一种具备教学效果流量数显的活塞式动量实验仪的制作方法_4

文档序号:8906385阅读:来源:国知局
上就能显示出流口 7的管嘴射流流量数值。
[0069] 电测仪14 一般紧靠动量实验仪放置在实验桌面上,电测仪14包含测量流体压差 的压差传感器10、传统调零电路、满度放大电路和可编程存储的微电脑数显表头13,压差 传感器10测得的压力信号经传统调零电路、满度放大电路输入到微电脑中,经其内部A/D 转换,并通过微电脑内管嘴的出流流量公式的程序转换在微电脑数显表头13直接显示出 流量数据。
[0070] 具体实施时,每套基于作用水头的管嘴类流量测量装置在实验水箱的某个溢 流稳定水头下,对流量检测装置做一组Qy-H。标定数据,即根据管嘴的出流流量公式 ,将每台的y值算出、标定出来,存入微电脑表头的程序设置参数中。标 定了一个y值固定常数,即可标定好一台实验水箱的压差信号与出流口流量的非线性对 应关系,并存储于微电脑数显表头13中,该样微电脑数显表头13根据实时测得的作用水头 H。,即可实时测量数显动量实验仪器出流口 7的管嘴射流流量数值。
[0071] 电测仪14中配置的此类流体压差传感器电测系统,实际压差信号输入为零时,传 感器输出电压信号通常不为零,会输出一微小正值,传统应用该类压差传感器组成的电测 系统,通常需要在每次测量前通过传统调零电路中的可调电位器手工调零,实际实验时测 量数据才准确,实验初始时若忘记调零,则实验等于白做需重新初始化调零后再开始。为方 便学生实验,本实验仪器巧妙应用了气路传压变化非常迅速的特点,使用电控微型气阀创 新设计了实验全程系统随时可调零校准的测量辅助系统。
[0072] 在导管(空屯、压力传导管12、空屯、软管46、空屯、软管45、空屯、软管9和通气管4) 的空屯、软管45与空屯、软管46之间串联有与大气相通的电控调零气阀26。电控调零气阀 26具体可采用电控=通气阀(或并联的2个电控2通气阀)。通过控制电控=通气阀26 的气路切换,即可实现实时调零功能。电控S通气阀26第一接口通过空屯、软管45和空屯、 软管9与液气转换测压筒2密封连接,电控=通气阀26第二接口与压差传感器10的空屯、 压力传导管12相连,电控=通气阀26第=接口与大气相通。实际工作时,电控=通气阀26 未通电状态下,电控=通气阀26第一接口与第二接口相通,压差传感器10正常测量实验压 差信号;需要实时调零时,电控S通气阀26通电,切换气路,第二接口与第S接口相通。压 差传感器10的两个测量口同时通大气,此时即可对压差传感器10输出的压差信号进行实 时调零。该一结构提供流量测量装置一个实时调零的作用,避免了量测过程中需要检测零 点时传统仪器必须全关流速或流量阀口才能进行校验的麻烦,该种实时检测功能尤其在教 学实验中是很有必要的。
[0073] 液气转换测压筒2还连接有加气复位装置,加气复位装置包括:气累25,气累25 的排气嘴通过连接管24与液气转换测压筒2内压缩空气密封连接,或优选的通过一个=通 直接与空屯、软管9密封连接,并最终通过液气转换测压筒2上的通气管4与筒内压缩空气 密封连通)。因为一般此类微型气累断电时气路不会完全密闭切断,所W在气累25与液气 转换测压筒2之间的通路(即连接管24)上须设一个可密闭切断气路的测压筒电控加气气 阀23。测压筒电控加气气阀23具体可采用电控二通气阀。气累25依次与测压筒电控加气 气阀23及液气转换测压筒2上部,用连接管24和空屯、软管9相连通。当气累25和测压筒 电控加气气阀23用一个复位按通按钮给与供电时,测压筒电控加气气阀23导通,气累25 启动并向液气转换测压筒2注气,液气转换测压筒2内液位下降。断电后,液气转换测压筒 2内液位自动恢复到连通定位管5的定位位置。
[0074] 必须设置该加气复位装置的原因有二,一是在实际试用中发现液气转换测压筒2 顶部的气体有时会因接管或者传感器气路系统的微漏气引起液面上升,造成测量误差,该 种情况会在实验超时下偶然发生。如果没有该一加气复位装置,实验者必须停机关水使恒 压供水箱6和液气转换测压筒2内液位都降低到连通定位管5的底面定位水平面W下,才 能重新实验。二是当恒压供水箱6液位8较高时,会使液气转换测压筒2内液位产生0. 5mm 左右的偏高,产生小于0. 5%的零点误差,此时通过加气复位装置对液气转换测压筒2加气 复位,即通过气累25向液气转换测压筒2压入空气,使液气转换测压筒2内液面下降脱离 连通定位管5后,再断开气累,关闭连通气累25的管路,筒内多余压缩空气会通过连通定位 管5向上排掉,精确的保持筒内液气交界面与连通定位管5底面同水平面,与出流口7的管 嘴中轴线同水平面。如此加气复位后即可消除前述空气压缩带来的筒内液位升高误差,大 大提高整个测量装置的精度。
[0075] 作为活塞式动量实验仪,为了实时的数字化测量带活塞套的测压管32中的测压 管水头,又增加了如下结构设计;设计了与带活塞套的测压管32固定相连的液气转换型射 流测压筒34,射流测压筒34约5~6cm高,底面低于管嘴出流口 7的中轴水平面3,顶面高 于水平面3,射流测压筒34下部(低于管嘴出流口 7的中轴水平面3的下部侧壁或底部, 优选底部)设有进水嘴33,射流测压筒34顶部密封连通有一根直管式测压管37,直管式测 压管37底部进水管35插入射流测压筒34内,与射流测压筒34内空间相通,且测压管37 底部的进水管35底面为水平面,与测压管32的活塞套圆屯、中轴水平面同平面,即与管嘴出 流口 7的中轴水平面3同平面、与测压管32上的标尺零点同水平面,为系统统一的高程定 位零点。直管式测压管37高度与带活塞套的测压管32同高度或比之略低都可。射流测压 筒34的上部(高于管嘴出流口 7的中轴水平面3的侧壁或顶部,优选顶部)设有测压气嘴 50 〇
[0076] 但其中,射流测压筒34与带活塞套的测压管32的连接方式比较特别,通常测量带 活塞套的测压管32中水头时,射流测压筒34进水嘴33会与带活塞套的测压管32底部通 过空屯、通软管相连,但是由于带活塞套的测压管32下部因为有射流进流的冲击,压力会不 太稳定,因此将测压连通孔31设计在了带活塞套的测压管32中下部新增的阻巧孔板36的 上面0. 5cm左右处(带活塞套的测压管32中与射流冲力平衡的最低水头都高于此高度), 该阻巧孔板36上设有连接带活塞套的测压管32内部上下空间的阻巧小孔,一方面可使与 带活塞套的测压管32旋转滑动连接的冲击平板30,在射流动量力和带活塞套的测压管32 水头作用力下,更快的取得自反馈控制平衡稳定,另一方面,带活塞套的测压管32内射流 进水通过阻巧孔板36的稳压后,上部压力会非常稳定,再通过空屯、软管连接到射流测压筒 34的进水嘴33,通过液气转换测压,数据精度高且不会有跳动。
[0077] 实际工作时,带活塞套的测压管32中水会通过与连通孔31连接的空屯、软管,从进 水嘴33进入射流测压筒34内,水位上升到直管式测压管37底部进水管35的底面定位水 平面时,将会在入射流测压筒34上部封闭一段空气柱,射流测压筒34内水位不再上升,会 通过直管式测压管37底部进水管35进入直管式测压管37中,最终形成稳定高度的水柱, 而测压筒34上部封闭空气柱气压就等于带活塞套的测压管32中的水柱标尺高度水头压强 +大气压强,测量该密闭空气柱相对大气压的压强即为测压管32中的水柱标尺高度水头压 强。
[007引由于本发明应用了液气转换传压技术,因此,进一步的,为了有效避免多个传感器 易带来的叠加误差,方便传感器本身零点调整,本发明巧妙的利用气路传压变化非常迅速 的特点,使用电控微型气阀设计了双气路择一的气路通断切换系统,实现了用一个压差传 感器巡回测量两个液气转换测压管内的气压功能。具体设计如下;在压差传感器10中的 测量口 12与液气转换测压筒2密封连接的导管气路上增加一个测压选择电控气阀28 (或 2个并联的电控2通气阀),使得与液气转换测压筒2密封连接的空屯、软管9和与射流测压 筒34的测压气嘴50密封连接的空屯、软管39通过测压选择电控气阀28并联连接后,再依 次与空屯、软管45、电控调零气阀26和空屯、软管46串联密封连接,并最终和压差传感器10 的测量口 12密封连通。
[0079]具体连接;测压选择电控气阀28的第一接口与空屯、软管39相连,第二接口与空屯、 软管45相连,第=接口与空屯、软管9相连。巡回测量工作时,默认状态一,测压选择电控气 阀28不通电,则测压选择电控气阀28的第一接口与第二接口内部气路导通,与第S接口都 不导通,压差传感器10可测量射流测压筒34内的压缩空气相对大气压的压差。由于插入射 流测压筒34内测压管37底部的进水管35底面与带活塞的测压管32的标尺零点同平面, 因此,状态一时,将压差传感器10测量得到压差
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