【中華百科全書●工學●類比計算機】

楊籍富

【中華百科全書●工學●類比計算機】

 

類比計算機，是一種用以求解連續變化物理量問題的裝置，這些物理量可能是長度、溫度、速度、壓力…等。

 

如計算尺、速度表、偏極光計、測面儀…等。

 

但就目前的應用來說，大都指利用電子裝置，以解微分方程式的計算機而言。

 

世界上第一部類比計算機是西元一八七二年由勞德．冠爾文（LoadKelvin）所製造，它是屬於機械式的，用以計算的數量是用軸或齒輪的轉動量或尺類移動量來表示。

 

因受當時技術的限制，準確度不太理想。

 

一九三○年，凡尼瓦．布西（VaunevarBush）發明了轉矩放大器之後，在麻省理工學院完成了一部微分分析儀，性能改善了許多。

 

一九五五年，哈綷（Hartree）更利用轉動輪軸、各種齒輪及不同半徑的圓盤等，搭配製作了一部可以做加、減、乘及積分等的微分機，可以用以求微分方程的解，是一部相當精良、準確的機器，已具備了近代電子式類比計算機的功能。

 

一九五○年代末期，隨著電子技術的進步，各種元件相繼出現，類比計算機也逐步走入電子的領域。

 

電子式的類比計算機中，把連續變化的輸入數值及物理量，經各種感測、轉換器，變成相對應的電壓變化，然後利用電子電路裝置對這些電壓做加、減、乘、積分等運算，以產生代表計算結果的相對應電壓，這輸出的電壓可用以驅動畫筆記錄器，以得到紙面結果或在顯像終端機上繪圖，以便觀察研究。

 

構成電子類比計算機的最主要元件，是運算放大器，它將兩輸入電壓的差額放大成某種比率關係的電流輸出，再促使這種電流流經某種元件，即可產生與原來輸入電壓有關的輸出電壓。

 

由這基本元件可構成加算器、係數器、積分器、正負變換器、乘算機及數、波形產生器等，構成近代類比計算機的分子。

 

再加上配線盤、記錄觀察解答的解指示器及控制計算的控制盤等，即為一部類比計算器。

 

早期的元件都用真空管製作的，體積龐大、消耗能量亦多；

 

後期的設計已改採固態半導體元件，不僅體積大為縮小，消耗能量亦低，價格也便宜了許多。

 

類比計算機大多為特殊用途而設計，不像數位計算機是一種一般用途的機器，因此很少有被複製的。

 

類比計算機的用途非常廣泛，如用於軍事、空氣動力學等方面，以往需要人力計算的地方，採用類比計算機後，不但節省人力，且可得到精確、及時的解。

 

他如，機械振動系統、程序控制、無人飛機、自動控制、系統特性解析與設計、模擬等都是類比計算機應用的範疇。

 

（謝忠健）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=7009