一种低温液位测量装置的制作方法

1.本发明涉及液位计技术领域，特别是涉及一种超低温液位测量装置。


背景技术：

2.为了精确测量超低温环境下的液位高度，通过利用超导丝的超导态与非超导态的关系测量出液氦的液位高度。超导是指在一定温度条件下导体电阻突然变为零的现象，分为高温超导和低温超导。
3.目前所用的液位计包括套管、加热器和测量装置，其中加热器和测量装置相互独立，引出线多达6根，包括电流正极引线端、电流负极引线端、电压正极引线端、电压负极引线端、加热器正极引线端、加热器负极引线端。导致引出线较多，接线复杂，需要同时控制加热器和测量装置两套系统，控制繁琐，并且由于引出线较多导致漏热的可能性增大。
4.综上所述，如何有效地解决现有技术中加热部分与测量部分相互独立，导致引出线较多，漏热增大等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种超低温液位测量装置，该超低温液位测量装置引出线较少，漏热小，接线及控制简单准确。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种超低温液位测量装置，用于超低温液体盛放于超低温液体容器内，包括下部插入超低温液体内且固定的超导丝、缠绕于所述超导丝上端的加热丝、与所述加热丝与超导丝的串联点连接的电压正极引线、与所述加热丝的另一端连接的电流正极引线、与所述超导丝的下端分别连接的电压负极引线和电流负极引线，所述电流正极引线和电流负极引线之间通入恒定电流，所述电压负极引线和电流负极引线之间连接电压表。
7.优选地，还包括放置于所述超低温液体容器内的保护套管，所述保护套管上具有多个通孔，所述超导丝、加热丝、电压正极引线、电流正极引线、电压负极引线和电流负极引线内置于保护套管内。
8.优选地，所述保护套管为特氟龙套管。
9.优选地，所述保护套管上的通孔左右对称设置。
10.优选地，还包括无磁性的拉簧，所述超导丝底部通过拉簧与保护套管底部相连。
11.优选地，所述拉簧的材质为不锈钢。
12.优选地，所述加热丝缠绕于超导丝的长度占超导丝总长的0.055
‑
0.08。
13.优选地，所述电压正极引线、电流正极引线、电压负极引线和电流负极引线均为铜线。
14.本发明所提供的超低温液位测量装置，包括超导丝、加热丝、电压正极引线、电流正极引线、电压负极引线和电流负极引线，超低温液体盛放于超低温液体容器内。超导丝的下部插入且固定超低温液体内，也就是超导丝的下部浸入超低温液体内，上部在超低温冷
气中但没有浸泡在超低温液体中，超导丝在超低温液体环境下电阻为零。
15.加热丝缠绕于所述超导丝的上端，电流流过加热丝，加热丝发热，缠绕加热丝的超导丝部分温度较高，使得在超低温冷气中但没有浸泡在超低温液体中的超导丝变为非超导状态。
16.电压正极引线与所述加热丝与超导丝的串联点连接，电压正极引线上端引出电压正极引线端。电流正极引线与所述加热丝的另一端连接，引出电流正极引线端。电压负极引线和电流负极引线与所述超导丝的下端分别连接，分别引出电压负极引线端和电流负极引线端。
17.所述电流正极引线和电流负极引线之间通入恒定电流，所述电压负极引线和电流负极引线之间连接电压表，测量电压正极引线端和电压负极引线端之间的电压值。
18.当超低温液位测量装置浸泡在超低温液体中时，在电流正极引线端和电流负极引线端通入恒定的电流，电流流过加热丝，加热丝发热，缠绕加热丝的超导丝部分温度较高处于非超导状态，且非超导状态向下延伸至液面时停止，通过计算得出液面高度。
19.本发明所提供的超低温液位测量装置，利用超导丝在一定温度环境下电阻为零的超导特性，通过加热丝加热使得在超低温冷气中但没有浸泡在超低温液体中的超导丝变为非超导状态，通过恒定的电流测出液位计在液面以上部分的超导丝的电压值。该超低温液位测量装置的引出线较少，接线简单，漏热小，接线及控制简单准确。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明中一种具体实施方式所提供的超低温液位测量装置的结构示意图。
22.附图中标记如下：加热丝1、超导丝2、保护套管3、超低温液体容器4、拉簧5。
具体实施方式
23.本发明的核心是提供一种超低温液位测量装置，该超低温液位测量装置引出线较少，漏热小，接线及控制简单准确。
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.请参考图1，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的超低温液位测量装置的结构示意图。
26.在一种具体实施方式中，本发明所提供的超低温液位测量装置，用于超低温液体盛放于超低温液体容器4内，包括下部插入超低温液体内且固定的超导丝2、缠绕于所述超导丝2上端的加热丝1、与所述加热丝1与超导丝2的串联点连接的电压正极引线、与所述加
热丝1的另一端连接的电流正极引线、与所述超导丝2的下端分别连接的电压负极引线和电流负极引线，所述电流正极引线和电流负极引线之间通入恒定电流，所述电压负极引线和电流负极引线之间连接电压表。
27.上述结构中，超低温液位测量装置包括超导丝2、加热丝1、电压正极引线、电流正极引线、电压负极引线和电流负极引线，超低温液体盛放于超低温液体容器4内。超导丝2的下部插入且固定超低温液体内，也就是超导丝2的下部浸入超低温液体内，上部在超低温冷气中但没有浸泡在超低温液体中，超导丝2在超低温液体环境下电阻为零。
28.加热丝1缠绕于所述超导丝2的上端，电流流过加热丝1，加热丝1发热，缠绕加热丝1的超导丝2部分温度较高，使得在超低温冷气中但没有浸泡在超低温液体中的超导丝2变为非超导状态。
29.电压正极引线与所述加热丝1与超导丝2的串联点连接，电压正极引线上端引出电压正极引线端v＋。电流正极引线与所述加热丝1的另一端连接，引出电流正极引线端i＋。电压负极引线和电流负极引线与所述超导丝2的下端分别连接，分别引出电压负极引线端v－和电流负极引线端i－。
30.所述电流正极引线和电流负极引线之间通入恒定电流，所述电压负极引线和电流负极引线之间连接电压表，测量电压正极引线端v＋和电压负极引线端v－之间的电压值。
31.具体的说，当超低温液位测量装置浸泡在超低温液体中时，在电流正极引线端和电流负极引线端通入恒定的电流，电流流过加热丝1，加热丝1发热，缠绕加热丝1的超导丝2部分温度较高处于非超导状态，且非超导状态向下延伸至液面时停止，通过计算得出液面高度。
32.推算过程如下：首先测得超导丝2在超低温冷气中非超导状态下通入恒定的电流i，测得非超导状态下的超导丝2两端电压u，计算得超导丝2在冷氦气中的全电阻r=u/i；假设超导丝2的长度为l，液面以下的超导丝2长度为l1，液面以上的超导丝2长度为l2，液位的高度占比为h=l1/l*100%；当有液氦处在液位计测量范围之内时，通入恒定电流i，测得液氦液面以上部分的超导丝2对应的电压为u2，液面以上部分的超导丝2对应的电阻为r2；根据比例关系得出u2/u=r2/r=l2/l，l2=l*u2/u，l1=l
‑
l2=l(1
‑
u2/u)，由h=l1/l*100%得出液位高度占比h=(1
‑
u2/u)*100%。
33.本发明所提供的超低温液位测量装置，利用超导丝2在一定温度环境下电阻为零的超导特性，通过加热丝1加热使得在超低温冷气中但没有浸泡在超低温液体中的超导丝2变为非超导状态，通过恒定的电流测出液位计在液面以上部分的超导丝2的电压值。该超低温液位测量装置的引出线较少，接线简单，漏热小，接线及控制简单准确。
34.上述超低温液位测量装置仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，还包括放置于所述超低温液体容器4内的保护套管3，所述保护套管3上具有多个通孔，方便超低温液体流通，保持保护套管3内外超低温液体相同，保证液位的测量精确。
35.保护套管3低温特性好，可弯曲成所需要的形状，所述超导丝2、加热丝1、电压正极引线、电流正极引线、电压负极引线和电流负极引线内置于保护套管3内，保护套管3将超导
丝2、加热丝1、电压正极引线、电流正极引线、电压负极引线和电流负极引线整合在一起，通过保护套管3同时取放，对超导丝2、加热丝1、电压正极引线、电流正极引线、电压负极引线和电流负极引线具有保护作用，还可以降低超导丝2在超低温液体内浮动，保证液位测量的精确性。
36.在上述各个具体实施例的基础上，保护套管3可用低温特性好的绝缘套管，比如所述保护套管3可以为特氟龙套管，低温特性优质；可弯曲变形，可以根据超导丝2、加热丝1、电压正极引线、电流正极引线、电压负极引线和电流负极引线以及超低温液体容器4的形状改变形状，使用方便。
37.在上述各个具体实施例的基础上，所述保护套管3上的通孔左右对称设置，也就是左右通孔对中，方便液体流通。
38.另一种较为可靠的实施例中，在上述任意一个实施例的基础之上，还包括无磁性的拉簧5，优选地，所述拉簧5的材质为不锈钢，对测试结果没有影响，保证测量准确。所述超导丝2底部通过拉簧5与保护套管3底部相连，拉簧5使得超低温液位测量装置在弯曲时能够有效地保护超导丝2不被拉断，测量准确。
39.另一种较为可靠的实施例中，在上述任意一个实施例的基础之上，所述加热丝1缠绕于超导丝2的长度占超导丝2总长的0.055
‑
0.08，举例说明，超导丝2的总长为100cm，加热丝1缠绕于超导丝2的长度为5.5cm
‑
8cm，保证加热丝1的加热功率。优选地，加热丝1采用电阻特性稳定的康铜线，加热丝1串联在超导丝2的顶端并均匀缠绕在超导丝2顶端，加热丝1加热均匀。
40.另一种较为可靠的实施例中，在上述任意一个实施例的基础之上，所述电压正极引线、电流正极引线、电压负极引线和电流负极引线均为铜线，导电性较好，成本较低。
41.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
42.以上对本发明所提供的超低温液位测量装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。