Устройство для моделирования трехмерных полей

Союз Советск Социалистических Республик(51) явл 0 7/48 6 0 соединением заявкиМ4 Гасударственный комитет СССР ао делам изооретений и открытий23)Приоритет о 30.09.80. Бюллетен Опублико 81.333 088 ысания 30.09.80 ования та опу 72) Авторы язобретени. А. Березов, Н. Ф, Демидов, А. П. Кленов А. Шехтман Научно-исследовательскии институт механики и физики при Саратовском ордена Трудового Красного Знамени осударственном университете им. Н. Г. Чернышевског(71) Заявит УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРО ТРЕХМЕРНЫХ ПОЛЕЙ ко входам которых подключена модель, трисинхронных детектора и три фазовращателя,причем выход первого селективного усилителяподключен ко входам двух синхронных детекторов, каждый из которых соединен с соответствующим фазовращателем, выходы которыхподключены к первому низкочастотному генератору, выход второго селективного усилителяподключен через последовательно соединенныетретий синхронный детектор и третий фазовра.щатель ко второму низкочастотному генератору 21, В этом устройстве зонд колеблетсяодновременно в трех взаимно ортогональныхнаправлениях, При этом наведенный ток несетинформацию о трех составляющих градиентапотенциала моделируемого поля.Однако да определять п круг задач, р чен. Цель предлние функциопутем однов Изобретение относится к области математического моделирования и может найти приме.некие в вычислительной технике в виде самостоятельного прибора или в составе аналоговых и аналого-цифровых комплексов, предназначенных для решения широкого кругазадач физики и техники,Известно устройство для моделированиятрехмерных полей, содержащее координатор,зонд, узел механических колебаний зонда, блокграничных условий, усилитель наведенногоютока и индикатор 11. В указанном устройствезонд колеблется только в одном направлении,при этом наведенный ток несет информациюлишь об одной составляющей градиента потен 15циала моделируемого поля, т,е. не позволяетопределять одновременно три компонентыисследуемого поля и потенциал.Наиболее близким техническим решениемк изобретению является устройство для моделирования трехмерных полей, содержащее модель,диэлектрический зонд, координатор, вибратори соединенные с ним по входам два низкочас 1тотных генератора, два селективных усилителя,нное устроиство не позволяет енциал поля. В связи с этим шаемых с его помощью, ограни. агаемого изобретения - расшире. нальных возможностей устройства еменного определения потенциала767787и ортогональных компонент напряженности трехмерного поля.Поставленная цель достигается тем, что в 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 1 О входами синхронных детекторов соответственно, выходы которых подключены ко входам соответствующих индикаторов, электроды модели соединены со входами блока задания граничных условий, введены генератор, второй усили. тель 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 потенциала.На чертеже представлена блок-схема устрой. ства для моделирования трехмерных полей.Устройство содержит координатор 1, соединенный с блоком 3 механических колебаний (зонда), расположенным на координаторе 1, блок 4 задания граничных условий, соединенный с моделью 5 и первым усилителем 6 тока, выход которого подключен к первым входам синхронных детекторов 7, 89, выходами подСоединенных к индикаторам 10, 11, 12, а также генератор 13, сумматор 14, второй усилитель 15 тока, индикатор 16 потенциала и датчики 17, 18, 19 положения зонда, Выход сумматора 4 14, первый вход которого соединен с выходом генератора 13, а второй вход через усилитель 15 тока подключен к выходу 4 задания граничных 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 колебаний, подключены ко вторым входам синхронных детекторов 7, 8, 9, Зонд 2 выполнен в виде металлического50 шарика, размеры которого значительно меньше размеров модели, Датчики 17, 18, 19 положе. ния зонда расположены в блоке механических колебаний. Они представляют собой, например, герметичные контакты (герконы), управляемые55 полем постоянного магнита, закрепленного на подвижной части блока механических коле. баний, жестко связанной с зондом.Работает устройство следующим образом,4Зонд 2, на который подается переменное напряжение, вращается вокруг исследуемой точкиполя по окружности малого радиуса и одно.временно колеблется перпендикулярно к плос.кости вращения. Прн этом на электродах модели 5 наводится ток, в котором содержитсяинформация как о потенциале, так и об ортогональных компонентах градиента потенциаламоделируемого поля в данной точке, Датчики 17, 18, 19 положения зонда вырабатываютпоследовательность импульсов, фиксирующихмоменты пересечения зондом координатныхосей ОХ, ОЧ, ОЕ. Эти импульсы являютсяопорными напряжениями для синхронных детекторов 7, 8, 9, С помощью усилителя 6 то.ка, настроенного на частоту генератора 13, исинхронных детекторов 7, 8, 9 выделяются иизмеряются составляющие наведенного токаиндикаторами, 10, 11, 12, 16, пропорциональные соответственно ортогональным компонентамградиента 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 снапряжением генератора 13, подключенногоко входу сумматора 14. При любом измененииемкости зонд-модель напряжение на выходесумматора 14 изменяется так, что емкостныйток и заряд на зонде 2 остаются неизменными.Тем самым исключается нежелательное влияниеуказанной емкости на результаты измерений,Применение такого устройства. позволитрасширить. класс решаемых задач физики итехники и сократить проектирование и разработки новых приборов, что даст положительныйэкономический эффект,Формула изобретенияУстройство 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 подключены ко входам соответствующих индикаторов, электроды модели соединены со входами блока задания граничныхусловий, отличающееся тем,Очто, с целью расширения функциональных воз. можностей путем одновременного определения потенщала и ортогональных компонеит напряженности поля, в него введены генератор, вто. рой усилитель тока, сумматор, индикатор по767787 СоставитТехред Редактор И. Грузов ректор И Му тко ПодписноеСР Тираж 751 НИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж - 35, Раушаказ 7197(4 омитетаоткрытииская наб 4/ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная тенциала н датчики положения зонда, выходы которых соединены со вторыми входамисоответствующих синхронных детекторов, второйвыход блока задания граничных условий черезвторой усилитель тока подключен к первомувходу сумматора, второй вход которого соединенс выходом генератора, выход сумматора иодключеи к зонду, входы датчиков положения зонда соединены с выходами блока механическихколебаний, четвертый выход первого усилителя 10тока подключен к входу индикатора потенциала,ЬИсточникй информации,принятые во внимание при экспертизе1. Герштейн Г, М., Пронин В, Л Седин В. А.,Федонин Г. К. Аналоговая установка для.решения трехмерного уравнения Лапласа методомнаведенного тока, В сб. "Тезисы докладов на1 Всесоюзной конференции по аналоговой ивычислительной технике", М 1963. 2. Авторское свидетельство СССР Ие 329540,кл. 6 06 6 7/48; 1970 (прототип).