流量計標(biāo)定虛擬仿真實驗項目設(shè)計

寧玉濤 黃曉璜 崔國民

摘 ?要： 流量計量是工農(nóng)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(jìn)行標(biāo)定實驗。以實驗室流量標(biāo)定實驗裝置作為參照和依托，運用Visual Basic6.0為開發(fā)平臺，設(shè)計一套流量標(biāo)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(biāo)定過程，獲得實驗結(jié)果。結(jié)果表明，虛擬仿真實驗開發(fā)有利于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)和教師的課堂輔助教學(xué)，豐富了教學(xué)資源，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生普遍反映良好。

關(guān)鍵詞： Visual Basic6.0;流量計;虛擬仿真實驗

中圖分類號： TP311.11 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)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(biāo)定虛擬仿真實驗項目設(shè)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(shù)[1]。隨著虛擬實驗技術(shù)的成熟，人們開始認(rèn)識到虛擬仿真實驗室在教育領(lǐng)域的應(yīng)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(xué)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(nèi)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(biāo)等[4]基于Unity3D對搭建了電力仿真教學(xué)系統(tǒng)，提高了教學(xué)效果，張濟(jì)麟等[5]應(yīng)用VR及AR技術(shù)，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(shè)計了虛擬仿真實驗系統(tǒng)，張海燕等[7]為了提高教學(xué)效果，基于LabVIEW軟件設(shè)計了實時動態(tài)的顯示電路，白城銘[8]基于Flex設(shè)計與研發(fā)了教學(xué)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(qiáng)課堂趣味性、豐富教學(xué)素材、提高教學(xué)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(shè)計了一套圖形生成程序，運用于機(jī)床功率轉(zhuǎn)矩圖的設(shè)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(shè)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(xué)質(zhì)量，訓(xùn)練學(xué)生正確掌握實驗操作步驟和原理，針對“動力工程測控技術(shù)實驗”中的實驗項目——孔板、電磁、轉(zhuǎn)子、渦輪流量計標(biāo)定實驗的特點，提出基于VB開發(fā)流量計標(biāo)定虛擬仿真實驗，以提高學(xué)生對容積法標(biāo)定流量原理的深入掌握，起到輔助教學(xué)的作用。

該虛擬仿真實驗主要是給試驗者提供一個預(yù)習(xí)環(huán)境，使試驗者通過鼠標(biāo)鍵盤的操作就可以進(jìn)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(jìn)入實驗室，就可做到事半功倍的效果。

1 ?流量標(biāo)定實驗裝置

實體水流量標(biāo)定實驗裝置系統(tǒng)示意圖見圖1所示，由標(biāo)準(zhǔn)計量容器，渦輪流量計、電磁流量計、轉(zhuǎn)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(yīng)管道內(nèi)的流量值。

在實驗過程中，水通過水泵的驅(qū)動，在系統(tǒng)里進(jìn)行循環(huán)。依次流過流量計和標(biāo)準(zhǔn)計量容器，計算其流量大小，比較測量誤差，從而對待標(biāo)定流量計進(jìn)行誤差校準(zhǔn)。在實驗過程中，由于實驗臺位有限，不能所有的學(xué)生都進(jìn)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(shè)計

開發(fā)基于VB的流量標(biāo)定虛擬仿真軟件的目的是使該實驗不再局限于實驗臺，學(xué)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(biāo)：（1）盡可能貼合真實實驗裝置，讓學(xué)生有真實操作實驗裝置的感受;（2）隨著實驗操作步驟的進(jìn)行要出現(xiàn)合理的反饋，顯示出相應(yīng)的實驗現(xiàn)象與結(jié)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(dǎo)。直接定義字符變量“TSI.Text”，在完成特定實驗操作即相應(yīng)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?zāi)康摹焙蠹虞d的代碼如下所示：

Private Sub 實驗?zāi)康腳Click（ByVal gender As System.Object，ByVal e As System.EventArgs）Handles實驗?zāi)康?Click

Rt.Height =460

Rt.Width =650

Rt.Text=

Rt.LoadFile（Application.StartupPath+“＼實驗?zāi)康?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(guān)”

End If

End Sub

3 ?結(jié)語

流量計標(biāo)定虛擬仿真實驗項目展示了實驗指導(dǎo)，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(xué)生不僅可以在此軟件上預(yù)習(xí)，也可以復(fù)習(xí)。該虛擬仿真實驗項目可作為開展實體實驗的補(bǔ)充，起到了教學(xué)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(xué)資源，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生普遍反映良好。

參考文獻(xiàn)

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