流量計標定虛擬仿真實驗項目設計

寧玉濤 黃曉璜 崔國民

摘 ?要： 流量計量是工農業(yè)生產(chǎn)過程自動檢測和控制的重要環(huán)節(jié)，流量計使用前需要進行標定實驗。以實驗室流量標定實驗裝置作為參照和依托，運用Visual Basic6.0為開發(fā)平臺，設計一套流量標定虛擬仿真實驗項目。操作人員通過對話窗口，可以操作流量計的標定過程，獲得實驗結果。結果表明，虛擬仿真實驗開發(fā)有利于學生的課前預習和教師的課堂輔助教學，豐富了教學資源，提高了學生的學習興趣，學生普遍反映良好。

關鍵詞： Visual Basic6.0;流量計;虛擬仿真實驗

中圖分類號： TP311.11 ? ?文獻標識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.06.011

本文著錄格式：寧玉濤，黃曉璜，崔國民，等. 流量計標定虛擬仿真實驗項目設計[J]. 軟件，2020，41（06）：5255

【Abstract】： Flowmeter is an important part of automatic detection and control in industrial and agricultural production process. The virtual simulation experiment project of flowmeter calibration is designed on the platform of Visual Basic6.0 with the reference of experimental flowmeter calibration devices. Through the dialog window， the operator can operate the calibration process of the flowmeter and obtain the experimental results. The results show that the development of virtual simulation experiment is beneficial to students' pre-class preview and teachers' auxiliary classroom teaching， which enriches teaching resources and improves students' interest in learning.

【Key words】： Visual Basic6.0; Flowmeter; Virtual simulation experiment

0 ?引言

虛擬仿真（Virtual Simulation）是利用一個系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術[1]。隨著虛擬實驗技術的成熟，人們開始認識到虛擬仿真實驗室在教育領域的應用價值，虛擬仿真實驗不僅可以輔助高校 ? 的科研工作，而且在實驗教學方面也發(fā)揮了重要的作用。

近年來，虛擬仿真實驗項目的研發(fā)在國內高校開展得非常普遍[2]。劉紅亮[3]基于Flex平臺開發(fā)了模擬實驗、信號與系統(tǒng)實驗、通信原理實驗等實驗課程的開發(fā)工作，劉標等[4]基于Unity3D對搭建了電力仿真教學系統(tǒng)，提高了教學效果，張濟麟等[5]應用VR及AR技術，基于Unity3D軟件，開發(fā)3D虛擬電工電子實驗系統(tǒng)，喻盼[6]基于Java和Matlab設計了虛擬仿真實驗系統(tǒng)，張海燕等[7]為了提高教學效果，基于LabVIEW軟件設計了實時動態(tài)的顯示電路，白城銘[8]基于Flex設計與研發(fā)了教學仿真平臺等。這些虛擬仿真項目的開發(fā)與使用，發(fā)揮了虛擬仿真的增強課堂趣味性、豐富教學素材、提高教學效果的作用。

另還有一些研究者基于Visual Basic的開發(fā)工具，開發(fā)了虛擬仿真實驗項目。李軍等[9]基于VB設計了一套圖形生成程序，運用于機床功率轉矩圖的設計。王帥等[11]基于VB編制了一套加熱爐熱平衡計算軟件。騰凱等[10]基于VB開發(fā)了一個數(shù)控虛擬仿真實驗輔助系統(tǒng)。吳青鳳等[12]基于VB軟件設計開發(fā)了減速器拆裝虛擬實驗系統(tǒng)。在此背景下，為提高實驗教學質量，訓練學生正確掌握實驗操作步驟和原理，針對“動力工程測控技術實驗”中的實驗項目——孔板、電磁、轉子、渦輪流量計標定實驗的特點，提出基于VB開發(fā)流量計標定虛擬仿真實驗，以提高學生對容積法標定流量原理的深入掌握，起到輔助教學的作用。

該虛擬仿真實驗主要是給試驗者提供一個預習環(huán)境，使試驗者通過鼠標鍵盤的操作就可以進行試驗。雖然不能像親臨其境一樣，但在屏幕上看到的和實際試驗裝置基本一致。通過仿真實驗以后，再進入實驗室，就可做到事半功倍的效果。

1 ?流量標定實驗裝置

實體水流量標定實驗裝置系統(tǒng)示意圖見圖1所示，由標準計量容器，渦輪流量計、電磁流量計、轉子流量計、孔板、差壓變送器和電控儀表箱組成。裝置主體安裝在不銹鋼臺面上，兩條測量直管水平平置，留有充分的直管段來保證流型穩(wěn)定。各流量計用于讀取相應管道內的流量值。

在實驗過程中，水通過水泵的驅動，在系統(tǒng)里進行循環(huán)。依次流過流量計和標準計量容器，計算其流量大小，比較測量誤差，從而對待標定流量計進行誤差校準。在實驗過程中，由于實驗臺位有限，不能所有的學生都進行操作實驗，虛擬仿真實驗可以解決這個問題。

2 ?虛擬仿真實驗設計

開發(fā)基于VB的流量標定虛擬仿真軟件的目的是使該實驗不再局限于實驗臺，學生通過虛擬仿真實驗軟件可以完成實驗。因此，虛擬仿真實驗軟件有三個目標：（1）盡可能貼合真實實驗裝置，讓學生有真實操作實驗裝置的感受;（2）隨著實驗操作步驟的進行要出現(xiàn)合理的反饋，顯示出相應的實驗現(xiàn)象與結果;（3）實驗操作邏輯要符合實際。

實驗者操作的特定步驟需要有實驗提示信息文本的指導。直接定義字符變量“TSI.Text”，在完成特定實驗操作即相應變量被賦予特定值時，該字符變量會被賦予不同的提示信息。

例如，在單擊菜單欄中“實驗目的”后加載的代碼如下所示：

Private Sub 實驗目的_Click（ByVal gender As System.Object，ByVal e As System.EventArgs）Handles實驗目的.Click

Rt.Height =460

Rt.Width =650

Rt.Text=

Rt.LoadFile（Application.StartupPath+“＼實驗目的.rtf"）

Rt.Left=0

Rt.Top =23

Rt.Visible = True

Me.Width =Rt.Width +7

Me.Height = Rt.Height +56

Me.Top=（ly.Computer.Screen.Bounds.Height-Me. Height）/5

Me.Left =（My.Computer.Screen.Bounds.Width-Me. Width）/2

If狀態(tài)=1Then

狀態(tài)=2

TSI.Text=“請依次打開電源、儀器、水泵開關”

End If

End Sub

3 ?結語

流量計標定虛擬仿真實驗項目展示了實驗指導，實驗操作界面，能模擬實體實驗裝置運行操作過程，顯示實驗數(shù)據(jù)與運行曲線。學生不僅可以在此軟件上預習，也可以復習。該虛擬仿真實驗項目可作為開展實體實驗的補充，起到了教學輔助的作用。通過實踐發(fā)現(xiàn)，虛擬仿真實驗開發(fā)豐富了教學資源，提高了學生的學習興趣，學生普遍反映良好。

參考文獻

[1] 宋健， 顏士肖. 虛擬仿真技術在數(shù)控加工中的應用[J]. 機械制造與自動化， 2015（2）： 95-97.

[2] 李震彪. 本科教學虛擬仿真實驗之思考[J]. 實驗技術與管理， 2019（36）： 5-7.

[3] 劉紅亮， 王丹志. 基于Flex的虛擬實驗平臺的設計與開發(fā)[J]. 軟件， 2015， 36（1）： 77-81.

[4] 劉標， 王大虎， 徐炎軍. 基于Unity3D的電力仿真教學系統(tǒng)[J]. 軟件. 2019， 40（6）： 164-168.

[5] 張濟麟， 張艷鵬. 應用 VR 及AR技術的虛擬仿真實驗設計與實現(xiàn)[J]. 軟件， 2018， 39（8）： 202-206.

[6] 喻盼. 基于Java和Matlab的虛擬仿真實驗系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 長江大學. 2018.

[7] 張海燕， 吳園燕. 基于LabVIEW虛實仿真的《電路分析基礎》教學研究[J]. 軟件， 2019， 40（6）： 70-73.

[8] 白城銘. 基于Flex教學仿真平臺的研發(fā)及應用[D]. 華南理工大學. 2016.

[9] 李軍， 何沛恒， 柴會敏等， VB程序軟件在機床設計計算上的運用[J]. 機械設計， 2018（35）： 242-246.

[10] 王帥， 錢惠國. 基于VB6. 0的加熱爐熱平衡計算軟件開發(fā)[J]. 煤炭技術， 2016（35）： 287-289.

[11] 騰凱. 數(shù)控虛擬仿真實驗輔助系統(tǒng)的設計[J]. 實驗室研究與探索， 2015（34）： 69-72， 85.

[12] 吳青鳳， 江帆， 李東煒. 基于VB的減速器拆裝虛擬實驗系統(tǒng)的開發(fā)[J]. 實驗技術與管理， 2014（31）： 104-106， 214.