【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低温液体液位检测，具体涉及液氢液位检测装置及方法。
技术介绍
1、液氢在航空航天、能源、化工工业等领域发挥着重要作用，具有广泛的应用前景。液氢沸点为20.28k(零下252.87℃)，是沸点很低的低温源。为了监控和控制液氢系统的运行状态，确保液氢的供应及使用的安全和可靠，提高资源利用率和降低成本，需要对其液位进行精确、快速和稳定的测量。
2、目前用于液氢液位测量的方法包括电容式液位计、超声波液位计、浮子式液位计和超导液位计。虽然这些方法是目前液氢液位测量的主要方法，但仍存在测量时易受液氢液体性质变化、信号干扰，液位探头污染等影响，从而导致测量精度下降，影响测量结果的准确性和可靠性。
3、其中超导液位测量技术是将液位与传感器超导丝上总压降相关联来测量液位，当超导液位传感器浸入液氢中时，它内部的超导丝同时处于气相和液相的氢工质环境中。超导丝的临界温度略高于液氢的温度，因此在没有外部加热的情况下，整个传感器处于超导状态。为了建立超导传感器的输出电压与液位之间的对应关系，需要对超导丝进行加热。通过加热，使超导丝在气相部分失去超导性，而液相部分仍保持超导状态。因此，通过测量超导丝的输出电压变化，可以判断液氢液位的高低。超导液位传感器根据加热方式分为超导丝自加热、电阻加热和加热丝加热三种。
4、对于超导丝自加热，ishida等仅以ba(fe1-xcox)2as2作为超导丝co-ba122进行自加热测量液氢液位，通过控制超导丝中的电流大小和加热时间，成功地保持了超导丝的超导态，并且将超导丝临界
5、电阻加热是通过热传导方式将热量传递给液氢的，从而使得超导丝处于正常工作的状态，实现液位测量。kajikawa等提出一种mgb2/cuni超导丝液氢(lh2)液位测量法，将8电阻作为加热器，其输入功率超过10w。但是由于电阻加热利用的是热传导的加热方式，因此在加热过程中，可能会出现温度分布不均的情况，导致测量误差，并且由于热量利用率低，导致能耗也较高。
6、对于加热丝加热，是通过热辐射方式将热量传递给超导丝的，能够将电能高效地转化为热能，实现能量的有效利用。在超导液氢液位测量中，加热丝加热可以快速将液氢加热至一定温度，从而促进超导液氢液位传感器的工作，提高测量精度，加热丝的加热功率可以通过调节电流或电压进行精确控制，从而实现对加热过程的精确控制。kazuma等将0.2mm的聚酯涂层锰金属丝在长500mm的硼化镁/镍化铜(mgb2/cuni)超导丝上加热测量液氢液位，并且具有不错的精度。然而，加热丝需要一定的预热时间才能达到稳定的加热状态，这可能会延长测量时间，降低测量效率。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于为了克服现有技术的不足，提出了一种液氢液位传感器及液氢液位检测方法，以解决对液氢液位准确检测的技术问题，并解决现有超导液位传感器在响应时间、加热功率及检测准确度等方面存在的缺陷。
2、本专利技术液氢液位传感器，其制备方法包括以下步骤：
3、i)制作液氢液位传感器，包括：
4、a)制备mgb2超导丝：
5、将镁粉和硼粉按照1:2摩尔比例混合均匀，然后在850摄氏度高温下对镁粉和硼粉的混合物进行烧结得到致密的mgb2晶体结构，再对mgb2晶体结构进行研磨得到硼化镁粉末；将硼化镁粉末装入铜管内，让硼化镁粉末在铜管中达到充实、紧密，然后封闭铜管两端，再对铜管进行拉拔和退火，退火温度为500摄氏度，最后得到的mgb2超导丝；
6、b)准备mgb2超导丝、用于与mgb2超导丝串联的第一康铜丝、用于加热mgb2超导丝的加热丝和用于与加热丝串联的第二康铜丝，然后将mgb2超导丝、第一康铜丝、加热丝和第二康铜丝分别穿到氧化镁圆柱上四个相互平行的轴向直孔中，再将氧化镁圆柱装入第一不锈钢管中，然后对第一不锈钢管进行轧制，使第一不锈钢管直径变小、长度增长，从而使氧化镁圆柱紧实的填充在第一不锈钢管内；
7、c)切除第一不锈钢管的前部，去除前端内部分氧化镁以露出mgb2超导丝和第一康铜丝，再将mgb2超导丝的前端部和第一康铜丝的前端部焊接；
8、切除第一不锈钢管的后部并去除对应部位的氧化镁，引出mgb2超导丝和第一康铜丝作为电压测量连接端，引出加热丝和第二康铜丝作为加热电流输入端；
9、d)在第一不锈钢管外套装带有微流道的第二不锈钢管，得到传感器初品；
10、e)将传感器初品放入烘箱中烘干，然后将传感器初品的两端管口密封，得到液氢液位传感器成品；
11、ii)对液氢液位传感器成品进行标定，包括：
12、1)用电子秤称取液氢液位传感器和空杜瓦罐的总重量m1；
13、2)将液氢加装到杜瓦罐中，将液氢液位传感器竖直插入杜瓦罐中并确保液氢液位传感器最下端插到杜瓦罐内胆底部，并打开杜瓦罐的泄压阀释放罐内压力；再由电子秤称量得到液氢液位传感器和装有液氢杜瓦罐的总重量m2，根据m1和m2得到杜瓦罐中液氢的重量δm＝m2-m1；根据液氢密度、质量和体积的关系，得到液氢的体积：
14、
15、根据杜瓦罐的内腔体积与内腔高度的关系式，得到体积为v液的液氢对应的液位高度h；
16、3)将可编程直流电源的正负极分别与液氢液位传感器的加热电流输入端连接，将数据采集仪的正负极分别与液氢液位传感器的电压测量端连接；
17、4)电流扫描：可编程电源向液氢液位传感器输出阶梯式递增电流，数据采集仪采集到不同大小流电对应的输出电压，根据输入电流与输出电压的关系找到使液氢液位传感器稳定工作的最小电流；
18、5)以恒流的方式向液氢液位传感器通入最小工作电流，并记录初始液位高度h对应的输出电压，然后每次以固定的调节高度h提升传感器以模拟液位下降，并记录下各个液位对应的输出电压，再根据记录数据拟合出描述液位高度与输出电压关系的标准工作曲线。
19、进一步，所述mgb2超导丝的直径为70μm-120μm。
20、进一步，所述第二不锈钢管上的微流道为均匀分布的条形孔。
21、本专利技术还包括运用上述液氢液位传感器的液氢液位检测方法，其包括：
22、1)将液氢液位传感器竖直插入装有液氢的容器中，使液氢液位传感器的端部与容器的底部接触；
23、2)向液氢液位传感器中通入最小工作电流，并采集液氢液位传感器的输出电压；
24、3)将步骤2)获得的输出电压代入该液氢液位传感器的标准工作曲线，得到容器中液氢的液位高度。
25、本专利技术的有益效果：
26、1、本专利技术采用特定的工艺，制备出了直径细小的mgb2超导丝，使得mgb2超导丝处于气相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.液氢液位传感器，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的液氢液位传感器，其特征在于：所述MgB2超导丝的直径为70μm-120μm。
3.根据权利要求1所述的液氢液位传感器，其特征在于：所述第二不锈钢管上的微流道为均匀分布的条形孔。
4.一种运用权利要求1-3所述液氢液位传感器的液氢液位检测方法，其特征在于：包括：
【技术特征摘要】
1.液氢液位传感器，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的液氢液位传感器，其特征在于：所述mgb2超导丝的直径为70μm-120μm。
3.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建春，苏帅伍，张峰，章欣宇，李新科，章鹏，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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