一種帶二維運(yùn)動平臺測量的水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域，具體涉及一種無拖攜導(dǎo)線的帶二維運(yùn)動平臺測量的水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水電比擬實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)的古典的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之一。本實(shí)驗(yàn)是用電流流場來模擬滲流流場或?qū)恿髁鲌龅囊环N水電比擬實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)原理是電場與滲流(層流)場這兩種物理場可用同一形式的數(shù)學(xué)方程式來描述，即都為同一的拉布拉斯方程，方程的主變量流場是水頭H，電場是電壓V。該實(shí)驗(yàn)原理理論成熟，實(shí)驗(yàn)方法古典可信，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y量并繪制出模擬流場的電壓V的10%、20%、……90%共9條等勢線。
[0003]傳統(tǒng)的水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置由模型池盆、帶拖攜電線的測針、池盆透明底板下襯墊的方格毫米坐標(biāo)紙、交流電壓信號發(fā)生器以及萬用電壓表等組成。在模型池盆中，可放置不同實(shí)驗(yàn)要求的流場模型，模型邊界用不透水的材料圍護(hù)而成，根據(jù)邊界條件，在邊界上分別設(shè)置有高、零等電位匯流板，其他邊界均為絕緣材料制作的不導(dǎo)電邊界。傳統(tǒng)上絕緣材料常用玻璃板、有機(jī)玻璃、瀝青混合物、橡皮泥和絕緣漆等。在模型池盆的模型邊界內(nèi)有1-2公分的導(dǎo)電液，如自來水或淡鹽水。在電位匯流板的高低端分別接上實(shí)驗(yàn)工作電壓，為了防止匯流板極化，通常采用1000-2000HZ的高頻交流電壓，低端接接地的零電壓，高端傳統(tǒng)上常用1V電壓，并將邊界內(nèi)的流場電壓等勢線分為以IV為間隔的1-9V的9條等電位線，以模擬流場的10%、20%、……90%的等勢線。若工作電壓不是10V，9條等電位線，電壓值可能非整數(shù)值，給實(shí)驗(yàn)測量中帶來不便。在流場中測量這些等電位線的時候，如用萬用表測量，則把萬用表的負(fù)端接在零電位的匯流板上，而用萬用表高端測針垂直插入導(dǎo)電液中，移動測針尋找到需要的電壓點(diǎn)，記下測針?biāo)傅某嘏柰该鞯装逑乱r墊方格毫米坐標(biāo)紙上的坐標(biāo)。每一條等電位線需要用如此方法測量近10個測點(diǎn)。再用一張按一定比例畫有模型邊界圖的方格毫米紙，根據(jù)各測點(diǎn)坐標(biāo)，按比例把測點(diǎn)標(biāo)注在畫有模型方格毫米紙的圖上。將等電壓的測點(diǎn)連成一條曲線，得出流場的等電勢線。
[0004]傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置及其方法存在以下不足與缺陷:
[0005]1、測量儀表需要散件配置，且缺少實(shí)驗(yàn)所需的1V音頻信號發(fā)生器，近年來市場購置的所謂能輸出音頻1V電壓的同類儀器，實(shí)際能輸出最高電壓僅為9V以下，很多萬用表頻率不響應(yīng)，對使用者造成諸多不便。開發(fā)一款水電比擬電測儀電子產(chǎn)品，填補(bǔ)該領(lǐng)域的空白很有必要。
[0006]2、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，其測針都帶有拖攜式導(dǎo)電線，拖了一根長長尾巴，在池中測量時，一手拖攜導(dǎo)線，一手拿住測針，在模型池盆中測量時移動尋點(diǎn)，既不方便，又因?qū)Ь€浸水或測針不垂直引起測量誤差。用創(chuàng)新割除這條“拖攜的尾巴”是實(shí)驗(yàn)者的愿望。
[0007]3、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置中，用池盆透明底板下襯墊的方格毫米坐標(biāo)紙作為測讀坐標(biāo)，實(shí)驗(yàn)中縱橫坐標(biāo)學(xué)生很容易讀錯。尤其作為一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，這種用方格毫米紙作為坐標(biāo)紙，實(shí)在不夠技術(shù)品位。很不受學(xué)生歡迎，常遭到師生埋怨。如能開發(fā)一種簡易而實(shí)用的坐標(biāo)測量體系，滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，是很有意義的。
[0008]4、滿度校驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)過程中要多次進(jìn)行，傳統(tǒng)裝置滿度校驗(yàn)與調(diào)節(jié)不方便，若能增加滿度校驗(yàn)調(diào)節(jié)功能，可為實(shí)驗(yàn)帶來方便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型提供了一種帶二維運(yùn)動平臺測量的水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置，將能導(dǎo)電的二維運(yùn)動平臺測量裝置創(chuàng)新的應(yīng)用于水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置中，割除了傳統(tǒng)使用測針時的拖拽導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)無拖攜導(dǎo)線，克服了拖拽導(dǎo)線容易浸水影響流場的問題，同時二維運(yùn)動平臺上標(biāo)有X軸標(biāo)尺和Y軸標(biāo)尺，克服了手拿測針容易不垂直引起的測量誤差的問題。
[0010]一種帶二維運(yùn)動平臺測量的水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括模型池盆、測針以及與所述測針連接的水電比擬實(shí)驗(yàn)儀，所述的模型池盆上設(shè)有導(dǎo)電的二維運(yùn)動平臺，所述的二維運(yùn)動平臺上標(biāo)有X軸標(biāo)尺和Y軸標(biāo)尺，所述的測針安裝在所述二維運(yùn)動平臺上并與所述二維運(yùn)動平臺電連接。
[0011]本實(shí)用新型中，采用導(dǎo)電的二維運(yùn)動平臺，割除了傳統(tǒng)使用測針時的拖拽導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)無拖攜導(dǎo)線，在二維運(yùn)動平臺上標(biāo)有X軸標(biāo)尺和Y軸標(biāo)尺，可通X軸標(biāo)尺和Y軸標(biāo)尺直接準(zhǔn)確地讀取測針的位置。
[0012]以下作為本實(shí)用新型的優(yōu)選結(jié)構(gòu):
[0013]所述的水電比擬實(shí)驗(yàn)儀，包括:信號發(fā)生器、放大電路以及交流電壓表；所述的模型池盆上設(shè)有兩個導(dǎo)電片，為第一導(dǎo)電片和第二導(dǎo)電片；
[0014]所述的信號發(fā)生器的接地端一極與所述第二導(dǎo)電片連接，所述的信號發(fā)生器的另一極與所述第一導(dǎo)電片連接；
[0015]所述交流電壓表的接地測量端與所述第二導(dǎo)電片連接，所述交流電壓表的另一測量端通過所述放大電路與所述測針電連接。
[0016]所述的水電比擬實(shí)驗(yàn)儀，還包括:與所述信號發(fā)生器連接的數(shù)顯頻率表。用于測量其信號發(fā)生器的頻率。
[0017]所述的信號發(fā)生器可具體采用音頻電壓發(fā)生器。所述的交流電壓表可采用帶微電腦的交流電壓表頭。
[0018]本實(shí)用新型水電比擬實(shí)驗(yàn)儀中，將傳統(tǒng)放大電路用在水電比擬實(shí)驗(yàn)儀中，即將放大電路與帶微電腦的交流電壓表頭組合，創(chuàng)新的應(yīng)用了滿度放大調(diào)節(jié)電路，并集成了信號發(fā)生器和頻率測量表頭，設(shè)計(jì)了一臺專門的水電比擬實(shí)驗(yàn)儀。水電比擬實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘菧y量并繪制出模擬流場的電源電壓的10%、20%、……90%共9條等勢線。因此，本實(shí)用新型的水電比擬實(shí)驗(yàn)儀不需要信號發(fā)生器輸出電壓是否標(biāo)準(zhǔn)ΙΟν，用電壓表或電位計(jì)表去實(shí)測電壓或電位，再人工算出10%?90%等勢線值了，使用時，本實(shí)用新型水電比擬實(shí)驗(yàn)儀可通過放大電路將信號發(fā)生器輸出電壓調(diào)整到10v，再輸入到帶微電腦的交流電壓表頭中，然后在帶微電腦的交流電壓表頭中設(shè)置好輸入與輸出顯示10倍線性關(guān)系，即Ov— 0、5v-50、lOv-lOO，這樣直接將交流電壓表頭變成一個專用的水電比擬實(shí)驗(yàn)流場等勢線值顯示表了，可直接測量顯示出測點(diǎn)的百分比的等勢線值，無需人工換算，方便在模型池盆中尋找10 %?90 %的等勢線點(diǎn)，填補(bǔ)了水電比擬實(shí)驗(yàn)測量領(lǐng)域儀器的空白。
[0019]所述的二維運(yùn)動平臺包括:固定安裝在所述模型池盆兩側(cè)的兩條Y軸導(dǎo)電滑軌、與所述兩條Y軸導(dǎo)電滑軌滑動連接的兩個Y軸導(dǎo)電滑塊、安裝在所述兩個Y軸導(dǎo)電滑塊上的X軸導(dǎo)電滑軌以及與所述X軸導(dǎo)電滑軌滑動連接的X軸導(dǎo)電滑塊，所述的測針與所述X軸導(dǎo)電滑塊電連接。
[0020]所述的X軸導(dǎo)電滑軌與Y軸導(dǎo)電滑軌垂直。
[0021]所述的Y軸標(biāo)尺為兩個，分別標(biāo)在所述兩個Y軸導(dǎo)電滑軌邊上。
[0022]所述的兩個Y軸導(dǎo)電滑塊上固定有測量橋，所述的X軸標(biāo)尺標(biāo)在所述測量橋上。
[0023]通過上述的二維運(yùn)動平臺建立導(dǎo)電的二維運(yùn)動平臺，并合理設(shè)置X軸標(biāo)尺和Y軸標(biāo)尺。
[0024]所述測量橋的兩端連接有第一同軸雙槽滑輪和第二同軸雙槽滑輪，所述模型池盆上設(shè)有矩形排布的第一固定釘、第二固定釘、第三固定釘和第四固定釘，第一固定釘和第四固定釘對角分布，第二固定釘和第三固定釘對角分布，該矩形的相鄰兩邊分別與X軸標(biāo)尺和Y軸標(biāo)尺平行，第一固定釘、第二固定釘、第三固定釘和第四固定釘與第一同軸雙槽滑輪和第二同軸雙槽滑輪通過第一輪滑線和第二輪滑線連接。
[0025]所述的第一輪滑線的一自由端與所述第一固定釘連接，所述的第一輪滑線的另一自由端轉(zhuǎn)繞過所述第一同軸雙槽滑輪中的第一凹槽后再轉(zhuǎn)繞過所述第二同軸雙槽滑輪中的第一凹槽后固定在所述第四固定釘上；
[0026]所述的第二輪滑線的一自由端與所述第二固定釘連接，所述的第二輪滑線的另一自由端轉(zhuǎn)繞過所述第一同軸雙槽滑輪中的第二凹槽后再轉(zhuǎn)繞過所述第二同軸雙槽滑輪中的第二凹槽后固定在所述第三固定釘上。
[0027]上述結(jié)構(gòu)能夠保證測量橋的平行移動，保證測針顯示準(zhǔn)確的位置。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0029]1、將能導(dǎo)電的二維運(yùn)動平臺測量裝置創(chuàng)新的應(yīng)用于水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置中，割除了傳統(tǒng)使用測針時的拖拽導(dǎo)線容易浸水影響流場的問題，及手拿測針容易不垂直引起的測量誤差。
[0030]2、本實(shí)用新型水電比擬實(shí)驗(yàn)儀中，與交流電壓表頭組合，創(chuàng)新的應(yīng)用了滿度放大調(diào)節(jié)電路，并集成了信號發(fā)生器和頻率測量表頭，設(shè)計(jì)了一臺專門的水電比擬實(shí)驗(yàn)儀，不需要信號發(fā)生器輸出電壓是否標(biāo)準(zhǔn)ΙΟν，電壓表或電位計(jì)表去實(shí)測電壓或電位，再人工算出10%?90%等勢線值了，本實(shí)驗(yàn)儀直接就能顯示出測點(diǎn)的百分比的等勢線值，無需人工換算，方便在實(shí)驗(yàn)池盆中尋找10%?90%的等勢線點(diǎn)，填補(bǔ)了水電比擬實(shí)驗(yàn)測量領(lǐng)域儀器的空白。
[0031]3、作為教學(xué)用實(shí)驗(yàn)儀器，能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，對培養(yǎng)創(chuàng)新能力有益。
【附圖說明】
[0032]圖1為本實(shí)用新型帶二維運(yùn)動平臺測量的水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本實(shí)用新型帶二維運(yùn)動平臺測量的水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本實(shí)用新型帶二維運(yùn)動平臺測量的水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為本實(shí)用新型中水電比擬實(shí)驗(yàn)儀的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]如圖1和圖2所示，為一種帶二維運(yùn)動平臺測量的水電比擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括模型池盆2、測針7以及與測針7連接的水電比擬實(shí)驗(yàn)儀1，模型池盆2上設(shè)有導(dǎo)電的二維運(yùn)動平臺，二維運(yùn)動平臺上標(biāo)有X軸標(biāo)尺5和Y軸標(biāo)尺10，測針7安裝在二維運(yùn)動平臺上并與二維運(yùn)動平臺電連接。
[0037]二維運(yùn)動平臺包括:固定安裝在模型池盆2兩側(cè)的兩條Y軸導(dǎo)電滑軌9、與兩條Y軸導(dǎo)電滑軌9滑動連接的兩個Y軸導(dǎo)電滑塊6、安裝在兩個Y軸導(dǎo)電滑塊6上的X軸導(dǎo)電滑軌16以及與X軸導(dǎo)電滑軌16滑動連接的X軸導(dǎo)電滑塊3，導(dǎo)電滑塊3通過導(dǎo)電滑槽8與X軸導(dǎo)電滑軌16滑動連接，測針7與X軸導(dǎo)電滑塊3電連接。X軸導(dǎo)電滑軌16與Y軸導(dǎo)電滑軌9垂直。Y軸標(biāo)尺10為兩個，分別標(biāo)在兩個Y軸導(dǎo)電滑軌9邊上。兩個Y軸導(dǎo)電滑塊6上固定有測量橋4，X軸標(biāo)尺標(biāo)5在測量橋4上。通過X軸標(biāo)尺標(biāo)5和Y軸標(biāo)尺10建立XY軸坐標(biāo)系。
[0038]如圖1和圖3所示，圖1中未畫出第一固定釘1