可电脑操控的伯努利方程验证实验装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及工业控制技术领域，尤其涉及可电脑操控的伯努利方程验证实验装置。


背景技术：

[0002]
目前国内各高校给排水科学与工程专业一般需开设水力学相关专业实验，其中包括伯努利方程验证实验等。现阶段水力学实验设备一般包括自循环供水器、进水管路、可控硅无级调速器、恒压水箱、溢流板、稳水孔板、伯努利方程验证实验管段、测压计、滑尺、多管压差计、流量调节阀、回水管路等。在水泵运行过程中，通过设备上安装的测压计、压力变送器、电磁流量计等得出实验结果数据。
[0003]
现阶段国内伯努利方程验证实验平台可归为两种：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；还有一些实验现象不便于近距离观察的实验现象。
[0004]
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。


技术实现要素：

[0005]
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伯努利方程验证实验装置，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。
[0006]
所述可电脑操控的伯努利方程验证实验装置包括：可电脑操控的变频泵、实验台、循环供水水箱、溢流板、稳水孔板、恒压水箱、可电脑操控的电磁阀、止回阀、摄像头、压力变送器、电磁流量计、触摸屏电脑和plc控制系统。
[0007]
在循环供水水箱的进水口与出水口之间通过可电脑操控的变频泵连通有进水管路，在恒压水箱下部的出水口与循环供水水箱顶部的进水口之间连通有回水管路，同时水流经实验管路后会通过止回阀流回循环供水水箱；实验管路上8 个测点装有压力变送器，1个测点装有电磁流量计；所述plc控制系统可以控制可电脑操控的电磁阀启闭或调节开度，结合plc控制系统后的压力变送器和电磁流量计可以自动动监测相关数据；所述摄像头用于实时在电脑中远程监控实验的真实运行情况；所述触摸屏电脑与plc控制系统连接，用于显示和实施plc 控制系统相关的软控制、数据存储及程序载体、摄像头调用。
[0008]
进一步地，如上所述的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，所述进水管路上安装有：可电脑操控的变频泵、可电脑操控的电磁阀；在伯努利方程验证实验管段上安装
有：电磁流量计、压力变送器。
[0009]
所述进可电脑操控的电磁阀通过plc控制系统控制其开启度来调节流量。
[0010]
所述压力变送器安装在不同实验断面的伯努利方程验证实验管段。
[0011]
所述压力变送器用于在线监测测压计中的压差数据。
[0012]
所述电磁流量计在线监测流量并反馈数据至plc控制系统，便于与实验观测所得数据进行误差分析。
[0013]
进一步地，如上所述的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，其特征在于，包括plc控制系统控制触摸屏电脑、各数据采集设备及摄像头。
[0014]
所述plc控制系统控制触摸屏电脑的信号输入与输出、变频泵和摄像头的启闭；plc控制系统采集进水电磁阀、出水电磁阀的开度；通过信号线采集压力变送器、电磁流量计等的在线监测数据。
[0015]
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。
[0016]
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。
[0017]
进一步地，如上所述的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，包括1条所述进水管路，进水管路的出水通过变频泵经过进水管汇入循环供水水箱。
[0018]
进一步地，如上所述的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，其特征在于，所述回水管路上安装有：可电脑操控的电磁阀、止回阀、电磁流量计。
[0019]
进一步地，如上所述的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，所述实验管路上共有9个测点，8个测点上安装有压力变送器、1个测点上安装电磁流量计；把所测的数据通过采集传输到plc控制系统，数据反映在触摸屏电脑上，进而由数据验证伯努利方程。
[0020]
有益效果：
[0021]
本实用新型提供的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，依托于伯努利方程验证实验装置、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、自动记录数据等，提高了实验的效率。
附图说明
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图1为本实用新型可电脑操控的伯努利方程验证实验装置结构示意图。
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图中标记：1-可电脑操控的变频泵；2-实验台；3-循环供水水箱；4-溢流板；5-稳水孔板；6-恒压水箱；7-可电脑操控的电磁阀；8-止回阀；9-摄像头； 10-压力变送器；11-电磁流量计；12-触摸屏电脑；13-plc控制系统。
[0024]
图2为本实用新型可电脑操控的伯努利方程验证实验装置的原理图。
具体实施方式
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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。
[0026]
实施例：
[0027]
图1为本实用新型可电脑操控的伯努利方程验证实验装置计实验装置结构示意图；如图1所示，本实用新型提供的可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，包括：可电脑操控的变频泵1、实验台2、循环供水水箱3、溢流板4、稳水孔板5、恒压水箱6、可电脑操控的电磁阀7、止回阀8、摄像头9、压力变送器10、电磁流量计11、触摸屏电脑12和plc控制系统13。
[0028]
plc控制系统13控制触摸屏电脑的信号输入与输出、变频泵和摄像头的启闭；plc控制系统13采集可电脑操控的电磁阀7、压力变送器10、电磁流量计 11通过信号线输送的在线监测数据。
[0029]
在循环供水水箱3的进水口与出水口之间通过可电脑操控的变频泵1连通有进水管路，在恒压水箱6下部的出水口与循环供水水箱3顶部的进水口之间连通有回水管路，同时水流经实验管路后会通过止回阀流回循环供水水箱3；实验管路上8个测点装有压力变送器10，1个测点装有电磁流量计11；所述plc 控制系统13控制可电脑操控的电磁阀7启闭或调节开度，结合plc控制系统 13后的压力变送器10和电磁流量计11自动动监测相关数据；所述摄像头9用于实时在触摸屏电脑12中监控实验的真实运行情况；所述触摸屏电脑12与plc 控制系统13连接，用于显示和实施plc控制系统13相关的软控制、数据存储及程序载体、摄像头9调用。
[0030]
为了精确测量进水管路上各项参数，所述实验管路上安装有：可电脑操控的电磁阀7、压力变送器10、电磁流量计11和摄像头9。
[0031]
所述压力变送器10安装在实验管路上的不同断面；所述可电脑操控的电磁阀7与可电脑操控的变频泵1可调节管路的流量；所述电磁流量计11可测得管路内流量；所述摄像头9可监控时时实验真实情况，看到实验现象.
[0032]
可电脑操控的伯努利方程验证实验装置，放在实验台2架上的恒压水箱6，恒压水箱6内装有溢流板4和稳水孔板5，从底部循环供水水箱3通过变频泵向恒压水箱6供水，同时恒压水箱6设置回流管，水溢出回流到循环供水水箱3，实验管路上装有压力变送器10、电磁流量计11、摄像头9，并通过plc控制系统13的plc信号线(采集)(控制)与设备相连接并与plc控制系统13的触摸屏电脑12进行时时真实数据的采集和传输。水流经实验管路通过止回阀8回流到循环供水水箱3。通过plc系统13的控制可电脑操控的变频泵1的频率和可电脑操控的电磁阀7的开度间接的改变实验管路中的流量，从而可以多次验证伯努利方程；压力变送器10和电磁流量计11的应用改进了以往的测压管人工去读数和体积时间法算得的流量的大误差的问题，同时由于plc控制系统13 的加入使得实验可远程操作和控制以及数据的时时转化与传输，配合摄像头9 可监控实验的现象和时时画面的反馈，是的实验数据更准确更真实直观有效，这就是与虚拟仿真的最大的区别。
[0033]
在实验管路中沿管内水流方向取n个过水断面。可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的能量方程式(i＝2，3，
……
，n)
[0034][0035]
取a1＝a2＝
…
＝an＝1选好基准面，从已设置的各断面的压力变送器可测出
值，电磁流量计测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v及从而即可得到各断面测管水头和总水头。
[0036]
图2为本实用可电脑操控的伯努利方程验证实验装置的原理图。
[0037]
所述plc控制系统13通过信号线与执行设备连接；所述数据采集装置和图像采集设备通过信号线与plc控制系统13连接。
[0038]
所述plc控制系统13通过信号线控制执行设备的运行与停止；同时将数据采集装置以及图像采集设备得到的信息通过信号线传送给触摸屏电脑12。
[0039]
所述触摸屏电脑12显示屏和操作设备分别通过信号线与所述plc控制系统 13连接。
[0040]
执行设备包括进水口、进水阀、水泵叶轮、出水阀、出水口。
[0041]
所述执行设备、数据采集设备、图像采集设备分别通过信号线通讯方式与 plc控制系统13连接。
[0042]
所述数据采集设备包括压力变送器10：压力变送器10在线监测伯努利方程验证的测压管水头；电磁流量计11：电磁流量计11在线监测管路的流量。
[0043]
所述图像采集设备包括但不限于摄像头9，所述摄像头9固定于可电脑操作的伯努利方程验证实验装置的支架上，通过伯努利方程验证实验装置支架与所述plc控制系统13连接，学生可在触摸屏电脑12中监控实验运行状况，可通过软件操作调整摄像头9焦距观察不便于靠近的实验现象。
[0044]
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。