Пристрій відтворення зон нестійкості коливальної системи зі змінними параметрами

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано в системах автоматики, радиоэлектроники и других областях техники для визуализации зон неустойчивости колебательной системы. Известно устройство, использующее явление параметрического возбуждения колебаний в контуре с переменными реактивными параметрами, выполняющее вычислительные операции. Простейший элемент вычислительной системы - параметрический генератор (параметром) содержит два магнитных сердечника с обмотками накачки, соединенными последовательно и согласно подключенными к генератору накачки и источнику смещения, вторичные обмотки, соединенные последовательно и встречно, образуют резонансный контур, в котором возбуждаются субгармонические колебания (Параметроны // Сб. статей. Пер. с англ. - М.: ИИЛ, 1962. - С.14, фиг.1). Такой параметрон может отображать решение уравнения Матье в виде колебаний в соответствующей зоны неустойчивости. Стационарные колебания в параметроне будут происходить при равенстве энергий потерь в контуре и вносимой. Устойчивые и неустойчивые зоны определяются уравнением Матье (Крохин В.В. Элементы радиоэлектронных устройств СВЧ. - М.: Сов. радио, 1964. С.25) вида где - расстройка контура, 2w n - собственная частота контура, w - частота накачки; коэффициент глубины модуляции параметра реактивности, Lmax и Lmin максимальное и минимальное значения реактивного параметра. Характеристические показатели и m уравнения Матье, определяют устойчивые и неустойчивые зоны, диаграмма которых приведена на фиг.1 (Крохин В.В., рис.1.1, с.26). На этой диаграмме заштрихованные зоны соответствуют неустойчивым режимам. Наиболее близким техническим решением является решающий блок аналогового процессора (А.с. СССР №1667414, опубл. 30.07.91), содержащий параметрический зонный генератор, выполненный на двух магнитных сердечниках с обмотками накачки и управления, соединёнными последовательно и согласно, обмотки накачки подключены к генератору накачки, обмотки управления - к источнику подмагничивания, в цепи накачки и управления включены масштабирующие резисторы, которые одним выводом подсоединены к общей шине с резонансными обмотками, соединенными последовательно и встречно, резонансные обмотки зашунтированы из последовательно соединенных конденсатора и масштабирующего резистора, усилители и индикатор. Аналитическое исследование процессов в высших зонах неустойчивости вызывает большие трудности и значительные затраты времени. Устройство воспроизведения (визуализации) зон неустойчивости позволяет улучшить не только оперативность исследований, но и позволит осуществить измерения и контроль соответствующих характеристик и параметров колебательных систем. Данные устройства не воспроизводят зоны неустойчивости, а характеристические показатели используются только для аналитического исследования колебательных систем с переменными параметрами. В основу изобретения поставлена задача повысить оперативность исследований и расширить функциональные возможности устройства путем воспроизведения зон неустойчивости колебательной системы с переменными параметрами. Такой технический результат достигается тем, что устройство воспроизведения зон неустойчивости колебательной системы с переменными параметрами, содержащее параметрический зонный генератор, выполненный на двух магнитных сердечниках с обмотками накачки и управления, соединенными и последовательно и согласно, обмотки накачки подключены к источнику накачки, обмотки управления - к источнику подмагничивания, в цепи накачки и управления включены масштабирующие резисторы, которые одним выводом подсоединены к общей шине, с резонансными обмотками, соединенными последовательно и встречно, резонансные обмотки зашунтированы цепочкой последовательно соединенных конденсатора и масштабирующего резистора, усилители и индикатор, отличающееся тем, что введены логарифмический усилитель, амплитудный детектор, блок синхронизации и блоки формирования пилообразного напряжения, причем один выход блока синхронизации через первый блок формирования пилообразного напряжения подключен ко входу генератора качающейся частоты источника накачки и через усилитель напряжения горизонтального отклонения луча к горизонтальному входу индикатора, выход генератора качающейся частоты подключен к одному входу усилителя мощности источника накачки, второй выход блока синхронизации через второй блок формирования пилообразного напряжения подключен через усилитель вертикального отклонения луча к вертикальному входу индикатора и ко второму входу усилителя мощности генератора накачки, выход последнего подключен к обмоткам накачки, выход резонансных обмоток через логарифмический усилитель, амплитудный детектор и усилитель яркости луча подключены к входу модулятора индикатора. На фиг.1 приведена диаграмма зон неустойчивости; на фиг.2 - функциональная схема устройства воспроизведения зон неустойчивости колебательной системы с переменными параметрами. Устройство воспроизведения зон неустойчивости содержит параметрический зонный генератор 1, выполненный на двух магнитных 2, 3 сердечниках с обмотками накачки 4, управления 5, обмотки накачки 4 подключены к источнику накачки 6, управление 5 - к источнику подмагничивания 7, в цепи накачки и управления включены масштабирующие резисторы 8, 9, резонансные обмотки 10 зашунтированы цепочкой последовательно соединенных конденсатора 11 и масштабирующего резистора 12, один выход блока 13 синхронизации через первый блок 14 формирования пилообразного напряжения подключен к входу генератора 15 качающейся частоты источника накачки 6 и через усилитель 16 напряжения горизонтального отклонения луча к горизонтальному входу индикатора 17, выход генератор 15 качающей частоты подключен к одному входу усилителя 18 мощности источника накачки 6, второй выход блока 13 синхронизации через второй блок 19 формирования пилообразного напряжения подключен через усилитель 20 вертикального отклонения луча к вертикальному входу индикатора 17 и ко второму входу усилителя 18 мощности источника накачки 6, выход последнего подключен к обмоткам 4 накачки, выход резонансных обмоток 10 через логарифмический усилитель 21, амплитудный детектор 22 и усилитель 23 яркости луча подключены к входу модулятора индикатора 17. Устройство работает следующим образом. С помощью источника накачки 6, блока 13 синхронизации, источника подмагничивания 7 и масштабирующих резисторов 8, 9, 12 устанавливают режим работы параметрического зонного генератора 1 согласно начальных условий. Первый блок 14 формирования пилообразного напряжения управляет частотой генератора 15 качающей частоты и одновременно с помощью усилителя 16 горизонтального отклонения луча перемещает электронный луч индикатора 17 по горизонтали. Это соответствует движению по координате (фиг.1). Второй блок 19 формирования пилообразного напряжения управляет амплитудой выходного сигнала источника накачки 6 (усилитель мощности 18) и одновременно с помощью усилителя 20 вертикального отклонения луча перемещает электронный луч индикатора 17 по вертикали. Это соответствует увеличению коэффициента модуляции m (фиг.1). Блок 13 синхронизации управляет первым 14 и вторым 19 блоками формирования пилообразного напряжения таким образом, что на экране индикатора 17 формируется растр. Сигнал с параметрического зонного генератора 1 усиливается логарифмическим усилителем 21, детектируется амплитудным детектором 22 с помощью усилителя 23 яркости луча управляет яркостью луча индикатора 17. Координата точки растра по горизонтали соответствует мгновенной частоте сигнала источника накачки 6, поступающего в параметрический зонный генератор 1 и пропорциональна величине расстройки . Координата точки растра по вертикали соответствует амплитуде сигнала источника накачки 6, поступающего в параметрический зонный генератор 1, которая пропорциональная коэффициенту модуляции m. Яркость точки растра определяет одновременное наличие и амплитуду сигнала с параметрического зонного генератора 1. Таким образом на экране индикатора 17 формируется изображение зон неустойчивости (фиг.1) для выбранного режима работы колебательной системы с переменными параметрами.