Структурный анализ систем - страница 4

.

Пример 3.6. Измерение температуры

Градусник можно представить веполем (3.9).

В_>1 — объект, температуру которого нужно измерить;

В_>2 — градусник, «переводящий» температуру (тепловое поле П_>1 или П_>тем) в некоторый сигнал (поле П_>2), например, электрический сигнал П_>эл или оптический П_>опт — столб ртути, на который мы смотрим.

Схема (3.9) в данном примере может быть уточнена. Объект, температуру которого нужно измерить В_>1, генерирует поле (тепловое поле) П_>1, воздействующее на вещество В_>2 (градусник), показывающий температуру П_>2. (3.10)

Схемой (3.9) можно представить любой датчик (сенсор), например, для измерения: давления, скорости, перемещения, положения, натяжения, расхода, влажности, уровня, радиоактивности и т. д.

Необходимо обнаружить вещество В_>1>. Для этого к нему присоединяют вещество В_>2, на которое воздействуют полем П^>», и вещество В_>2>видоизменяет его в поле П^>»»_>. Видоизменение поля описано веполем (3.11). Поля П^>»и П^>»» одной и той же природы, они, например, могут отличаться количественно, но могут быть и друге характеристики, например полярность, фаза, цвет и т. д.

Веполем (3.11) можно представить, например, любые электрические измерения: напряжения, тока, мощности, частоты; измеритель информации и т. д.

Пример 3.7. Обнаружение пешехода

Для того чтобы в темное время суток обнаружить и не сбить пешехода (В_>1), к его одежде, обуви или сумке прикрепляют светоотражающий материал (В_>2). Свет фар (П^>») автомобиля отражается от этого материала (В_>2), и шофер видит отраженный свет (П^>»»). Это можно представить веполем (3.12).

Где:

В_>1 — пешеход;

В_>2 — светоотражающий материал;

П^>«_>опт — свет фар (оптическое поле);

П^>««_>опт — отраженный свет (оптическое поле).

Пример 3.8. Бактерии определяют химикат

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали устройство, определяющее конкретный химикат.

В качестве индикатора использовали конкретные бактерии, которые при прикосновении с определенным химическим веществом светятся4.

В качестве живого материала использовали конкретные бактерии, расположенные в воде, находящейся в гидрогеле.

Поддержание жизнедеятельности бактерий осуществляется с помощью жидкой питательной среды, расположенной в гидрогеле5.

Устройство выполнено в виде перчаток или бандажа (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Устройство, определяющее химикат

Существуют следующие виды вепольных структур:

1. невепольная система (3.13), (3.14), (3.15);

2. вепольная система — простой веполь (3.16);

3. комплексный веполь:

— внутренний комплексный веполь (3.20), (2.21);

— внешний комплексный веполь (3.24), (3.25);

— комплексный веполь на внешней среде (3.28), (3.29);

— комплексный веполь на измененной внешней среде (3.32), (3.33);

4. цепной веполь (3.36);

5. двойной веполь (3.40);

6. смешанный (3.43), (3.44).

Система, состоящая из одного элемента: вещества В_>1 или поля П_>1, описанных схемой (3.13), или двух элементов: двух веществ В_>1, В_>2 (3.14); вещества В_>1 и поля П_>1 (3.15), называется невепольной или неполной вепольной системой.

Невепольные системы, как правило, неуправляемые или плохо управляемые.

Невепольные системы для повышения управляемости необходимо сделать вепольными. Это правило можно условно представить в виде (3.16).

Задача 3.1. Снятие коры с древесины

Обычно кору древесины отделяют механически в специальных корообдирочных барабанах или механическими инструментами, например топором. При этом повреждается и сама древесина.

Необходимо предложить способ отделения коры от древесины, который бы не портил древесину.

Разберем эту задачу с позиций вепольного анализа. Имеется древесина и кора. Система невепольная. Она может быть описана схемой (3.17).

Где:

В_>1> — древесина;

В_>2> — кора.

Это не вепольная система ее необходимо достроить до вепольной. Достройка веполя заключается во ведении поля П_>1, воздействующего только на кору в направлении ее отрыва от древесины. В вепольном анализе такое действие осуществляется через посредник, в данном случае через древесину В_>1