[发明专利]一种基于虚拟仪器的爆轰实验系统及方法

说明书

本发明涉及爆轰结构领域，提供了一种基于虚拟仪器的爆轰实验系统及方法，所述爆轰实验系统包括人机交互单元，所述人机交互单元包括参数设置界面、配气系统界面、流程操作界面和结果显示界面、实验开始键和实验停止键。所述参数设置界面用于设定爆轰实验的多种参数；所述配气系统界面用于对配气系统的多种阀门进行开关控制；所述流程操作界面用于对实验的流程进行控制；所述结果显示界面用于显示实验结果的爆轰压力、爆轰速度及爆轰波传播过程中的胞格结构等。本发明很好的将虚拟实验模式与实验室实验模式相结合，科研人员通过控制实际设备远程完成实验、得到真实实验结果，在保障实验质量的同时极大地提高实验效率。

技术领域

本发明涉及爆轰结构领域，特别涉及一种基于虚拟仪器的爆轰实验系统及方法。

背景技术

为突破实验室实验在时间、空间及仪器设备等方面的限制，设计研发基于虚拟仪器的实验系统，并将其应用于实际的实验操作及实验教学中显得十分重要。虚拟仪器与传统意义上功能固定的仪器不同，用户可以根据自身需求灵活地对虚拟仪器进行设计、维护和修改。虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件结合高效软件来完成各种测试和自动化的应用。作为虚拟仪器技术中应用最广的开发环境，LabVIEW采用框图的形式进行编程，是开发测量或控制系统的最理想选择。

目前，在爆轰实验领域存在很多问题，我国各高校实验室现有的仪器设备陈旧过时、资源分散，实验教学受仪器设备使用时间和实验室空间条件限制大，爆轰实验危险性较大。急需爆轰实验与虚拟仪器结合使用的实验系统。

发明内容

本发明的目的是至少克服现有技术的不足之一，提供了一种基于虚拟仪器的爆轰实验系统及方法，采用虚拟仪器技术，重点研究远程实验中的关键技术，并结合现有的实验设备资源，开发出基于虚拟仪器的爆轰实验系统。该系统摒弃了传统实验室实验操作流程复杂、参数设置过多、危险性过大等一系列缺点，实验人员通过操作控制面板，以软件代替硬件形式完成虚拟实验操作获取真实实验数据，实际实验前期已有人员完成。该系统打破了实验人员固定、实验场所固定的传统实验室模式，为学生和科研人员提供了便利的实验操作条件，实现了实验资源的共享，极大地提高了实验设备的利用率。

本发明解决的技术问题是提供基于虚拟仪器的爆轰实验系统，在虚拟实验的基础上加入实际的硬件实验设备，并可对实验设备进行相应的控制，用户远端完成虚拟实验室操作的整个过程，获得真实的实验数据。爆轰波传播过程中胞格结构、爆轰极限等现象，爆轰波的压力、速度等参数均可实时的显示到用户界面上。

本发明采用如下技术方案：

一种基于虚拟仪器的爆轰实验系统，包括人机交互单元，所述人机交互单元包括参数设置界面、配气系统界面、流程操作界面和结果显示界面、实验开始键和实验停止键；

所述参数设置界面，用于设定爆轰实验的多种参数；

所述配气系统界面，用于对配气系统的多种阀门进行开关控制；

所述流程操作界面，用于对实验的流程进行控制；

所述结果显示界面，用于显示实验结果的爆轰压力、爆轰速度及爆轰波传播过程中的胞格结构。

进一步的，所述参数设置界面设置有多个按键，包括实验名称及数据存储文件路径、采集频率、采集持续时间、点火电压、点火延迟时间、点火持续时间、火焰通道个数。实验段管道上方安设数据采集装置进行数据测量与采集，可选择高灵敏度的压力变送器得到压力值、波形图等数据，也可根据需要选择不同传感器、光纤、离子探针、信号转换器、数据采集器、示波器等采集装置。设定实验数据存储文件路径及名称，设定实验数据采集装置的采集频率和采集持续时间，设定实验高圧点火装置的点火延迟时间、点火持续时间及火焰通道个数等各项控制参数。

进一步的，所述配气系统界面设置多个开关键，包括仪表显示器、预混气控制阀、爆轰管控制阀、压力传感器控制阀、引爆气控制阀、纯气控制阀和真空泵控制阀；通过控制各阀门的开闭完成混合气体的配置操作。