SU1674177A1 - Устройство дл решени нелинейных задач - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к аналоговой и гибридной вычислительной технике и предназначено дл  моделировани  нелинейных дифференциальных уравнений. Цель изобретени  - повышение точности и расширение функциональных возможностей вычислительной техники, за счет учета фазового перехода в узлах RC-сетки при одновременном отображении процесса на экране. Устройство содержит RC-сетку, состо щую из узловых конденсаторов 1 и резисторов, выполненных в виде полупроводникового фоточувствительного сло  3, нанесенного на металловолоконную пластину 4 с металлическими волокнами 5, источник 6 электрической энергии, посто нные резисторы 7, ключи 8, 9, гипотенузную грань призмы 10, точечный источник 14 света, коллирующую линзу 15, проекционные объективы 16, 19, 20, непрозрачное зеркало 21 и ослабитель 22 света. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к аналоговой и гибридной вычислительной технике и предназначено дл  моделировани  нелинейных дифференциальных уравнений.

Цель изобретени  - повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет учета фазового перехода в узлах RC-сетки при одновременном отображении процесса на экране.

На чертеже показана схема устройства дл  решени  нелинейных задач.

Устройство содержит RC-сетку, состо щую из узловых конденсаторов 1, первые обкладки которых соединены с шиной 2 нулевого потенциала, и резисторов, выполненных в виде полупроводникового фоточувствительного сло  3, нанесенного на металловолоконную пластину 4, металлические волокна 5 которой по числу и взаимному расположению соответствуют узлам RC-сетки и соединены с вторыми обкладками конденсаторов 1. К граничным узлам RC- сетки подключены выходы блока задани  граничных и начальных условий, который выполнен в виде источников 6 электрической энергии, посто нных резисторов 7 и попарно последовательно соединенных ключей 8 и 9. При этом общие точки соединени  ключей 8 и 9 подключены к соответствующим граничным узлам RC-сетки и через посто нные резисторы 7 к шине 2 нулевого потенциала. Один из полюсов источника б соединен с шиной 2. Свободные клеммы ключей 8 и 9 подключены параллельно к источнику 6. Источники б могут быть выполнены регулируемыми, а их общее число может соответствовать количеству граничных узлов RC-сетки.

Параллельно фоточувствительному слою 3 с зазором расположена гипотенуз- на  грань призмы 10 полного внутреннего отражени  (ППВО). Вершина пр мого угла призмы 10 имеет срез 11 параллельно ее гипотенузной грани, на которой последовательно размещены прозрачные электропровод щий слой 12, соединенный с шиной 2,. и деформируемый слой 13.

Оптическа  система состоит из последовательно размещенных на оптической оси точечного источника 14 света, коллими- рующей линзы 15, призмы 10, проекционного объектива 16, светоделител  17, экрана 18, проекционных объективов 19 и 20, непрозрачного зеркала 21 и ослабител  22 света. При этом фоточувствительный слой 3 оптически св зан через призму 10с ослабителем 22 света. Светоделитель 17 размещен в передних фокальных плоскост х второго 20 и третьего 19 проекционных объективов, а задн   фокальна  плоскость первого проекционного объектива 16 смещена относительно светоделител  17 на рассто ние ± 0,001 - 0,03 его фокусного рассто ни . Резистивные. свойства RC-сетки определ ютс  толщиной и материалом фоточувствительного сло  3, в качестве которого может быть использован, например, селе- нид кадми  толщиной 100 мкм.

Материал прозрачного деформируемого сло  13 может быть различным по своей природе, например гелеобразным, желатиновым, термопластическим и другим , используемым в системах записи и оптического воспроизведени  информации.

Толщина деформируемого сло  13 должна быть не менее рассто ни  между сменными металлическими волокнами 5, что исключает нелинейные искажени  рельефа деформируемого сло  13 от воздействи  жесткой

подложки призмы 10. При этом минимальна  величина зазора между фоточувствительным слоем 3 и свободной поверхностью деформируемого сло  13 определ етс  максимальной высотой рельефа (пор дка 5% от

толщины сло  13), а максимальна  величина зазора определ етс  чувствительностью сло  13 к управл ющему напр жению.

Устройство дл  решени  нелинейных задач работает следующим образом.

Посредством источников 6 электрической энергии, посто нных резисторов 7 и ключей 8 и 9 задаютс  начальные и граничные услови  решаемой задачи. В результате происходит соответствующее

перераспределение потенциалов на конденсаторах 1 и металлических волокнах 5 пластины 4. При этом под действием элект- рического пол  между металлическими волокнами 5 и прозрачным

электропровод щим слоем 12 на поверхность раздела фоточувствительный слой - воздух натекают электрические зар ды, величина которых определ етс  значением напр жени  на конденсаторах 1. В результате эффекта электрострикции, возникающего под действием электрического пол , на свободной поверхности деформируемого сло  13 образуетс  геометрический рельеф, который пропорционален квадрату напр женности электрического пол :

AV/V AE2,

где A V/V - относительна  объемна  деформаци ;

А - посто нна  электрострикции;

Е - напр женность электрического пол .

Световой поток источника 14 проходит через призму 10 и в результате геометрического рельефа на поверхности деформируемого сло  13 претерпевает фазовую модул цию . Объектив 16 преобразует фазовую модул цию в амплитудную. При этом  ркость и знак контраста получаемого изображени  при исходной  ркости, прин той за единицу , определ ют по формуле

р 1 ± д п с k0; где/э-  ркость изображени ;

(5 - смещение задней фокальной плоскости проекционного объектива 16 относительно светоделител  17;

п - разность коэффициентов преломлени  материала деформируемого сло  и воздуха;

с - глубина рельефа деформируемого сло ;

k0 - коэффициент пропорциональности, завис щий от пространственного периода рельефа.

Знак контраста изображени  определ етс  знаком отклонени  д , при изоб- ражение отсутствует. Объектив 16 перемещают так, чтобы плоскость светоделител  17 находилась в пределах +(0,001 - 0,03)F от задней фокальной плоскости объектива 16 (F - фокусное рассто ние объектива 16). Использование значений смещени  д 0.03F нецелесообразно из-за ухудшени  резкости изображени  вследствие увеличени  вли ни  дефокусировки. Нижн   граница(5 0,001Р прин та с учетом глубины рельефа деформируемого сло  13 и реальных фокусных рассто ний проекционных объективов. При смещении задней фокальной плоскости объектива 16 по ходу лучей на +(0,001 - 0,03)F относительно светоделител  17 изображение визуализирузт- с  в виде темных п тен на светлом фоне, при - (0,001 - 0,03)F - в виде светлых точек на темном фоне.

Проекционный объектив 20 с помощью зеркала 21 и ослабител  22 света через призму 10 проецирует в натуральную величину изображение поверхности деформируемого сло  13 на фоточувствительный слой 3 и тем самым образует оптическую обратную св зь. При этом объектив 20 обеспечивает точное сопр жение изображени  деформируемого сло  13 с пространственным расположением металлических волокон 5.

Проводимость фоточувствительного сло  3 измен етс  пропорционально уровню его освещенности. При этом размещение объектива 16 в положение, соответствующее +(0,001 - 0,03)F, уменьшает проводимость фоточувствительного сло  3 и тем самым увеличивает посто нную времени разр да (зар да) элементов RC-сетки,

т.е. с увеличением амплитуды напр жени  на металлических волокнах 5 происходит увеличение сопротивлени  узлов RC-сетки. При размещении объектива 16 в положение, соответствующее -(0,001 - 0,03)F, проекци  изображени  рельефа сло  13 увеличивает проводимость фоточувствительного сло  3 и тем самым уменьшает посто нную времени разр да (зар да) элементов RC-сетки. Коэф0 фициент усилени  обратной оптической св зи, т.е. изменени  уровн  освещенности проекции деформируемого сло  13 на фоточувствительный слой 3, регулируетс  осла5 бителем 22 света.

Одновременно с процессом решени  нелинейных задач происходит визуализаци  этого процесса на экране 18, что обеспечивает проекционный объектив 19.

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  решени  нелинейных задач, содержащее RC-сетку, состо щую из резисторов и узловых конденсаторов, пер5 вые обкладки которых соединены с шиной нулевого потенциала, и блок задани  граничных и начальных условий, выходы которого подключены к соответствующим узлам RC-сетки, отличающеес  тем. что, с

   0 цепью повышени  точности и расширени  функциональных возможностей зэ счет учета фагового перехода в узлах RC-сетки при одновременном отображении процесса на экране, в него введены металлосолокон5 на  пластина и последовательно размещенные на оптической оси точечный источник света, коллимирующа  линча, призма полного внутреннего отражени , вершина пр - мого угла которой срезана параллельно

   0 гипотенузной грани, первый проекционный объектив, светоделитель, второй проекционный объектив, непрозрачное зеркало и ослабитель света, а также размещенные за светоделителем третий проекционный обь5 ектив и экран, причем на гипотенузной грани призмы полного внутреннего отражени  последовательно размещены прозрачные электропровод щий и деформируемый слои, резисторы выполнены в виде полупро0 водникового фоточувствительного сло , нанесенного на металловолоконную пластину, металлические волокна которой по числу и расположению соответствуют узлам RC-сетки и соединены с вторыми обкладками соот5 ветствующих узловых конденсаторов, при этом прозрачный электропровод щий слой соединен с шиной нулевого поп енциала, полупроводниковый фоточувствительный слой размещен параллельно гипотенузной грачи призмы полного внутреннего отражени  и оптически св зан через призму с

   716741778

   ослабителем света, светоделитель резне-опционного объектива смещена относищен в передних фокальных плоскост х вто-тельно светоделител  на рассто ние

   рого и третьего проекционных объективов,± 0,001 - 0,03 фокусного рассто ни  объека задн   фокальна  плоскость первого про-тива.