低温容器低温液体液面计及测量方法技术

本发明专利技术涉及一种能够实现对低温容器液面变化时时测量的低温容器低温液体液面计及测量方法，压力传感器Ca和压力传感器Cb的信号输出端分别与压力计Pa和压力计Pb的信号输入端连通，压力计Pa和压力计Pb的信号输出端分别与校正阀Fa和校正阀Fb连接。优点：在确保低温容器密封性的前提下，既实现了对低温容器液氦高度的连续性测量，又不会发生液氦损失。

Cryogenic Liquid Level Meter for Cryogenic Vessels and Its Measurement Method

The present invention relates to a cryogenic liquid level gauge and measurement method for cryogenic vessels, which can measure the liquid level change of cryogenic vessels when the liquid level changes. The signal output terminals of pressure sensor Ca and pressure sensor Cb are respectively connected with the signal input terminals of pressure gauge Pa and pressure gauge Pb, and the signal output terminals of pressure gauge Pa and pressure gauge Pb are respectively connected with the correction valve Fa and the correction valve Fb. Advantages: On the premise of ensuring the sealing of cryogenic vessels, the continuous measurement of liquid helium height of cryogenic vessels is realized without loss of liquid helium.

【技术实现步骤摘要】
低温容器低温液体液面计及测量方法
本专利技术涉及一种能够实现对低温容器液面变化时时测量的低温容器低温液体液面计及测量方法，属低温容器液面计量及检测装置制造领域。
技术介绍
点-点非连续式Point-to-point（见图4）：由于有些材料的电阻随着温度变化为变化。利用液氦的温度在4.2K,而气态氦的温度高于液氦温度，因此液氦探头的电阻会随着探头从气态浸入液氦而电阻变化。通过读取点-点之间的电阻值来判定最低液面高度。其不足之处：非连续性测量点-点电阻非连续式（见图5）：利用超导材料在临界温度下零电阻的特性，通过在探头的上端加热和热传导作用，使得超导丝的液氦面以上部分温度高于临界温度而展现电阻态，而在超导材料在液氦中的一部分保持超导态；材料a-c点的电压和已知的直流加热电流，取得b-c部分的电阻值，从而得到电阻态的长度，进一步得到液氦面的高度。其不足之处：一是需要从外部输入热量到低温容器内；二是探头顶部可能会结霜而导致加热器热量无法沿超导材料向底部传导，导致探头不工作。
技术实现思路
设计目的：避免
技术介绍
中的不足之处，设计一种能够实现对低温容器液面变化时时测量的低温容器低温液体液面计及测量方法。设计方案：超导磁体（磁共振）系统是在一个密闭容器中，防止昂贵的液氦挥发损失。静态液压：p=ρgh，其中g为重力加速度，h为液面深度，液氦在一个大气压下密度为ρ=0.125g/mL。容器压力维持大于外界压力(如1-4个大气压），为了给容器提供一个向外的正压力，防止其他成分气体进入容器而低温结冰并污染氦气，提高制冷冷头的工作效率。通常超导磁体从常温冷却到极低温（液氦）温度时，需要了解冷却过程和液氦的注入和储存使用量，因为在超导磁体的运作过程中，由于正常维护、维修、容器瑕疵等各种原因，导致液氦的损失，因此需要精确了解低温容器内液氦的储存量，以保证低温容器内的液氦高度不低于能够维持超导磁体和其他元器件工作水平；如磁体失超，需要了解磁体失超后低温容器内剩余的液氦量，以采购需要补充的液氦量。因此实现对低温容器液面变化时时测量对保证超导磁体的正常运行非常重要。为了实现对低温容器液面变化的时时测量，本专利技术在结构设计上，低温液面测量装置由压力传感器Ca，Cb（管，或压力探头）、压力计Pa和Pb（压力显示器）和校正阀Fa和Fb构成，并采用下述方法实现，即：1、低温容器初始液氦输入（1）初始状态下，校正阀Fa，Fb开；（2）开始输入液氦后，当液氦开始在容器内积累，淹没压力传感器Ca底部后，关闭Fa控制阀；（3）测量Pa和Po的压力读数，通过计算（见上页公式）得到液面的高度y。2、低温容器中注满额度液氦容量：（1）打开控制阀Fa，Fb，进行初始化校正，记录初始外压力Po；（2）关闭控制阀Fa，Fb；（3）使用时，测量Pa和Pb的压力读数，当容器内液氦有损耗而导致液面下降，Pa和Pb的压力读数有相应变化，并有差别。通过计算公式或其他手段取得液面的高度y。技术方案1：一种低温容器低温液体液面计，压力传感器Ca和压力传感器Cb的信号输出端分别与压力计Pa和压力计Pb的信号输入端连通，压力计Pa和压力计Pb的信号输出端分别与校正阀Fa和校正阀Fb连接。技术方案2：一种低温容器低温液体液面高低的测量方法，初始液氦输入：（1）初始状态下，校正阀Fa和校正阀Fb开；（2）开始输入液氦后，当液氦开始在容器内积累，淹没压力传感器Ca底部后，关闭校正阀Fa；（3）测量压力计Pa和压力计Pb的开口Po的压力读数，通过计算得到液面的高度y；低温容器中注满额度液氦容量：（1）打开校正阀Fa和校正阀Fb，进行初始化校正，记录初始外压力Po；（2）关闭校正阀Fa和校正阀Fb；（3）使用时，测量压力计Pa和压力计Pb的压力读数，当容器内液氦有损耗而导致液面下降，压力计Pa和压力计Pb的压力读数有相应变化，并有差别，通过计算或其他手段取得液面的高度y。本专利技术与
技术介绍
相比，在确保低温容器密封性的前提下，既实现了对低温容器液氦高度的连续性测量，又不会发生液氦损失。比较对象低温容器密封性液氦损失测量方式现有技术测量部无法保证有非连续性本专利技术可靠无连续性附图说明图1是低温容器低温液体液面计的结构示意图。图2是本专利技术用在低温容器上的初始液氦输入示意图。图3是本专利技术用在低温容器上正常工作时低温容器有液氦损耗示意图。图4是
技术介绍
的结构之一示意图。图5是
技术介绍
的结构之二示意图。图6是
技术介绍
的结构之三示意图。具体实施方式实施例1：参照附图1。一种低温容器低温液体液面计，压力传感器Ca和压力传感器Cb的信号输出端分别与压力计Pa和压力计Pb的信号输入端连通，压力计Pa和压力计Pb的信号输出端分别与校正阀Fa和校正阀Fb连接。所述压力传感器Ca和压力传感器Cb为一长一短。所述压力传感器Ca和压力传感器Cb中一个在容器底部、一个在容器顶部。所述压力传感器Ca和压力传感器Cb为管状结构，或压力探头。管子形状为直管、弧形管、弯曲管。管子材料为金属管或非金属管。即机械管子允许是弧形或其他弯曲形状，材料可以是金属管（不锈钢，铜管、铝合金管、也可以是非金属管，如玻璃管，或Teflong管，但必须抗低温材料。所述压力度为机械式压力剂，或电子数显压力计。实施例2：参照附图2-3。一种低温容器低温液体液面高低的测量方法，初始液氦输入：（1）初始状态下，校正阀Fa和校正阀Fb开；（2）开始输入液氦后，当液氦开始在容器内积累，淹没压力传感器Ca底部后，关闭校正阀Fa；（3）测量压力计Pa和压力计Pb的开口Po的压力读数，通过计算得到液面的高度y；输液液面高度计算：已知：P1=Pa,P2=Pb=Po,ρ为液氦的比重，S为探测管截面积，Pa，Pb由压力探头读取，Po×L×S=P1×(L-y)×SP1-P2=-X×ρx=(Pa-Po)/ρy=L×(1-Po/Pa)液面高度x+y=(Pa-Po)/ρ+L×((1-Po-Pa)低温容器中注满额度液氦容量：（1）打开校正阀Fa和校正阀Fb，进行初始化校正，记录初始外压力Po；（2）关闭校正阀Fa和校正阀Fb；（3）使用时，测量压力计Pa和压力计Pb的压力读数，当容器内液氦有损耗而导致液面下降，压力计Pa和压力计Pb的压力读数有相应变化，并有差别，通过计算或其他手段取得液面的高度y。正常工作时容器有液氦损耗已知P1=Pa,P2=Pb,ρ为液氦的比重，S为探测管截面积，Pa，Pb由压力探头读取，Po×L×S=P1×(L-x-y)×SP2-P1=-X×ρX=(P2-P1)/ρ液面高度y=L×(1-Po/Pa)-(Pb-Pa)/ρ。需要理解到的是：虽然上述已经结合附图描述了本专利技术的具体实施例，但是本领域技术人员可以理解在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，可以对本专利技术作出各种改变、变形和等效替代。因此，要认识到，这些改变、修改和等效替代都意为落入随附的权利要求所限定的精神和范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温容器低温液体液面计，其特征是：压力传感器Ca和压力传感器Cb的信号输出端分别与压力计Pa和压力计Pb的信号输入端连通，压力计Pa和压力计Pb的信号输出端分别与校正阀 Fa 和校正阀Fb连接。

【技术特征摘要】
1.一种低温容器低温液体液面计，其特征是：压力传感器Ca和压力传感器Cb的信号输出端分别与压力计Pa和压力计Pb的信号输入端连通，压力计Pa和压力计Pb的信号输出端分别与校正阀Fa和校正阀Fb连接。2.根据权利要求1所述的低温容器低温液体液面计，其特征是：所述压力传感器Ca和压力传感器Cb为一长一短。3.根据权利要求1所述的低温容器低温液体液面计，其特征是：所述压力传感器Ca和压力传感器Cb为管状结构，或压力探头。4.根据权利要求3所述的低温容器低温液体液面计，其特征是：管子形状为直管、弧形管、弯曲管。5.根据权利要求3或4所述的低温容器低温液体液面计，其特征是：管子材料为金属管或非金属管。6.根据权利要求1所述的低温容器低温液体液面计，其特征是：所述压力传感器Ca和压力传感器Cb中一个在容器底部、一个在容器顶部。7.根据权利要求1所述的低温容器低温液体液面计，其特征是：所述压力度为机械式压力剂，或电子数显压力计。8.一种低温容器低温液体液面高低的测量方法，其特征是：初始液氦输入：（1）初始状态下，校正阀Fa和校正阀Fb开；（2）开始输入液氦后，当液氦开始在容器内积累，淹没压力传感器Ca底部后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈伟俊，
申请(专利权)人：杭州佩伟拓超导磁体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33