Устройство для моделирования теплофизических свойств нетермостабильных материалов

2) Авторы изобретения И. Великий и Л. И, Гутенм есский ордена Трудового Красного Знамен политехнический институтЯ МОДЕЛИ РМОСТАБ ОИзобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и можетбыть использовано для решения одногоиз подклассов обратных задач, связанных с моделированием теплофизических свойств нетермостабильных материалов.Известны устройства для решения об ратных задач теории поля, содержащие сеточную модель, блок памяти, выполненный на конденсаторах, коммутатор, делитель напряжения; выдающий ряд напряжений, соответствующих температуре внутри тела в отдельные моменты времени,блок сравнения, интегратор, источникэталонного напряжения, управляемые ста. билизаторы, служащие для преобразования напряжения в ток, втекающий в граничную точку сеточной модели, т. е. вконечном итоге для моделирования.коэффициента теплоотдачи Ц .Известное устройство дает возможность решать обратные задачи, связанные с определением по известному температурному полю коэффициента теплоотдачи,АНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХНИХ МАТЕРИАЛОВ и не позволяет решать обратные задачи,связанные с определением по известномутемпературному полю коэффициентов тейпо-проводности и удельной теплоемкости,Наиболее близким по технической суш, ности к изобретению является устройс 1 во, содержащее соединенные последовательно резисторы, общий вывод которыхчерез конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала, блок сравнения, выход которого через коммутатор соединен.с блоком памяти, генератор эталонныхнапряжений, первый выход которого подключен к первому входу блока сравнения121,Ввиду того, что нанесение кривых распределения температуры в известном устройстве при работе с подвижными токосъемными контактами осушествляется вручную, то возникает неизбежная операторская ошибка. Кроме того, работа уст- ройства основана на реализации явной конечно-разностной схемы. Это усложняет :,процесс решения, так как возникает допоп5473 70нительное ограяйчение ча выбор интервалов в пространстве и времени, требующеепостоянного контроля.Целью настоящего изобретения является повышение точности моделирования.Указанная цель достигается тем, что .- в известное устройство введены дополнительные резисторы и дополнительныйконцейСатор," развязывающий усилитель,источник зарядного тока, двухпозиционный ключ, цва однопозиционных ключа,блок управления и широтно-импульсныемодуляторы, первые входы которых подключены к соответствующим выходамблока управления, вход которого подключен к выходу блока памяти, а вторыевхоцы широтно-импульсных модуляторовподключены к выходам генератора эталон,ных напряжений, выходы широтно-импульсных модулаторов соединены соответственно с управляющими входами однопозици онных и цвухпозиционного ключей, подвижный контакт двухпозиционного ключа соединен с одним, выводом дополнительного конденсатора, другой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, замыкающий неподвижный контактдвухпозиционного ключа, соединен с ис-точнйком зарядного токаа размыкающийнепбцвижный контакт подключен к другому выводу конденсаторе и через развязывающий усилитель с вторым входомблока сравнения а замыкающие контакты,однопозиционных ключей подключены пайаллельно соответствующим резисторам,крайний вывод каждого из которых черезсоответствующий дополнительный резистор подключен к соответствующемувыходу генератора эталонных напряжейий,На чертеже представлена блок-схемаустройства,Устройство содержит генератор 1"- эталохйь 1 х напряжений, резисторы 2 и 3ЯС цепи, развязывающий усилитель 4,блок 5 сравнения, коммутатор 6, блок7 памяти, блок 8 управления, широтноимпульсные модуляторы 9 11, однопозиционные ключи 12 и 13, дополнительные резисторы 14, цвухпозиционныЖключ 15; дополнительный конденсатор 16,конденсатор 1 7, источник 18 зарядноготока,Устройство работает следующим образом.Генератор 1 эталонных напряжений вырабатывает эталонные напряжения цлительностью Т рещ, соответствующие экспериментально полученному нестационарномуполю. При подаче на резисторы,2 и 3соответствующих эталонных напряженийна конденсаторе 1 7 возникает напряжение 0 (Ф, ), в общем случае не равноеэталонному напряжению О . Напряжение О 6) через развязывающий усилитель 4 с высоким входным сопротивлением и единичным коэффициентом переца 1 О. чи подается на вход блока 5 сравнения;на его другой вход поступает эталонноенапряжение Оэ М,Полученный с выхода блока 5 сравнения сигнал ошибки15, ДОЦ=О (М-ОМ ЫО,тАЗ.поступает на в входов коммутатора 6.Входы коммутатора последовательно подключаются к си налу ошибки на время20трравное я,= -иС каждого выхода коммутатора снимаетсясигнал ошибки аОМ)М (и-мд,гам;гце И=1,2,;,1 и, который поступает на вход блока 7 памяти интегрирующего типа. Выходные напряжения блока 7 памяти воздействуют на входы блока 8 управления, который вырабатывает два периодических высокочастотных управляющих напряжения ступенчатой формы, одно из которыхявляется общим для всех дополнительных резисторов, а другое - цля дополнительного конденсатора. Эти напряжения поступают на входы соответствующих широтно-импульсных модуляторов 9 - Я 1, На вторые входы широтно-импульсных модуляторов 9 - 1 1 с генератора 1 эталонных найряжений поступают эталонные напряжения, в функции от которых происходит изменение параметров схемы.Выходные широтно-модулированные импульсы модуляторов 9 - 11 производят коммутацию оцнопозиционных ключей12 и 13, подключенных параллельно дополнительным резисторам 14, и двухпозиционного ключа 15, переключающего дополнительный конденсатор 16 между конденсатором 1 7 и выходом источника 18 зарядного тока, который поддерживает потенциал конденсатора 16 на уровне потенциала конденсатора 1 7 и позволяет избежать явления перезаряда При этом эквивалентные параметрыДчЯС - цепи определяются выражением(2) Положение фронтов каждой ступени периодически управляющих напряжений определяет длительность коммутирующих импульсов , а, следовательно, и экви- валентные параметры резисторов и кон денсаторов, расчитываемые по формуле (2), а амплитуды ступеней - соответствующие им напряжения.Применение замкнутой системы авто.матической подстройки параметров модели позволило повысить точность процесса . моделирования теплофизических свойствнетермостабильных материалов.. импульсов;9 - период следования коммутирующих импульсов,Изменение эквивалентных параметровсхемы приводит к изменению напряжения0(М, а, следовательно, и сигнала ошибки ДО(+).На следующем периоде подачиэталон-15ных напряжений происходит изменение выходных напряжений блока 7 памятй корректировка управляющих напряжений, выдаваемых блоком 8, изменение скважности коммутирующих импульсов, выра 26батываемых широтно-импульсными модуляторами 9 - 11. В результате эквивалентные параметры схемы изменяютсяв сторону уменьшения ошибки Ь 09:).При работе замкнутой системы авто-матической подстройки параметров цейи,корректировка периодических ступенчатык "управляющих напряжений блока 8 происходит до тех пор, пока не выполнитсяравенство Ь О Ю = О формула изобретения Устройство для моделирования теплофиэических, свойств нетермостабильных материалов, содержащее последовательно соединенные резисторы, общий выводкоторых через конденсатор соединен сшиной нулевого потенциала, блок сравнения, выход которого через коммутаторсоединен с блоком памяти, генераторэталонных напряжений, первый выход которого подключен.к первому входу блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностимоделирования, в него введены дополни, тельные резисторы и дополнительныйконденсатор, раэвяэывающий усилитель,источник зарядного тока, двухпозиционный ключ, два однопозиционных ключа,блок управления и широтно-импульсныемодуляторы, первые входы которых под.ключены к соответствующим выходамблока управления, вход которогойодключен к выходу блока памяти, а вторыевходы широтно-импульсных модуляторовподключены к выходам генератора эталонных напряжений, выходы широтноимпульсных модуляторов соединены соответственно с управляющими.входами соответствующих однопозиционйых и двухпоэиционных ключей, подвижный контактгавухпозиционного ключа соединен с од.ним выводом дополнительного конденсато: ра, другой вывод, которого соединен с: Фяной нулевого потенциала, замыкающиййеподвижный контакт двухпозиционногозмоча соединен с источником зарядноготока, а размыкающий неподвижный контакт подключен к другому выводу кон, денсатора и через развязывающий усилитель со вторым входом блока сравнения .а замыкающие контакты однопоэиционныхключей подключены параллельно соответствующим резисторам, крайний выводкаждого из которых через соответствующий дополнительный резистор подключенк соответствующему выходу генератораэталонных напряжений.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМц 459782, кл. б 06 6 7/48, 1975.2. Авторское свидетельство СССРМ 428407, кл. Я 06 б 7/47, 1974705473 Составитель И, ЛебедевРедактор Б, Герцен ТехредЛ, Алферова КорДемчик За иал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 8033/53 Т ЦНИИПИ Го по делам 3035, Москва, ираж 780арственного зобретений и -35, Раушска Подписное омитета СССР крыт ий набд. 4/5