專利名稱：多階對象模擬純滯后水箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及多階對象模擬純滯后水箱。
背景技術(shù)：
目前，過程控制實驗裝置大都采用盤管來實現(xiàn)純滯后特性。用加熱到一定溫度的熱水流過盤管到達測量點，延長熱水經(jīng)過的距離來實現(xiàn)滯后特性。為了較好的體現(xiàn)純滯后特性，所需盤管就比較長；盤管一般都是水管外包有色塑膠后盤旋而成，即使如此因體積較大還是影響整個裝置的美觀，破壞裝置的整體感而且浪費空間；塑管不透明，無法觀察水流的確切狀況，不能給操作者直觀的感受；如果需要不同的時間常數(shù)的滯后對象，就需要在盤管中部抽頭測溫，十分不可靠。
此外，部分過程控制實驗裝置對象以二階或三階對象來代替純滯后，具體做法是用兩個或三個上下排列的有機玻璃水箱來構(gòu)造二階或三階對象，當輸入水流發(fā)生變化時，各水箱的液位將隨后發(fā)生變化。它的好處是比較直觀，而且無需復(fù)雜的加熱及其保護設(shè)備，但純滯后特性不顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供用于過程控制實驗純滯后環(huán)節(jié)的一種多階對象模擬純滯后水箱。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是方案1由有機玻璃水箱和有機玻璃隔板組成，用隔板將水箱垂直分隔成N個連通的區(qū)間，第一個區(qū)間經(jīng)隔板下端與第二個區(qū)間連通，第二個區(qū)間經(jīng)隔板上端與第三個區(qū)間連通，第三個區(qū)間經(jīng)隔板下端與第四個區(qū)間連通，依次構(gòu)成N個相連通的區(qū)間；從上部連通的隔板呈直角梯形依次排列；進水管上裝有測溫傳感器，在水箱的其它區(qū)間內(nèi)裝有測溫傳感器；從上部連通的隔板底部開有用于實驗完畢排水的小通孔；最后一個區(qū)間底部裝有排水管。
方案2由有機玻璃水箱和有機玻璃隔板組成，用“L”型的隔板將水箱水平分隔成N個連通的區(qū)間，每塊隔板的短邊向上且位于區(qū)間的出水口處，第一個區(qū)間經(jīng)隔板右端與第二個區(qū)間連通，第二個區(qū)間經(jīng)隔板左端與第三個區(qū)間連通，第三個區(qū)間經(jīng)隔板右端與第四個區(qū)間連通，依次構(gòu)成N個相連通的區(qū)間；進水管上裝有測溫傳感器，在水箱的其它區(qū)間內(nèi)裝有測溫傳感器；最后一個區(qū)間底部裝有排水管。
所述的區(qū)間N為奇數(shù)或偶數(shù)。
熱水通過水箱的各個區(qū)間最終流出，通過隔板的設(shè)置增加了水流從入口處到各區(qū)間的時間，這樣各區(qū)間水溫與入口區(qū)水溫存在著滯后，不同區(qū)間的滯后時間常數(shù)不同，可根據(jù)實驗的需要挑選不同的區(qū)間進行測溫，完成純滯后對象控制實驗。與水箱底板相連的隔板下部開有小通孔，實驗時通過通孔的水流很小，可忽略不計，實驗完畢純滯后水箱的積水將通過通孔排空。熱水由裝有功率可調(diào)加熱管的加熱水箱提供，水流大小可改變。
本實用新型具有的有益的效果是水箱及隔板采用透明的有機玻璃材質(zhì)制成，實驗時水流直觀的展現(xiàn)在操作者面前，且有機玻璃有著較好的隔熱保溫效果；純滯后時間長，最長純滯后時間常數(shù)達10分鐘；純滯后對象時間常數(shù)可選擇；整個裝置外形緊湊，占用空間小。


圖1是本實用新型的第一種結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為本實用新型的第二種結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖3為本實用新型的第三種結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖4為本實用新型的第四種結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖5為本實用新型的第五種結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，是本實用新型的第一種結(jié)構(gòu)原理示意圖，由有機玻璃水箱和有機玻璃隔板組成，隔板將水箱分割成九個連通的區(qū)間，熱水由第一個區(qū)間A上部流入，第一個區(qū)間A與第二個區(qū)間B從隔板下部連通，第二個區(qū)間B與第三個區(qū)間C從隔板上部連通，第三個區(qū)間C與第四個區(qū)間D從隔板下部連通，第四個區(qū)間D與第五個區(qū)間E從隔板上部連通，第五個區(qū)間E與第六個區(qū)間F從隔板下部連通，第六個區(qū)間F與第七個區(qū)間G從隔板上部連通，第七個區(qū)間G與第八個區(qū)間H從隔板下部連通，第八個區(qū)間H與第九個區(qū)間I從隔板上部連通。第二個區(qū)間B與第三個區(qū)間C之間的隔板、第四個區(qū)間D與第五個區(qū)間E之間的隔板、第六個區(qū)間F與第七個區(qū)間G之間的隔板、第八個區(qū)間H與第九個區(qū)間I之間的隔板高度按直角梯形變化降低，且其下部均開有φ2mm的小通孔R用于排水。在進水管中裝有測溫傳感器TT1、第四個區(qū)間D中裝有測溫傳感器TT2、第八個區(qū)間H中裝有測溫傳感器TT3。第九個區(qū)間I裝有排水管。所述的分隔成的連通區(qū)間水流成一條直線，區(qū)間截面為長方形。
如圖2所示，是本實用新型的第二種結(jié)構(gòu)原理示意圖，它是圖1所示水箱的一種改變，即純滯后水箱被分隔為8個區(qū)間，進水管直接插入第一個區(qū)間底部，熱水由第一個區(qū)間A底部流入，最后由第八個區(qū)間H流出。在進水管中裝有測溫傳感器TT1、第三個區(qū)間C中裝有測溫傳感器TT2、第七個區(qū)間G中裝有測溫傳感器TT3。第八個區(qū)間H裝有排水管。所述的分隔成的連通區(qū)間水流成一條直線，區(qū)間截面為長方形。
如圖3所示，是本實用新型的第三種結(jié)構(gòu)原理示意圖，圓柱形水箱中間立有一個有機玻璃棒，周圍圍著8塊有機玻璃板將水箱分為8個扇形空間，熱水由第一個區(qū)間A頂部流入，從第八個區(qū)間I流出。熱水呈環(huán)狀流動。在進水管中裝有測溫傳感器TT1、第三個區(qū)間C中裝有測溫傳感器TT2、第七個區(qū)間G中裝有測溫傳感器TT3。第八個區(qū)間H裝有排水管。所述的分隔成的連通區(qū)間水流成環(huán)型，區(qū)間截面為扇形。
如圖4所示，是本實用新型的第四種結(jié)構(gòu)原理示意圖，方形水箱被有機玻璃隔板分隔為9個方形空間，熱水由第一個區(qū)間A頂部流入，從第九個區(qū)間I流出。熱水呈“S”狀流動。在進水管中裝有測溫傳感器TT1、第四個區(qū)間D中裝有測溫傳感器TT2、第八個區(qū)間H中裝有測溫傳感器TT3。第九個區(qū)間I裝有排水管。所述的分隔成的連通區(qū)間水流成S型，區(qū)間截面為方形。
如圖5所示，是本實用新型的第五種結(jié)構(gòu)原理示意圖，塔狀有機玻璃水箱被有機玻璃隔板分隔為9個垂直排列的空間，熱水由對第一個區(qū)間A頂部流入，從第九個區(qū)間I流出。在進水管中裝有測溫傳感器TT1、第四個區(qū)間D中裝有測溫傳感器TT2、第八個區(qū)間H中裝有測溫傳感器TT3。第九個區(qū)間I裝有排水管。
上述具體實施方式
用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本實用新型作出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種多階對象模擬純滯后水箱，其特征在于由有機玻璃水箱和有機玻璃隔板組成，用隔板將水箱垂直分隔成N個連通的區(qū)間，第一個區(qū)間經(jīng)隔板下端與第二個區(qū)間連通，第二個區(qū)間經(jīng)隔板上端與第三個區(qū)間連通，第三個區(qū)間經(jīng)隔板下端與第四個區(qū)間連通，依次構(gòu)成N個相連通的區(qū)間；從上部連通的隔板呈直角梯形依次排列；進水管上裝有測溫傳感器，在水箱的其它區(qū)間內(nèi)裝有測溫傳感器；從上部連通的隔板底部開有用于實驗完畢排水的小通孔；最后一個區(qū)間底部裝有排水管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多階對象模擬純滯后水箱，其特征在于所述的分隔成的連通區(qū)間水流成一條直線，區(qū)間截面為長方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多階對象模擬純滯后水箱，其特征在于所述的分隔成的連通區(qū)間水流成環(huán)型，區(qū)間截面為扇形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多階對象模擬純滯后水箱，其特征在于所述的分隔成的連通區(qū)間水流成S型，區(qū)間截面為方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種多階對象模擬純滯后水箱，其特征在于所述的區(qū)間N為奇數(shù)或偶數(shù)。
6.一種多階對象模擬純滯后水箱，其特征在于由有機玻璃水箱和有機玻璃隔板組成，用“L”型的隔板將水箱水平分隔成N個連通的區(qū)間，每塊隔板的短邊向上且位于區(qū)間的出水口處，第一個區(qū)間經(jīng)隔板右端與第二個區(qū)間連通，第二個區(qū)間經(jīng)隔板左端與第三個區(qū)間連通，第三個區(qū)間經(jīng)隔板右端與第四個區(qū)間連通，依次構(gòu)成N個相連通的區(qū)間；進水管上裝有測溫傳感器，在水箱的其它區(qū)間內(nèi)裝有測溫傳感器；最后一個區(qū)間底部裝有排水管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多階對象模擬純滯后水箱，其特征在于所述的區(qū)間N為奇數(shù)或偶數(shù)。
專利摘要本實用新型涉及一種多階對象模擬純滯后水箱。它的基本原理是利用多階對象模擬純滯后環(huán)節(jié)，包括有機玻璃水箱、隔板、測溫傳感器、進水管、排水管。隔板將水箱分為若干個區(qū)間，熱水從第一個區(qū)間進入，流經(jīng)各個區(qū)間最后流出水箱，各個區(qū)間可加裝溫度檢測裝置。各個區(qū)間的水溫變化存在著滯后關(guān)系。水箱、隔板為透明有機玻璃材質(zhì)制成，便于實驗時觀察且隔熱保溫效果較好。整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，成本低。
文檔編號B01L3/00GK2778381SQ20052010172
公開日2006年5月10日 申請日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者戴連奎, 邢子龍 申請人:浙江中控科教儀器設(shè)備有限公司