Устройство для решения нелинейных задач

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1674177 А 66 7(4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛИвой и предйных изоК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский институт радиотехэлектроники и автоматики(56) Авторское свидетельство СССРМ 972526, кл. 6 06 6 7/48, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ННЕЙНЫХ ЗАДАЧ(57) Изобретение относится к аналогогибридной вычислительной технике иназначено для моделирования нелиндифференциальных уравнений. Цель бретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей вычислительной техники за счет учета фазового перехода в узлах ВС-сетки при одновременном отображении процесса на экране, Устройство содержит ВС-сетку, состоящую из узловых конденсаторов 1 и резисторов, выполненных в виде полупроводникового фоточувствительного слоя 3, нанесенного на металловолоконную пластину 4 с металлическими волокнами 5, источники 6 электрической энергии, постоянные резисторы 7, ключи 8 и 9, гипотенузную грань призмы 10, точечный источник 14 света, коллирующую линзу 15, проекционные обьективы 16, 19 и 20, непрозрачное зеркало 21 и ослабитель 22 света. 1 ил,Изобретение относится к аналоговой игибридной вычислительной технике и предназначено для моделирования нелинейныхдифференциальных уравнений,Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет учета фазового перехода вузлах ВС-сетки при одновременном отображении процесса на экране,На чертеже показана схема устройствадля решения нелинейных задач,Устройство содержит ЯС-сетку, состоя, ,щую из узловых конденсаторов 1, первыеобкладки которых соединены с шиной 2 нулевого потенциала, и резисторов, выполненных в виде полупроводниковогофоточувствительного слоя 3, нанесенногона металловолоконную пластину 4, металлические волокна 5 которой по числу и взаимному расположению соответствуют узламВС-сетки и соединены с вторыми обкладками конденсаторов 1. К граничным узлам ЙСсетки подключены выходы блока заданияграничных и начальных условий, которыйвыполнен в виде источников 6 электрической энергии, постоянных резисторов 7 ипопарно последовательно соединенныхключей 8 и 9. При этом общие точки соединения ключей 8 и 9 подключены к соответствующим граничным узлам ЯС-сетки ичерез постоянные резисторы 7 к шине 2нулевого потенциала. Один из полюсов источника 6 соединен с шиной 2. Свободныеклеммы ключей 8 и 9 подключены параллельно к источнику 6, Источники 6 могутбыть выполнены регулируемыми, а их общее число может соответствовать количеству граничных узлов ВС-сетки,Параллельно фоточувствительномуслою 3 с зазором расположена гипотенузная грань призмы 10 полного внутреннегоотражения (ППВО), Вершина прямого углапризмы 10 имеет срез 11 параллельно еегипотенузной грани, на которой последовательно размещены прозрачные электропроводящий слой 12, соединенный с шиной 2,.и деформируемый слой 13,Оптическая система состоит иэ последовательно размещенных на оптическойоси точечного источника 14 света, коллимирующей линзы 15, призмы 10, проекционного объектива 16, светоделителя 17, экрана18, проекционных объективов 19 и 20, непрозрачного зеркала 21 и ослабителя 22света. При этом фоточувствительный слой 3оптически связан через призму 10 с ослабителем 22 света. Светоделитель 17 размещенв передних фокальных плоскостях второго20 и третьего 19 проекционных объективов,а задняя фокальная плоскость первого проекционного объектива 16 смещена относительно светоделителя 17 на расстояние+ 0,001 - 0,03 его фокусного расстояния,Реэистивные свойства ВС-сетки опре 5 деляются толщиной и материалом фоточувствительного слоя 3, в качестве которогоможет быть использован, например, селенид кадмия толщиной 100 мкм.Материал прозрачного деформируе 10 мого слоя 13 может быть различным посвоей природе, например гелеобразным,желатиновым, термопластическим и другим, используемым в системах записи и оптического воспроизведения информации.15 Толщина деформируемого слоя 13 должнабыть не менее расстояния между сменнымиметаллическими волокнами 5, что исключает нелинейные искажения рельефа деформируемого слоя 13 от воздействия жесткой20 подложки призмы 10. При этом минимальная величина зазора между фоточувствительным слоем 3 и свободной поверхностьюдеформируемого слоя 13 определяется максимальной высотой рельефа (порядка 5, от25 толщины слоя 13), а максимальная величиназазора определяется чувствительностьюслоя 13 к управляющему напряжению,Устройство для решения нелинейныхзадач работает следующим образом.30 Посредством источников 6 электрической энергии, постоянных резисторов 7 иключей 8 и 9 задаются начальные и граничные условия решаемой задачи. В результате и роисходит соответствующее35 перераспределение потенциалов на конденсаторах 1 и металлических волокнах 5пластины 4. При этом под действием электрического поля между металлическими волокнами 5 и прозрачным40 электропроводящим слоем 12 на поверхность раздела фоточувствительный слой -воздух натекают электрические заряды, величина которых определяется значениемнапряжения на конденсаторах 1. В резуль 45 тате эффекта электрострикции, возникающего под действием электрического поля,на свободной поверхности деформируемогослоя 13 образуется геометрический рельеф,который пропорционален квадрату напря 50 женности электрического поля:Ьчlч= АР,где Ь Ч/Ч - относительная объемная деформация;А - постоянная злектрострикции;Е - напряженность электрического поля,Световой поток источника 14 проходитчерез призму 10 и в результате геометрического рельефа на поверхности деформируе 16741775 1015 20 25ЗО ных обьективов. При смещении задней фокальной плоскости объектива 16 по ходу лучей на +(0,001 - 0,03)Г относительно светоделителя 17 изображение визуализирует; ся в виде темных пятен на светлом фоне,при - (0,001 - 0,03)Р - в аиде светлых точек на темном фоне,Проекционный объектив 20 с помощью зеркала 21 и ослабителя 22 света через призму 10 проецирует в натуральную величину изображение поверхности деформируемого слоя 13 на фоточувствительный слой 3 и тем самым образует оптическую обратную связь. При этом объектив 20 обеспечивает точное сопряжение изображениядеформируемого слоя 13 с пространственным расположением металлических волокон 5.Проводимость фоточувствительного слоя 3 изменяется пропорционально уровню его освещенности. При этом размещение объектива 16 в положение, соответствующее+(0,001 - 0,03)Р, умен ьшает проводимость фоточувствительного слоя 3 и тем самым увеличивает постоянную времени разряда (заряда) элементов ВС-сетки,35404550 мого слоя 13 и ретерпевает фазовую модуляцию, Объектив 16 преобразует фазовую модуляцию в амплитудную. При этом яркость и знак контраста получаемого изображения при исходной яркости, принятой за единицу, определяют по формулер = 1+дпсЬ.,гдер- яркость изображения;д - смещение задней фокальной плоскости проекционного объектива 16 относительно светоделителя 17;и - разность коэффициентов преломления материала деформируемого слоя и воэ-,духа;с - глубина рельефа деформируемого слоя;10 - коэффициент пропорциональности, зависящий от пространственного периода рельефа.Знак контраста изображения определяется знаком отклонения д, при д = 0 изображение отсутствует, Объектив 16 перемещают так, чтобы плоскость светоделителя 17 находилась в пределах +(0,001 - 0,03)Г от задней фокальной плоскости объектива 16 (Г - фокусное расстояние объектива 16). Использование значений смещения дО,ОЗР нецелесообразно из-эаухудшения резкости изображения вследствие увеличения влияния дефокусировки. Нижняя граница д= 0,001 Р принята с учетом глубины рельефа деформируемого слоя 13 и реальных фокусных расстояний проекционт,е, с увеличением амплитуды напряжения на металлических волокнах 5 происходит увеличение сопротивления узлов ВС-сетки, При размещении объектива 16 в положение, соответствующее -(0,001 - 0,03)Р, проекция изображения рельефа слоя 13 увеличивает проводимость фоточувствительного слоя 3 и тем самым уменьшает постоянную времени разряда (заряда) элементов ВС-сетки. Коэффициент усиления обратной оптической связи, т.е. изменения уровня освещенности проекции деформируемого слоя 13 на фоточувствительный слой 3, регулируется ослабителем 22 света.Одновременно с процессом решения нелинейных задач происходит визуализация этого процесса на экране 18, что обеспечивает проекционный обьектив 19. Формула изобретения Устройство для решения нелинейных задач, содержащее ВС-сетку, состоящую из резисторов и узловых конденсаторов, первые обкладки которых соединены с шиной нулевого потенциала, и блок задания граничных и начальных условий, выходы которого подключены к соответствующим узлам ВС сетки, отл и чаю ще ес я тем,что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей эа счет учета фазового перехода в узлах ВС-сетки при одновременном . отображении процесса на экране, в него введены металловолоконная пластина и последовательно размещенные на оптической оси точечный источник света, коллимирующая линза, призма полного внутреннего отражения, вершина прямо.о угла которой срезана параллельно гипотенузной грани, первый проекционный объектив, светоделитель, второй проекциснный обьектив, непрозрачное зеркало и ослабитель света, а также размещенные эа светодедителем третий проекционный обьектив и экран, причем на гипотенуэной грани призмы полного внутреннего отражения последовательно размещены прозрачные электропроводящий и деформируемый слои, резисторы выполнены в виде полупроводникового фоточувствительного слоя, нанесенного на металловолоконную пластину, металлические волокна которой по числу и расположению соответствуют узлам ВС-сетки и соединены с вторыми обкладками соответствующих узловых конденсаторов, при этом прозрачный электропроводящий слой соединен с шиной нулевого потенциала, полупроводниковый фоточувствительный слой размещен параллельно гипотенузной грани призмы полного внутреннего отражения и оптически связан через призму с1674177 Составитель Г,ЗелинскийТехред М.Моргентал Корректор М.Демчик Редактор А,Лежнина Закаэ 2925 Тираж 370 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ослабителем света, светоделитель размещен в передних фокальных плоскостях второго и третьего проекционных объективов, а эадняя фокальная плоскость первого проекционного объектива смещена относительно светоделителя на расстояние й 0,001 - 0,03 фокусного расстояния объектива.