых подключены ко входам соответствующих индикаторов, электроды модели соединены со входами блока задания граничных условий, введены генератор, второй усилитель тока, сумматор, индикатор потенциала и датчики положения зонда, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих синхронных детекторов. Второй выход блока задания граничных условий через второй усилитель тока подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора, выход сумматора - к зон ду, входы датчиков положения зонда соединены с выходами блока механических колебаний а четвертый выход первого усилителя тока подключен к входу индикатора потенциале. На чертеже представлена блок-схема устройства для моделирования трехмерных полей. Устройство содержит координатор 1, соединенный с блоком 3 механических колебаний (зонда), расположенным на координаторе 1, блок 4 задания граничных условий, соединенны с.моделью 5 и первым усилителем 6 тока, выход которого подключен к первым входам синхронных детекторов 7, 8, 9, выходами подСоединенных к индикаторам 10, И, 12, а такж генератор 13, сумматор 14, второй усилитель 15 тока, индикатор 16 потенциала и датчики 17, 18, 19 положения зонда. Выход сумматора 14, первый вход которого соединен с выходом генератора 13, а второй вход через усилитель 15 тока подключен к выходу 4 задания гранич ных условий, соединен с зондом 2. Индикатор 16 потенциала соединен с выходом усилителя 6 тока, а выход каждого из датчиков положения зонда, входы которых связаны с блоком 3 механических колебаяий, подключены ко вторым входам синхронных детекторов 7, 8, 9. Зонд 2 выполнен в виде металлического шарика, размеры которого значительно меньше размеров модели. Датчики 17, 18, 19 положения зонда расположены в блоке механических колебаний. Они представляют собой, например, герметичные контакты (герконы). управляемы полем постоянного магнита, закрепленного на подвижной части блока механических колебаний, жестко связанной с зондом. Работает устройство следующим образом. Зонд 2, на который подается переменное напряжение, вращается вокруг «сследуемой точки поля по окружности малого радиуса и одновременно колеблется перпендикулярно к плоскости вращения. При этом на электродах модели 5 наводится ток, в котором содержится информация как о потенциале, так и об ортогональных компонентах градиента потенциала моделируемого поля в данной точке. Датчики 17, 18, 19 положения зонда вырабатывают последовательность импульсов, фиксирующих моменты пересечения зондом координатных осей 0, OV , 02. Эти импульсы являются опорными напряжениями для синхронных детекторов 7, 8, 9. С помощью усилителя 6 тока, настроенного на, частоту генератора 13, и С1шхронных детекторов 7, 8, 9 выделяются и измеряются составляющие наведенного тока индикаторами, 10, 11, 12, 16, пропорциональные соответственно ортогональным компонентам градиента потенциала и потенциалу исследуемого поля. Блок 4 задания граничных условий помимо . суммирования наведенных токов формирует напряжение, пропорциональное емкостному току, текущему с зонда 2 на электроды модели 5. Это напряжение через усилитель 15 тока подается на вход сумматора 14 в противофазе с напряжением генератора 13, подключенного ко входу сумматора 14. При любом изменении емкости зонд-модель напряжение на выходе сумматора 14 изменяется так, что емкостный ток и заряд на зонде 2 остаются неизменными. Тем самым исключается Нежелательное влияние указанной емкости на результаты измерений. Применение такого устройства, позволит расширить класс решаемых задач физики и техники и сократить проектирование и разработки новых приборов, что даст положительный экономический эффект. Формула изобретения Устройство для моделирования трехмерных полей, содержащее координатор, соединенный с блоком механических колебаний, соединенным с зондом, блок задания граничных условий, первый выход которого подключен к входу первого усилителя тока, .первый, второй и третий выходы которого соединены с первыми входами синхронных Детекторов соответственно, выходы которых подключаю. ко входам соответствующих индикаторов, электроды модели соединены со входами блока задания граничных УСЛОВИЙ, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного определения потенцщала и ортогональных компонент напряженности поля, в него введены генератор, второй усилитель тока, сумматор, индикатор погенциала и датчики положения зонда, выходы которых соединеиы со вторыми входами соответствующих синхронных детекторов, второй выход блока задания граничных условий через второй усилитель тока подключен к первому 5 входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора, выход сумматора подключен к зонду, входы датчиков положения зонда соединены с выходами блока механических колебаний, четвертый выход первого усилителя 10 тока подключен к входу индикат ч а потенциала.

Источники информации, принять1е во внимание при зкспертизе

1 Всесоюзной конференции по аналоговой и вычислительной технике. М., 1963.

2.Авторское свидетельство СССР ГГ 329540, кл. G 06 G 7/48, 1970 (прототип)