流量计标定虚拟仿真实验项目设计

宁玉涛 黄晓璜 崔国民

摘  要： 流量计量是工农业生产过程自动检测和控制的重要环节，流量计使用前需要进行标定实验。以实验室流量标定实验装置作为参照和依托，运用Visual Basic6.0为开发平台，设计一套流量标定虚拟仿真实验项目。操作人员通过对话窗口，可以操作流量计的标定过程，获得实验结果。结果表明，虚拟仿真实验开发有利于学生的课前预习和教师的课堂辅助教学，丰富了教学资源，提高了学生的学习兴趣，学生普遍反映良好。

关键词： Visual Basic6.0;流量计;虚拟仿真实验

中图分类号： TP311.11    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.06.011

本文著录格式：宁玉涛，黄晓璜，崔国民，等. 流量计标定虚拟仿真实验项目设计[J]. 软件，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

虚拟仿真（Virtual Simulation）是利用一个系统模仿另一个真实系统的技术[1]。随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟仿真实验室在教育领域的应用价值，虚拟仿真实验不仅可以辅助高校   的科研工作，而且在实验教学方面也发挥了重要的作用。

近年来，虚拟仿真实验项目的研发在国内高校开展得非常普遍[2]。刘红亮[3]基于Flex平台开发了模拟实验、信号与系统实验、通信原理实验等实验课程的开发工作，刘标等[4]基于Unity3D对搭建了电力仿真教学系统，提高了教学效果，张济麟等[5]应用VR及AR技术，基于Unity3D软件，开发3D虚拟电工电子实验系统，喻盼[6]基于Java和Matlab设计了虚拟仿真实验系统，张海燕等[7]为了提高教学效果，基于LabVIEW软件设计了实时动态的显示电路，白城铭[8]基于Flex设计与研发了教学仿真平台等。这些虚拟仿真项目的开发与使用，发挥了虚拟仿真的增强课堂趣味性、丰富教学素材、提高教学效果的作用。

另还有一些研究者基于Visual Basic的开发工具，开发了虚拟仿真实验项目。李军等[9]基于VB设计了一套图形生成程序，运用于机床功率转矩图的设计。王帅等[11]基于VB编制了一套加热炉热平衡计算软件。騰凯等[10]基于VB开发了一个数控虚拟仿真实验辅助系统。吴青凤等[12]基于VB软件设计开发了减速器拆装虚拟实验系统。在此背景下，为提高实验教学质量，训练学生正确掌握实验操作步骤和原理，针对“动力工程测控技术实验”中的实验项目——孔板、电磁、转子、涡轮流量计标定实验的特点，提出基于VB开发流量计标定虚拟仿真实验，以提高学生对容积法标定流量原理的深入掌握，起到辅助教学的作用。

该虚拟仿真实验主要是给试验者提供一个预习环境，使试验者通过鼠标键盘的操作就可以进行试验。虽然不能像亲临其境一样，但在屏幕上看到的和实际试验装置基本一致。通过仿真实验以后，再进入实验室，就可做到事半功倍的效果。

1  流量标定实验装置

实体水流量标定实验装置系统示意图见图1所示，由标准计量容器，涡轮流量计、电磁流量计、转子流量计、孔板、差压变送器和电控仪表箱组成。装置主体安装在不锈钢台面上，两条测量直管水平平置，留有充分的直管段来保证流型稳定。各流量计用于读取相应管道内的流量值。

在实验过程中，水通过水泵的驱动，在系统里进行循环。依次流过流量计和标准计量容器，计算其流量大小，比较测量误差，从而对待标定流量计进行误差校准。在实验过程中，由于实验台位有限，不能所有的学生都进行操作实验，虚拟仿真实验可以解决这个问题。

2  虚拟仿真实验设计

开发基于VB的流量标定虚拟仿真软件的目的是使该实验不再局限于实验台，学生通过虚拟仿真实验软件可以完成实验。因此，虚拟仿真实验软件有三个目标：（1）尽可能贴合真实实验装置，让学生有真实操作实验装置的感受;（2）随着实验操作步骤的进行要出现合理的反馈，显示出相应的实验现象与结果;（3）实验操作逻辑要符合实际。

实验者操作的特定步骤需要有实验提示信息文本的指导。直接定义字符变量“TSI.Text”，在完成特定实验操作即相应变量被赋予特定值时，该字符变量会被赋予不同的提示信息。

例如，在单击菜单栏中“实验目的”后加载的代码如下所示：

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

Rt.Height =460

Rt.Width =650

Rt.Text=

Rt.LoadFile（Application.StartupPath+“＼实验目的.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状态=1Then

状态=2

TSI.Text=“请依次打开电源、仪器、水泵开关”

End If

End Sub

3  结语

流量计标定虚拟仿真实验项目展示了实验指导，实验操作界面，能模拟实体实验装置运行操作过程，显示实验数据与运行曲线。学生不仅可以在此软件上预习，也可以复习。该虚拟仿真实验项目可作为开展实体实验的补充，起到了教学辅助的作用。通过实践发现，虚拟仿真实验开发丰富了教学资源，提高了学生的學习兴趣，学生普遍反映良好。

参考文献

[1] 宋健， 颜士肖. 虚拟仿真技术在数控加工中的应用[J]. 机械制造与自动化， 2015（2）： 95-97.

[2] 李震彪. 本科教学虚拟仿真实验之思考[J]. 实验技术与管理， 2019（36）： 5-7.

[3] 刘红亮， 王丹志. 基于Flex的虚拟实验平台的设计与开发[J]. 软件， 2015， 36（1）： 77-81.

[4] 刘标， 王大虎， 徐炎军. 基于Unity3D的电力仿真教学系统[J]. 软件. 2019， 40（6）： 164-168.

[5] 张济麟， 张艳鹏. 应用 VR 及AR技术的虚拟仿真实验设计与实现[J]. 软件， 2018， 39（8）： 202-206.

[6] 喻盼. 基于Java和Matlab的虚拟仿真实验系统的设计与实现[D]. 长江大学. 2018.

[7] 张海燕， 吴园燕. 基于LabVIEW虚实仿真的《电路分析基础》教学研究[J]. 软件， 2019， 40（6）： 70-73.

[8] 白城铭. 基于Flex教学仿真平台的研发及应用[D]. 华南理工大学. 2016.

[9] 李军， 何沛恒， 柴会敏等， VB程序软件在机床设计计算上的运用[J]. 机械设计， 2018（35）： 242-246.

[10] 王帅， 钱惠国. 基于VB6. 0的加热炉热平衡计算软件开发[J]. 煤炭技术， 2016（35）： 287-289.

[11] 腾凯. 数控虚拟仿真实验辅助系统的设计[J]. 实验室研究与探索， 2015（34）： 69-72， 85.

[12] 吴青凤， 江帆， 李东炜. 基于VB的减速器拆装虚拟实验系统的开发[J]. 实验技术与管理， 2014（31）： 104-106， 214.