在建虚拟仿真实验项目  
 
在建(拟建)虚拟仿真实验项目
作者:admin     时间:2014-11-10 16:02:51   点击:956

    中心将继续完善已有虚拟仿真实验项目,同时积极鼓励教师将科研成果、计量行业前沿技术转化为教学内容,目前在建或拟建的虚拟仿真实验项目共计10项,与前期建设项目相比,拟建项目选题上和产业结合更趋紧密、所模拟的环境更趋极端、涉及的计量手段更趋综合性,且全部采用三维实景的交互式操作模式,可融合到虚拟计量中心

中心在建(拟建)虚拟实验项目

序号

名称

实验项目说明

1

油品罐区计量及定量装车虚拟仿真实验

模拟成品油库区的储罐计量和火车罐车定量装车计量环节

2

船舶水尺计重虚拟仿真实验

模拟船舶吃水及船用物料测定方法和计量步骤开展船舶水尺计重工作

3

耐高静水压声学计量测试虚拟仿真实验

模拟再现深远海环境,实现宽频、高静水压力下声学计量工作方法和过程

4

高强度噪声计量测试虚拟仿真实验

模拟高强度空气噪声的产生、传播和接收等过程,体现噪声计量的相关标准和检定规程

5

大型齿轮几何参数精密测量虚拟仿真实验

基于坐标法测量原理,模拟实现直径3m的齿轮参数综合检测,同时兼具锥齿轮、蜗轮蜗杆等工件的测量功能

6

微纳米尺寸测量虚拟仿真实验

模拟大型纳米测量机,应用纳米测量技术、白光干涉测量技术,使学生熟悉超精密测量的原理和方法

7

高温温度计量虚拟仿真实验

模拟800~3200℃的高温环境,对光学高温计、辐射温度计、红外热像仪等高温温度测量仪器进行计量和检定

8

低温温度计量虚拟仿真实验

模拟低温和超低温环境下的气体三相点瓶、3He恒温器等设备,对低温温度传感器进行计量和检定

9

超大负载静重式测力机虚拟仿真实验

模拟最先进的大型力值计量标准设备,将前沿的力值计量设备及其工作原理融入到实验教学

10

硬度计检定虚拟仿真实验

模拟产生高静压以及静压下的标准硬度块的形变,实现采用洛式与布氏硬度计的硬度检定过程

 

1、油品罐区计量及定量装车虚拟仿真实验

    本实验模拟了某成品油库区的储罐计量和定量装车两个计量环节。通过三维仿真技术展现油品罐区的现场工况,实现储罐计量系统的数据管理功能和实时监控要求,辅助学生熟悉储罐计量中容量、温度、压力等参数的现场检定要求和手段;同时模拟实现铁路油罐车计量交接过程,学生可以依据《石油及液体石油产品铁路罐车交接计量规程》(SY5670-935)、《罐内液体石油产品计量技术规范》(JJF1014)等规程,对比开展人工检尺静态计量和流量计动态计量,了解密闭装车自动化计量以及在线流量计实液校准等发展趋势。该实验内容将两个国家质量监督检验检疫总局公益性行业科研项目的研究成果进行了有机组合,其中罐区容量计量部分主要来自《大型石油储运工程容量计量技术研究》项目,而定量装车系统则来自《铁路油罐车计量系统在线校准装置的研究》中的部分成果。

2、船舶水尺计重虚拟仿真实验

    船舶水尺计重是大宗战略物资中煤炭、矿砂、粮食等低值散装货物船舶运输中普遍采用的一种货物计量方式。本实验仿真了利用声纳技术对船舶水下三维形态进行高精度探测的全过程,能模拟产生船舶吃水深度、拱垂变形、纵横倾等船体结构数据,学生依据《进出口商品重量水尺计重鉴定规程》(SN/T0187-1993)中规定的船舶吃水及船用物料测定方法和计量步骤开展船舶水尺计重工作,并对超声波水尺计重系统的不确定度进行分析和验证,从而熟悉计量技术在船运大宗物料贸易交接中的应用。该项目部分成果来自于中心教师参与研制的国家质量监督检验检疫总局公益性行业科研专项《基于声纳阵列的高精准超声波水尺计重关键计量技术研究》。

3、耐高静水压声学计量测试虚拟仿真实验

    本实验是将中心现有常规水声计量装置向极端计量环境的延伸,利用三维虚拟仿真技术真实再现深远海环境的变温和变压环境条件,包括海底地质结构的环境条件等;再现高静水压下水声声压标准装置中的水声信号发射系统、电声信号测量系统、控制和管理系统及互易测量构件设备等组成部分,能模拟指定特性水声信号的发生和接收;能结合绝对法和相对法等声学计量手段,仿真实现1~5MHz宽频率、0.1~10 MPa高静水压力下标准装置的工作过程;可供模拟开展深水水听器、深水发射换能器等水下探测传感器工作性能的计量测试,并实现对深海环境下不同物质、不同地质结构的模拟测量和数据处理,使学生了解并熟悉海洋探测关键计量标准、溯源技术和水声声压标准装置。

4、高强度噪声计量测试虚拟仿真实验

    本实验模拟高强度空气噪声的产生、传播和接收等过程。采用算法模型生成具有指定特性的噪声源,利用三维虚拟技术进行传送过程可视化动态展示,并结合噪声测量仪器解释各种噪声场特性参量的测量原理和手段,从而建立高强度噪声的模拟计量和测试实验条件,能针对航空、舰船等领域开展传声器工作性能的计量测试,并实现对发动机等高强度噪声源的模拟测量和结果分析,使学生掌握噪声测量的相关标准和检定规程。

5、大型齿轮几何参数精密测量虚拟仿真实验

    本实验基于坐标法测量原理,模拟世界上最大规格齿轮量仪,实现直径3m的齿轮参数综合检测,兼具锥齿轮、蜗轮蜗杆、凸轮轴、圆回转体等工件的测量功能。实验对整体花岗石仪器基座、高精度光栅、CNC全闭环数字控制、交流伺服电机驱动、测微软测头、大直径重载回转工作台等硬件组成进行模拟拆装,学生可根据测量对象自由选配各种尺寸的探针、各种类型的接杆和各种配置,并具有工件安装偏差修正、误差补偿、数据模拟生成、计算机齿轮误差评值等功能。实验紧随齿轮测量的最新前沿技术,丰富教学资源,拓展学生知识水平。

6、微纳米尺寸测量虚拟仿真实验

    随着先进制造业的快速发展,精密加工领域已由传统的微米级深入微纳米级,与之对应的测量与检测的精度也越来越高,微纳米级的精密加工与检测技术标志一个国家的科研技术水平。目前,纳米测量机的生产主要集中于欧美发达国家,因此该类设备进口价位昂贵、维护成本高,对实验条件要求极其苛刻,国内同类检测设备仅上海计量院建有一套纳米测量机。为了丰富教学资源,使得学生全面了解几何测量前沿技术,加深对纳米测量技术、白光干涉测量技术的理解,中心拟依据上海计量院的纳米测量机开发一个微纳米尺寸测量虚拟实验项目。

7、高温温度计量虚拟仿真实验

    高温指的是800℃以上的温度范围,目前国标规定的可计量温度的上限是3200℃(JJG 1032-2007 标准光电高温计检定规程),本实验采用虚拟仿真实验的方式,模拟高温黑体炉或者激光辐射的工作方式,实现高温环境,可供开展光学高温计、辐射温度计、红外热像仪等温度测量仪器的计量校准。从而避免在高温区间开展真实实验存在的高温、激光、辐射等危险因素,实现安全有效地进行高温温度计量方面的实验教学。


8、低温温度计量虚拟仿真实验

    低温通常指的是-60℃到绝对零度(-273.15℃)的温度范围,在超导研究、电子技术、射电天文、低温物理、生物化学、医药卫生、天然气储运等方面有广泛应用。但是实现低温环境尤其是-200℃以下的温度,需要采用液氮冷却、绝热去磁制冷、激光制冷等方法,使用气体三相点瓶、3He恒温器等设备,在普通实验室难以达到,实验成本很高并具有很大的危险性,稍不小心会导致严重的冻伤,因此本虚拟实验模拟低温温度环境下的温度计量,让学生了解低温温度计的计量方法。

9、超大负载静重式测力机虚拟仿真实验

    本实验模拟我国现有最先进的大型力值计量标准设备,由于300 kN静重式测力机的体积庞大,重量高达65吨,控制系统较为复杂,现只有少数国家计量单位建有该设备,因此真实实验难于开展。虚拟仿真实验以此为原型,建设包括标准力值计量设备检定、校准高精度力传感器、负荷传感器及测力仪等内容的虚拟仿真实验,将我国前沿的力值计量设备及其工作原理融入到《力学计量》课程的教学,提升学生的计量意识与工程观、培养其量值溯源及传递能力。

10、硬度计检定虚拟仿真实验

    本实验模拟产生高静压以及静压下的标准硬度块的形变,实现采用洛式与布氏硬度硬度计的硬度检定过程。洛式与布氏硬度是应用最为广泛的两类硬度标尺。虽然这两种硬度计的硬度计算方法不同,但具有类似的测量方法。由于硬度计的检定需要有标准硬度块,其价格较高,实验过程对硬度块具有不可逆的破坏性,因此实验成本高。通过虚拟实验可以扩充教学内容,降低实验成本,培养学生材料硬度计量能力及硬度量值传递与溯源方法。