[实用新型]一种具备教学效果流量数显的活塞式动量实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及技术实验量测领域，具体涉及一种具备教学效果流量数显的活塞式动量实验仪。

背景技术

动量定律是流体力学、水力学的基本理论之一，其动量方程是理论力学中的动量定律在流体力学、水力学中数学表达式。它反映了流体运动的动量变化与作用力之间的关系，其特点在于不必知道流动范围内部的流动过程，而只需要知道其边界上的流动情况即可，因而它可用来方便解决急变流中流体与边界面之间的相互作用力问题。因此，动量定律的实验是教学环节中不可缺少的内容。

其中专利号为ZL 89109218.8的活塞式动量定律实验仪自发明以来已被国内几百所院校采用。该实验仪以作用于活塞上的水压力来抗衡恒压供水箱管嘴射流对平板冲击所产生的动量力，将动量力的测量转换为流体内点压强的测量，既可验证动量定律，又能测定射流的动量修正系数，是传统配重法动量教学实验的换代仪器。

在这个动量实验仪器教学中，2个实验参数——管嘴射流的流量和将射流动量力转换为流体内点压强的测压管水柱都需要用手动测量方式完成。

传统测定管嘴射流流量时，需要在恒压水头下，用重量法(即通过秒表计时，在管嘴射流的下游水槽出流口用水筒接取一筒水，并用电子秤称重换算得到水体积，再除以计时时间即能得到出流流量)或体积法(直接用大的量筒接取出流水，并用秒表计时)去测量管嘴的出流流量，费时费力，实验环境也容易搞湿搞脏，学生对这类传统的流量测量方法学习1～2次以后即可达到实验教学目的，不需要对每个流体力学实验都重复这类手工传统的测量方法，容易浪费宝贵的实验操作时间。同时，传统流量测量方法也无法实时测量管嘴的出流流量。

将射流动量力的测量转换为流体内点压强的测量则需要通过带活塞套的测压管人眼观测标尺，读取其测压管水柱压强值。

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。而对于动量定律实验这类革命性的实验仪器很有必要实现全面的数字化量测，并推广到将来的面向MOOC的网络远程实验中，推向全世界。但是，第一步要解决的是如何实现上述2大实验参数：流量及测压管水柱(与测压管标尺同参考零点)的数字化实时量测问题。同时，作为实验教学仪器应该保留原来传统的现场手测功能，并应用流体力学基本原理来解决动量实验仪中上述2个实验参数的高精度测量问题的话，会更具教学效果。

遍历市场，针对上述动量实验仪管嘴射流的小流量高精度数字化测量和能与受到射流冲击的测压管水柱同标尺数据显示测压计都没有现成的，只能自己开发。而在开发过程中，还发现一系列零点实时校准和误差消除等问题。比如实时校验零点，如电子秤称重后，去掉重物就能校验其零点，而且这种仪器的零点相当稳定。然而，对于管流和水箱出流的流量计而言，由于实验过程中受温度和流体压力场的影响，因而零点并不是很稳定的。传统的流量计在需要调零或校验零点的时候，往往需要在管道充满水流的情况下进行关闸，使管内水流静止不动，水箱初始水位为零的时候才能进行。这对于教学实验来说会中途停止实验操作，重新回到实验开始的状态下，重新进行实验，非常不方便。因此，能够在实验过程中，不需要关机的情况下，实时地调零或校验零点非常重要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具备教学效果流量数显的活塞式动量实验仪，可以方便的数字化精确量测流体力学基本实验中的动量实验仪中管嘴的射流流量，方便的数字化精确量测与射流动量力平衡的动量管水头、方便的实时调零、系统复位等全实验过程的电测控制和量测，并具有很好的教学效果。

一种具备教学效果流量数显的活塞式动量实验仪，其特征在于，包括：

侧壁带出流口的恒压供水箱，该出流口为管嘴，所述的恒压供水箱中设有将恒压供水箱隔成进水工作区和溢流区的溢流隔板，所述的恒压供水箱中设有将进水工作区隔成进水区和稳水工作区的稳水孔板；

与所述恒压供水箱的出流口连接的集水箱；

用于测量所述恒压供水箱的出流口射流动量力的动量管，固定在所述集水箱中；

设置在所述恒压供水箱内稳水工作区的液气转换测压筒，所述液气转换测压筒的底部与所述恒压供水箱的内部空间连通，所述液气转换测压筒的顶部设有连通定位管，所述的连通定位管的底面为水平面，并位于所述出流口的中轴水平面上；

与所述液气转换测压筒连接，用于检测所述液气转换测压筒内压缩空气与外界空气压差的压差传感器；

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强信号转换成流量的微电脑数显表；