[实用新型]一种带二维运动平台测量的水电比拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及教学实验仪器领域，具体涉及一种无拖携导线的带二维运动平台测量的水电比拟实验装置。

背景技术

水电比拟实验是传统的古典的实验内容之一。本实验是用电流流场来模拟渗流流场或层流流场的一种水电比拟实验，其实验原理是电场与渗流(层流)场这两种物理场可用同一形式的数学方程式来描述，即都为同一的拉布拉斯方程，方程的主变量流场是水头H，电场是电压V。该实验原理理论成熟，实验方法古典可信，实验目的是测量并绘制出模拟流场的电压V的10％、20％、……90％共9条等势线。

传统的水电比拟实验装置由模型池盆、带拖携电线的测针、池盆透明底板下衬垫的方格毫米坐标纸、交流电压信号发生器以及万用电压表等组成。在模型池盆中，可放置不同实验要求的流场模型，模型边界用不透水的材料围护而成，根据边界条件，在边界上分别设置有高、零等电位汇流板，其他边界均为绝缘材料制作的不导电边界。传统上绝缘材料常用玻璃板、有机玻璃、沥青混合物、橡皮泥和绝缘漆等。在模型池盆的模型边界内有1-2公分的导电液，如自来水或淡盐水。在电位汇流板的高低端分别接上实验工作电压，为了防止汇流板极化，通常采用1000-2000HZ的高频交流电压，低端接接地的零电压，高端传统上常用10V电压，并将边界内的流场电压等势线分为以1V为间隔的1-9V的9条等电位线，以模拟流场的10％、20％、……90％的等势线。若工作电压不是10V，9条等电位线，电压值可能非整数值，给实验测量中带来不便。在流场中测量这些等电位线的时候，如用万用表测量，则把万用表的负端接在零电位的汇流板上，而用万用表高端测针垂直插入导电液中，移动测针寻找到需要的电压点，记下测针所指的池盆透明底板下衬垫方格毫米坐标纸上的坐标。每一条等电位线需要用如此方法测量近10个测点。再用一张按一定比例画有模型边界图的方格毫米纸，根据各测点坐标，按比例把测点标注在画有模型方格毫米纸的图上。将等电压的测点连成一条曲线，得出流场的等电势线。

传统实验装置及其方法存在以下不足与缺陷：

1、测量仪表需要散件配置，且缺少实验所需的10V音频信号发生器，近年来市场购置的所谓能输出音频10V电压的同类仪器，实际能输出最高电压仅为9V以下，很多万用表频率不响应，对使用者造成诸多不便。开发一款水电比拟电测仪电子产品，填补该领域的空白很有必要。

2、传统实验装置，其测针都带有拖携式导电线，拖了一根长长尾巴，在池中测量时，一手拖携导线，一手拿住测针，在模型池盆中测量时移动寻点，既不方便，又因导线浸水或测针不垂直引起测量误差。用创新割除这条“拖携的尾巴”是实验者的愿望。

3、传统实验装置中，用池盆透明底板下衬垫的方格毫米坐标纸作为测读坐标，实验中纵横坐标学生很容易读错。尤其作为一种教学实验装置，这种用方格毫米纸作为坐标纸，实在不够技术品位。很不受学生欢迎，常遭到师生埋怨。如能开发一种简易而实用的坐标测量体系，满足实验教学要求，是很有意义的。

4、满度校验在实验过程中要多次进行，传统装置满度校验与调节不方便，若能增加满度校验调节功能，可为实验带来方便。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带二维运动平台测量的水电比拟实验装置，将能导电的二维运动平台测量装置创新的应用于水电比拟实验装置中，割除了传统使用测针时的拖拽导线，实现无拖携导线，克服了拖拽导线容易浸水影响流场的问题，同时二维运动平台上标有X轴标尺和Y轴标尺，克服了手拿测针容易不垂直引起的测量误差的问题。

一种带二维运动平台测量的水电比拟实验装置，包括模型池盆、测针以及与所述测针连接的水电比拟实验仪，所述的模型池盆上设有导电的二维运动平台，所述的二维运动平台上标有X轴标尺和Y轴标尺，所述的测针安装在所述二维运动平台上并与所述二维运动平台电连接。

本实用新型中，采用导电的二维运动平台，割除了传统使用测针时的拖拽导线，实现无拖携导线，在二维运动平台上标有X轴标尺和Y轴标尺，可通X轴标尺和Y轴标尺直接准确地读取测针的位置。

以下作为本实用新型的优选结构：

所述的水电比拟实验仪，包括：信号发生器、放大电路以及交流电压表；所述的模型池盆上设有两个导电片，为第一导电片和第二导电片；

所述的信号发生器的接地端一极与所述第二导电片连接，所述的信号发生器的另一极与所述第一导电片连接；

所述交流电压表的接地测量端与所述第二导电片连接，所述交流电压表的另一测量端通过所述放大电路与所述测针电连接。