Устройство для определения ортогональных компонент напряженности трехмерного лапласовского поля

Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 091970 ( 1410077 18-24)с присоединением заявкиМ, Кл, С 06 д 7/4 Комитет по деламаобретеиий и открытийпри Совете Мииистров Приоритет ДК 681,333 публцковано 09.1.1972. Бюллетень Лв 7 ата опубликования описания 21.1.1972 АвторизобретенияЗаявитель П. Прони Научи прсследовательскнн институт механики н физикиСаратовском государственном университете СТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРТОГОНАЛЬНЪХ КОМПОНЕНТ НАПРЯЖЕННОСТИ ТРЕХМЕРНОГО ЛАПЛАСОВСКОГО ПОЛЯИзобретение относится к области математического моделирования и может быть использовано для ввода данных об объемном поле в аналоговые (АВМ) и цифровые (ЭЦВМ) вычислительные машины, 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 АВМ 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 наведенного 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 моделпруощей среды. С принципиальной точки зрения быстродействие этого метода практически не ограничено.В известных устройствах, реализующих метод электростатической индукции, определяются характеристики трехмерного лапласовского поля путем применения пролетцого и ворирующего зоцдов,Однако с помощью этих устройств можнополучить данные либо о потенциале, либо об5 одной из компонент напряженности моделируемого поля. Это не позволяет использоватьизвестные устройства метода электростатической индукции для непосредственного сопряжения с АВМ и ЭЦВМ при автоматическом10 вычислении и построении траекторий заряженных частиц или силовых и эквцпотенцидльныхлиний поля.Целью изобретения является ооеспечешеодновременного определешя ортогон альных15 компонент напряженности треххер ного поля и,тем самым, ускорение процесса моделировдя, получение решения в виде траекторныхкривых или линий поля, облегчающих и упрощающих анализ результатов ц ддльнеишие20 этапы решения,Эта цель достигается зд счет примененияспецального вибраторд, которыц обеспс цвдет движение заряженного зонда по объемнойтраектории, являющейся суперпозиццей гар 25 монических перемещений с разными частотами или фазами. Прц движении такого заряженного зонда относительно электродов модели во вцешшгх цепях их протекает дведенцый ток, содержащий полную циформдцию о30 моделируемом поле в ооласти движения зои 329540да. Получение нужных характеристик поля из общего сигнала обеспечивается выделением гармонических составляющих наведенного тока с помощью усилителей с частотной и фазовои сслекциями.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг, 2 - трехкомпопентнгяй вибратор, об:ций вид.Устройство содержит заряженный зонд 1, колебания которого в трех взаимно-ортогональных направлениях создаются трехкомпонентным виоратором 2 и низкочастотными генераторами 8 и 4 синусоидальных колебаний. Вибратор 2 вместе с зондом 1 закреплены на трехмерном координаторе 5, обеспечивающем возможность помещения зонда в любую точку исследуемой области модели б, на электроды которои заданы необходимые граничные условия, К электродам модели 6 подключены селективные усилители 7 и 8 с синхронными детекторами 9 - 11, оОедспечивагощими вместе с сразовращателями 12 - 14 выделение из общего сигнала информации о компонентах градиента потенциала исследуемого поля, поступающей для дальнейшей обраоотки в соответствующие аналоговые или цифровыс машины (выходы 15 - 17),Ррехкомпонентный вибратор электромагнитного типа состоит из стального якоря 18, закрепленного на круглых пружинных диафрагмах 19, двух пар катушек 20 и 21, служащих для создания вибраций якоря 18 в горизо - тальной плоскости, и катушки 22, обеспечивающей колебания якоря 18 по вертикали. Постоянные магниты 28, катушки 20 - 22 закреплены на разборном корпусе 24. Корпус 24 и якорь 18 изготовлены из магнитомягкого материала. Зонд 1 устанавливается в цанговом зажиме 25. Подключение катушек 20 - 22 вибратора к генераторам 8 и 1 осуществляется через контакты 2 б и 27,Устройство работает следующим образом.,цвижущийся по объемной траектории зонд 1 помещают в какую-лиоо точку исследуемой области поля, образованного системой электродов модели о. Объемная траектория движения зонда 1 получается в результате питания вибратора 2 напряжениями от звуковых генераторов 8 и 1 в горизонтальной плоскости частоты в (со сдвигом фаз -между ортого 2нальными направлениями) и в вертикальномнаправлении - с, В этом случае наведенныйв цепях электродов модели б ток выражаетсяследующим образом;1(1) + 1,5 иа 1 - 1,Соза 1+ 1,%пав+где 1 =-Оо 1 - +ддхГ дд1. р 2 -+ду1 ю - Юод Л + Яо"; Я Ф 1 х; 10 Л; Л. Соим; 15С помощью селективных усилителей 7 и 8 ссинхронными детекторами 9 - 11, опорные напряжения на которые подаются через фазовращателн 12 - 14, выделяются гармонические 20 составляющие наведенного тока. В соответствии с приведенными формулами, амплитуды этих составляющих 1 г, 1 1 з в первом приближении пропорцио альпы ортогональным компонентам градиента потенциала исследуемого 25 поля в точке, относительно которой движетсязонд 1 (выходы 15 - 17). Зонд 1 с вибратором 2 перемещается в исследуемой области модели б с помощью координатора 5,30 Предмет изобретения Устройство для определения ортогональных З 5 компонент напряженности трехмерного лапласовского поля, содержащее модель, диэлектрический зонд, трехмерный координатор, от,гичаюигееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задачи увеличения быстродействия, 40 оно содержит виоратор и соединенные с нимпо входам два пи:исочастотных генератора, два селектиеных у;илителя, ко входам которых подключен модель, три синхронных детектора и три фазовращателя, причем выход пер вого селективпого усилителя подключен ковходам двух синхронных детекторов, каждый из которых соединен с соответствующим фазовращателем, выходы которых подключены к первому низкочастотному генератору, а выход 50 второго селектив усилителя подключен через последовательно соединенные третий синхронный детектор и третий фазовращатель ко второму низкочастотному генератору.1 Составитель Е. ТимохинаТехред 3. Таранеик едактор техинаКорректор Е. УсоваЗаказ 1006/15 Изд.45 Тираж 448 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5ппография, пр. Сапунова,