CN212933900U

CN212933900U - 可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置

Info

Publication number: CN212933900U
Application number: CN202021279612.6U
Authority: CN
Inventors: 郭育硕; 赵文玉; 林华; 张权海
Original assignee: Guilin University of Technology
Current assignee: Guilin University of Technology
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2021-04-09
Anticipated expiration: 2030-07-02

Abstract

本实用新型公开了可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置。包括：电磁流量计、压力传送器、摄像头、止回阀、电磁阀、带活塞的测压管、自循环供水器、下回水管、可控硅无级调速器、恒压水箱、水泵、管嘴、试验台、水位调节阀、带活塞和翼片的抗冲平板、上回水管、集水箱、触摸屏电脑和PLC控制系统。PLC控制系统控制触摸屏电脑的信号输入与输出、水泵和摄像头的启闭；触摸屏电脑接收PLC控制系统传送的在线监测数据并显示操作界面；摄像头用于电脑观察实验现象，观察一些不便于靠近观察的实验现象并记录相关实验数据。本实用新型能解决仿真模拟实验缺乏真实体验的问题等通过共享远程实验，达到教学目的，实现共享教育理念。

Description

可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置

技术领域

本实用新型涉及教育教学及工业控制技术领域，尤其涉及一种可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置。

背景技术

目前国内各高校给排水科学与工程专业一般需开设相关专业实验，其中包括不可压缩流体恒定流动量定律实验等。现阶段实验设备一般包括水泵、自循环供水器、实验台、可控硅无级调速器、水位调节阀、恒压水箱、管嘴、集水箱、带活塞的测压管、带活塞和翼片的抗冲平板、上回水管等。在水力学实验运行过程中，通过设备上安装的电磁流量计、压力传送器、摄像头得出实验结果数据。

现阶段国内不可压缩流体恒定流动量定律实验装置可归为两种：一是由学生动手进行实验操作。由于实际操作必须根据实验指导书进行操作，要排除各种因素的影响，且实验中不可避免的存在系统误差，为得到准确的实验结果需进行多次实验，但在实际操作中，很难进行多次实验以得到准确的实验结果；且在实际操作中，在记录每一个数据前，需人为观察仪表数值，待其稳定后方可得到有效数据。以上导致购置了实验设备的高校仅能为本地学生提供实验机会，实验资源得不到充分利用，并且本地学生的实验过程存在不方便性、难以得到准确实验数据等缺点，而在缺乏实验条件的地区无法开展相关实验，学生缺乏实际操作机会，无法掌握实验操作能力，得不到切实直观的实验数据。

二是基于互联网的远程虚拟仿真实验方案，主要是采用软件仿真实验平台进行网上仿真或虚拟实验，这种方案的实验现象和数据都是在理想情况下由软件计算得到的，完全由软件来虚拟化实验环境，不具有实验过程中应有的真实性，实验过程固化，不能模拟实际情况中存在的各种干扰因素和误差，实验虽便于了解实验过程，但实验效果难以比拟真实实验，对学生创新能力和发现问题意识的培养不利。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种依托于可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置，解决手动操控不精准、数据记录不及时及一些不便靠近观察的实验现象等问题。

所述可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置包括：电磁流量计、压力传送器、摄像头、止回阀、电磁阀、带活塞的测压管、自循环供水器、下回水管、可控硅无级调速器、恒压水箱、水泵、管嘴、试验台、水位调节阀、带活塞和翼片的抗冲平板、上回水管、集水箱、触摸屏电脑和PLC(可编程逻辑控制器)控制系统。

所述可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置中：集水箱、水位调节阀、恒压水箱均与上回水管、下回水管和水泵连接，开启水泵由电磁阀向恒压水箱注水，待水压稳定后，通过摄像头记录带活塞的测压管的水位高度。由电磁流量计、压力传送器传输信号到 PLC控制系统，记录相关流量及压力。计算出实验相关参数，证明动量定理。试验结束。

所述PLC控制系统控制触摸屏电脑的信号输入与输出、水泵和摄像头的启闭；PLC控制系统采集电磁阀的开度；通过信号线采集压力传送器、电磁流量计的在线监测数据；所述触摸屏电脑用于接收PLC控制系统传送的在线监测数据并显示操作界面，实现触屏控制操作装置；所述摄像头用于电脑观察实验现象，可通过软件控制调节镜头焦距观察一些不便于靠近观察的实验现象并记录相关实验数据。

进一步地，如上所述的可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置，所述带活塞的测压管需记录活塞形心处的水深，此处安装有摄像头；并在上回水管处装电磁流量计，将所测的数据通过采集传输到PLC控制系统，数据反映在电脑触摸屏上，进而由数据验证恒定流动量定理。

有益效果：

本实用新型提供的可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置，依托于不可压缩流体恒定流动量定律实验装置、PLC控制系统、触摸屏电脑及摄像头等相关实验仪器，将手动操作设备、手工记录数据转变为通过电脑精准操作、自动记录数据，提高了实验的效率。

附图说明

图1为本实用新型可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置结构示意图。

图中标记：1-电磁流量计；2-压力传送器；3-摄像头；4-止回阀；5-电磁阀；6-带活塞的测压管；7-自循环供水器；8-下回水管；9-可控硅无级调速器；10-恒压水箱；11-水泵；12- 管嘴；13-试验台；14-水位调节阀；15-带活塞和翼片的抗冲平板；16-上回水管；17-集水箱； 18-触摸屏电脑；19-PLC控制系统。

图2为本实用新型可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

图1为本实用新型可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置结构示意图；如图1所示，用于可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置包括：电磁流量计1、压力传送器2、摄像头3、止回阀4、电磁阀5、带活塞的测压管6、自循环供水器7、下回水管8、可控硅无级调速器9、恒压水箱10、水泵11、管嘴12、试验台13、水位调节阀14、带活塞和翼片的抗冲平板15、上回水管16、集水箱17、触摸屏电脑18和PLC控制系统19。

PLC控制系统19控制触摸屏电脑18的信号输入与输出、水泵11和摄像头3的启闭；PLC 控制系统19采集电磁阀5、压力传送器2和电磁流量计1通过信号线输送的在线监测数据。

在上回水管16、下回水管8上安装有用于实验所需的数据采集装置；在水箱内设置有水位调节阀14来保证集水箱17内为恒压水流。

为了精确测量上回水管16、下回水管8上各项参数，所述回水管路上安装有：电磁阀5、电磁流量计1以及摄像头3来记录相关实验数据。

实验操作平台、计算机测控系统为测试不可压缩流体恒定流动量定律实验装置的过水能力，测量流量Q、活塞形心处的水深等试验参数，打印试验报告，分析实验结果。系统可以完成不可压缩流体恒定流动量定律实验项目。

所述可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置包括放在实验平台架上的箱，水箱内装有水位调节阀来保证水箱内为恒压水流；从水箱底部进水的吸水管，其上装有电磁阀，并通过进水连接机构与水泵进水端相连；从水箱溢流板阻隔部分的底部出水的部分回水管使水通过回水管路回流至水泵，从管段流出的水流通过回水管回流至水泵，其上装有电磁阀；通过PLC控制系统19控制进水(出水)电磁阀调节开度，改变管路中水流流量。

图2为本实用新型可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置结构图；如图2 所示，所述可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置包括：集水箱17、水位调节阀14、恒压水箱10均有上回水管16、下回水管8和水泵11连接，开启水泵11由电磁阀5向恒压水箱10注水，待水压稳定后，通过摄像头3记录带活塞的测压管6的水位高度。由电磁流量计1、压力传送器2传输信号到PLC控制系统19，记录相关流量及压力。计算出实验相关参数，证明动量定理。试验结束。

为了精确测量上回水管16上各项参数，在所述上回水管16上安装有：压力传送器2、电磁阀5、电磁流量计1。

所述压力传送器2安装在上回水管16上，电磁阀5共一个，安装在水泵11出水处，用于实现远程操控水流流动情况；电磁流量计1共一个，安装在上回水管16上，通过信号线收集相关数据。

所述可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置包括放在试验台13上的恒压水箱10、集水箱17；在从上回水管16上装有摄像头3能直观的看到平衡状态下射流现象。

所述数据采集设备包括流量：由上回水管路16上的电磁流量计1测得；压力：由上回水管路16上压力传送器2测得。

所述图像采集设备包括但不限于摄像头，所述摄像头3固定于可电脑控制的的不可压缩流体恒定流动量定律实验平台操作平台支架上，与PLC控制系统19相连，进而与触摸屏电脑 18相连，在电脑上显示及控制(远景或近景)。由于学生远离实验装置，不能去现场观察设备的运行，远端学生可通过摄像头3来观察设备的运行情况及相关实验现象或实验结果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置，其特征在于用于可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置包括：电磁流量计（1）、压力传送器（2）、摄像头(3)、止回阀(4)、电磁阀(5)、带活塞的测压管(6)、自循环供水器(7)、下回水管(8)、可控硅无级调速器(9)、恒压水箱(10)、水泵(11)、管嘴(12)、试验台(13)、水位调节阀(14)、带活塞和翼片的抗冲平板(15)、上回水管(16)、集水箱(17)、触摸屏电脑(18)和PLC控制系统(19)；

所述可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置中：集水箱（17）、水位调节阀（14）、恒压水箱（10）均与上回水管（16）、下回水管（8）和水泵（11）连接，开启水泵（11）由电磁阀（5）向恒压水箱（10）注水，待水压稳定后，通过摄像头（3）记录带活塞的测压管（6）的水位高度；由电磁流量计（1）、压力传送器（2）传输信号到PLC控制系统（19），记录相关流量及压力；

所述带活塞的测压管（6）需记录活塞形心处的水深，此处安装有摄像头（3）；并在上回水管（16）处装电磁流量计（1），将所测的数据通过采集传输到PLC控制系统（19），数据反映在触摸屏电脑（18）上，进而由数据验证恒定流动量定理；所述PLC控制系统（19），控制触摸屏电脑（18）的信号输入与输出、水泵（11）和摄像头（3）的启闭；PLC控制系统（19）采集电磁阀（5）的开度；通过信号线采集压力传送器（2）、电磁流量计（1）、摄像头（3）的在线监测数据；所述触摸屏电脑（18）用于接收PLC控制系统（19）传送的在线监测数据并显示操作界面，实现触屏控制操作装置；所述摄像头（3）用于电脑观察实验现象，通过软件控制调节镜头焦距观察一些不便于靠近观察的实验现象，同时记录一些实时数据；所述电磁流量计（1）在线监测流量并反馈数据至PLC控制系统（19），便于与实验观测所得数据进行误差分析。

2.根据权利要求1所述的可电脑操控的不可压缩流体恒定流动量定律实验装置，其特征在于PLC控制系统（19）控制触摸屏电脑（18）及各数据采集设备。