具备教学效果流量数显的自循环明渠实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及实验量测领域，具体涉及一种具备教学效果流量数显的自循环明渠实验装置。
【背景技术】
[0002]水流运动是一种非常复杂的自然现象，对于各种作用力存在的情况和它们发展的规律，至今还没能很好掌握，水工模型试验就是仿照原体实物，按照相似的准则，缩制成模型，根据其所受的主要作用力，进行试验研宄。水工模型试验中，为配合整体枢纽布置或研宄某些二元水流问题，需建置明渠实验槽，借助于明渠实验槽观测水流流态，描绘或摄录实验过程中各种水流现象。
[0003]因此，明渠实验槽作为一实验平台，在工程流体力学和明渠水力学课程实验教学及其相关的科学研宄领域，被广泛运用。其中，专利号为ZL200410053412.8的中国发明专利公开了一种叠梁式自循环明渠实验槽，自发明以来替代了传统的大型明渠实验槽，可以通过模型更换完成明渠有关的各项实验，被广泛用于高校有关水力学实验教学中，效果比较直观。
[0004]该明渠实验槽设计有尾水回流的三角堰量水槽，通过传统三角堰测量流量，但是这需要明渠实验槽保持一定流量较长时间稳定后才能测量，有一定滞后性。随着现代量测技术的发展，其他各行业领域的实验仪器在现代量测技术的创新和应用上已远远领先于流体力学类实验教学仪器。实验仪器仅仅只有传统的测量方法已跟不上时代技术的发展，也不容易激发学生的学习兴趣，因此，传统的实验仪器需要不断创新，比如是否能将流体力学原理与现代量测技术相结合，解决明渠实验槽这类小型教学用实验装置中的小流量实验管低流量的高精度测量问题，这样的理论应用实际会让整套实验装置更具有教学效果。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供了一种具备教学效果流量数显的自循环明渠实验装置，在优选技术方案中，还能在正常的流量测量实验过程中实时调零，是低压差高精度流量仪器。
[0006]一种具备教学效果流量数显的自循环明渠实验装置，包括:
[0007]自循环明渠实验仪，包含有:输水管道，所述的输水管道中的一段为用于产生压差信号的压差式流量信号发生器；
[0008]与所述压差式流量信号发生器连接的压差高端液气转换筒和压差低端液气转换筒，所述的压差高端液气转换筒和压差低端液气转换筒上各设有一个放气嘴，该两个放气嘴外连接有活动密封塞；
[0009]与所述压差高端液气转换筒和压差低端液气转换筒密封连接，用于检测所述压差高端液气转换筒内压缩空气与压差低端液气转换筒内压缩空气的压差的压差传感器；
[0010]与所述压差传感器连接，用于将所述压差传感器检测到的压差信号转换成流量的微电脑数显表。
[0011]本发明具有压差式流量信号发生器，分别连接压差高端与压差低端的独立双筒式液气转换筒、压差传感器及微电脑数显表。微电脑数显表，能实现将输入的信号电压可通过数组拟合的方法，使输出变为相应的流量物理量值数显输出。采用液气转换筒提高了测量精度，是一种低压差高精密的流量测量仪器。
[0012]所述的压差式流量信号发生器为能产生压差信号的流量测量管段。压差式流量信号发生器可以采用文丘里、管嘴、孔板式等百年来写入教科书的几种流体力学测量流量的基本压差式前端测量结构，本发明中的自循环明渠实验仪因为本身实验管道中设计有孔板，因此优选该孔板压差式流量信号发生器。
[0013]作为优选，所述的自循环明渠实验仪还包含有:
[0014]自循环供水箱；
[0015]通过所述输水管道与所述自循环供水箱连通的稳压水箱；
[0016]设置在所述自循环供水箱内并用于向所述稳压水箱供水的电控水泵(优选可用潜水泵)；
[0017]实验水槽，所述的实验水槽的头部侧面与所述稳压水箱连通，所述的实验水槽的尾部内设置有通过旋转轴与所述实验水槽旋转连接的多孔尾门，所述的旋转轴沿所述实验水槽的宽度方向架设在所述实验水槽内，所述的实验水槽的尾部底面设有下水口 ；
[0018]用于承接所述实验水槽的下水口出水的三角堰量水槽，所述的三角堰量水槽内从靠近所述实验水槽的下水口一侧到另一侧依次设有稳水板、三角堰和回水口，所述的回水口与所述自循环供水箱连通。
[0019]所述的自循环明渠实验仪的结构可采用现有技术，如采用申请号为200410053412.8的中国发明专利申请公开的叠梁式自循环明渠实验槽。
[0020]作为优选，所述的压差式流量信号发生器上设有压差高端压力传导管和压差低端压力传导管；
[0021]所述的压差高端液气转换筒上设有与所述压差高端压力传导管连通的进水口 ；
[0022]所述的压差低端液气转换筒上设有与所述压差低端压力传导管连通的进水口。
[0023]进一步优选，所述的压差高端液气转换筒的进水口位于所述压差高端液气转换筒的侧壁底部；
[0024]所述的压差低端液气转换筒的进水口位于所述压差低端液气转换筒的侧壁底部。
[0025]进一步优选，所述的压差高端液气转换筒的放气嘴设置在所述压差高端液气转换筒的侧壁并高于所述的压差高端液气转换筒的进水口；
[0026]所述的压差低端液气转换筒的放气嘴设置在所述压差低端液气转换筒的侧壁并高于所述的压差低端液气转换筒的进水口。
[0027]进一步优选，所述的压差式流量信号发生器所在的输水管道的管段内设有孔板，所述的压差高端压力传导管和压差低端压力传导管位于所述孔板两侧的输水管道上。
[0028]作为优选，所述的压差高端液气转换筒和压差低端液气转换筒上各设有一个气嘴，所述的压差高端液气转换筒的气嘴为所述的压差高端液气转换筒与压差传感器的连接接口，所述的压差低端液气转换筒的气嘴为所述的压差低端液气转换筒与压差传感器的连接接口 ；
[0029]所述的压差高端液气转换筒的气嘴高于所述的压差高端液气转换筒的放气嘴；
[0030]所述的压差低端液气转换筒的气嘴高于所述的压差低端液气转换筒的放气嘴。
[0031]进一步优选，所述的压差高端液气转换筒的放气嘴和所述的压差低端液气转换筒的放气嘴等高。
[0032]进一步优选，所述的具备教学效果流量数显的自循环明渠实验装置，还包括:压差高端电控气阀、压差低端电控气阀以及控制所述压差高端电控气阀和压差低端电控气阀的控制电路；
[0033]所述的压差高端电控气阀串联在所述的压差高端液气转换筒与压差传感器连接之间气路上；所述的压差低端电控气阀串联在所述的压差低端液气转换筒与压差传感器连接之间气路上；
[0034]所述的压差高端电控气阀至少包括三路，所述的压差高端电控气阀的一路与所述压差高端液气转换筒的气嘴连通，所述的压差高端电控气阀的另一路与所述压差传感器第一测量口连接，还有一路与大气导通；
[0035]所述的压差低端电控气阀至少包括三路，所述的压差低端电控气阀的一路与所述压差低端液气转换筒的气嘴连通，所述的压差低端电控气阀的另一路与所述压差传感器第二测量口连接，还有一路与大气导通。
[0036]当压差高端电控气阀和压差低端电控气阀通电时，使得压差传感器的测压端均与大气导通，可实时调零。
[0037]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0038]1、本发明具备教学效果流量数显的自循环明渠实验装置巧妙应用流体力学原理解决明渠实验装置小口径实验管低流量的高精度实时测量问题:设计了双筒式液气转换装置，将流量信号发生器与传感器之间由连通管内的液体直接传递压力的方式，通过液气转换的双筒，转变为气体的介质，将压力传送给传感器，彻底消除了传感器连接通路上的表面张力作用，使小流量的精度可由10%提高到1%，并填补了像明渠实验装置此类小型教学用流体力学实验仪器的高精度数显流量仪空白；
[0039]2、本实验装置因高精密传感器的压力传递介质为空气，因而使传感器压力芯片远离水或腐蚀性工作液体，使得传感器使用寿命大大提高；
[0040]3、本实验装置所配置的孔板压差式流量信号发生器，是近百年来长期写入教课书的传统流体力学