Устройство для моделирования двухмерных полей

Устройство для моделирования двухмерных полей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕРЬС7ВУ

<и, 566239

Союз Советских

Сваиалистичесмих

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.05.75 (21) 2137959/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.77. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 27.0G.77 (51) М. Кл.т G 06G 7/48

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.333(088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ю. Я. Бабин, В. А. Березов, H. Ф. Демидов и Л. А. Шехтман

Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете им. B. Г. Чернышевского (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВУХМЕРНЫХ

ПОЛЕЙ

Изобретение относится к области математического моделирования и может найти применение в вычислительной технике в виде самостоятельного прибора или в составе аналоговых и аналого-цифровых комплексов, предназначенных для решения широкого круга задач математической физики.

Известно устройство для моделирования двухмерных потенциальных полей, содержащее электростатическую модель с вертикальными электродами, зонд с сосредоточенным зарядом, схему измерения наведенного тока, состоящую из соединенных последовательно блока граничных условий, усилителя наведенного тока и индикатора, координатор и генератор, который используется для возбуждения механических колебаний зонда (1).

В этом устройстве зонд вибрирует в одном направлении, поэтому наведенный ток несет информацию только об одной составляющей градиента потенциала исследуемого поля.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования двухмерных полей, содержащее электростатическую модель, вертикальные и горизонтальные электроды которой соединены с соответствующими входами блока граничных условий, первый выход блока связан с входом усилителя наведенного тока, первый выход которого соединен с входом индикатора потенциала поля, стержневой зонд, координатор, генератор напряжения и индикаторы составляющих градиента потенциала поля (2).

Такое устройство не позволяет моделировать распределенные источники н определять потенциал моделируемого поля. В связи с этим круг задач, решаемых с его помощью, ограничен.

10 Цель изобретения — расширение области применения и повышение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство для моделирования

15 двухмерных полей содержит электромеханический узел вращения зонда, датчик импульсов, два синхронных детектора, сумматор и усилитель емкостного тока, вход которого подключен к второму выходу блока граничных усло20 вий, а выход чсрсз сумматор, подключенный другим входом к выходу генератора напряжения, соединен со стержневым зондом, механически соединенным с электромеханическим узлом вращения зонда, связанным с коорди25 натором и датчиком импульсов,.выходы которого соединены с первыми входами соответствующих синхронных детекторов, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам усилителя наведенного тока, а выхо30 ды соединены с входами соответствующих ин560239

15 дикаторов составляющих градиента потенциала поля.

На чертеже представлена блок-схема устройства для моделирования двухмерных полей.

Устройство содержит узел 1 вращения, на выходном валу которого закреплен стержневой зонд 2 и датчик импульсов 3. Узел вращения вместе с зондом и датчиком импульсов расположены на координаторе 4. Электроды 5 модели через блок 6 граничных условий подключены к усилителю 7 наведенного тока, выход которого соединен с двумя синхронными детекторами 8 и 9, связанными по цепям опорных сигналов с датчиком импульсов 3. Соединенные последовательно зонд 2, модель 5, блок 6 граничных условий, усилитель 10 емкостного тока и сумматор 11 образуют замкнутый контур стабилизации заряда, питаемый от генератора напряжения 12, подключенного к одному из входов сумматора.

Устройство работает следующим образом.

Зонд 2, на который подается переменное напряжение, вращается вокруг исследуемой точки по окружности малого радиуса. При этом на электродах модели 5 наводится ток, в котором содержится информация как о потенциале, так и компонентах градиента потенциала моделируемого поля в данной точке. датчик 3 вырабатывает две последовательности импульсов, фиксирующих моменты пересечения зондом координатных осей ОХ и OY.

Эти импульсы являются опорными напряжениями для синхронных детекторов 8 и 9. С помощью селективного усилителя 7, настроенного на частоту генератора 12, и синхронных детекторов 8 и 9 выделяются и измеряются составляющие наведенного тока индикаторами 13, 14, 15, пропорциональные соответственно потенциалу и компонентам градиента потенциала исследуемого поля.

Блок 6 граничных условий помимо суммирования наведенных токов формирует напряжение, пропорциональное емкостному току, текущему с зонда на электроды модели. Это напряжение через усилитель, 10 подается на один из входов сумматора 11 в противофазе с напряжением генератора 12.

При любом изменении емкости зонд-модель напряжение на выходе сумматора 11 изменяется так, что емкостной ток и заряд на зонде остаются неизменными. Тем самым полностью исключается нежелательное влияние указанной емкости на результаты измерений.

Применение вращающегося стержневого зонда с соответствующей схемой выделения полезного сигнала полностью решает поставленную задачу: потенциал и компоненты поля определяются одновременно. Возбуждение зонда через стабилизирующий контур на порядок повышает точность моделирования по сравнению с известным. Все это создает благоприятные условия для использования предложенного устройства в составе вычислительных комплексов.

Формула изобретения

Устройство для моделирования двухмерных полей, содержащее электростатическую модель, вертикальные и горизонтальные электроды которой соединены с соответствующими входами блока граничных условий, первый выход которого соединен с входом усилителя наведенного тока, первый выход которого соединен с входом индикатора потенциала поля, стержневой зонд, координатор, генератор напряжения и индикаторы составляющих градиента потенциала поля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности моделирования, оно содержит электромеханический узел вращения зонда, датчик импульсов, два синхронных детектора, сумматор и усилитель емкостного тока, вход которого подключен к второму выходу блока граничных условий, а выход через сумматор, подключенный другим входом к выходу генератора напряжения, соединен со стержневым зондом, механически соединенным с электромеханическим узлом вращения зонда, связанным с координатором и датчиком импульсов, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих синхронных детекторов, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам усилителя наведенного тока, а выходы соединены с входами соответствующих индикаторов составляющих градиента потенциала поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Герштейн Г, М. и Федонин Г. К. Моделирующая установка с вибрирующим заряженным зондом для исследования двумерных полей. КТФ, т. 32, 1962, с. 112.

2. Авт. св. Ме 329540, кл. G 06G 7/48, 1971.

560239

Составитель И. Загорбинина

Техред Е. Хмелева

Корректор Н. Аук

Редактор T. Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1379/18 Изд. № 501 Тираж 815 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5