專利名稱：便攜式低溫液面計的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種低溫液面測量裝置。
背景技術：
高溫超導材料在77K液氮環境中工作，超導材料需要完全浸泡在液氮中才能正常工作，超導材料在通電狀態如果沒有完全浸泡在液氮中，超導材料將被損壞，故需要精確測量杜瓦內液氮液面，以保證超導材料完全浸泡在液氮環境中。低溫液氮容器一般都是不透明的金屬杜瓦或環氧杜瓦，不能從杜瓦外部看到杜瓦內部液氮液位，故需外部接入低溫液面計來測量杜瓦內液氮液面。目前低溫液體液面測量儀表都得固定在杜瓦裝置或其附件，液面測量儀需220V插電使用，故在杜瓦附近必須有220V供電電源。現有的液面測量原理一般采用介質密度換 算法，但由于超導材料加電時液氮液面波動比較大，所以測出來的液氮液面值誤差較大，不能滿足測量需要的精度。
發明內容
為克服當前低溫液面測量技術的不足，本發明提出一種便攜式低溫液面計。本發明采用壓差法來測量液氮液位，壓差法測試液氮液位與液面壓力有關，受液面波動影響小，而超導材料通電工作狀態下液面波動比較大，故采用壓差法來測試液氮液面可有效減小液面波動帶來的誤差，從而提高了液面測量精度。為了克服傳統的低溫液面計必須220V供電的不足，本發明的低溫液面計采用內部3V的鋰電池供電，無需固定使用，攜帶方便，可擴大低溫液面計的使用場合。本發明低溫液面計包括低溫杜瓦、超導材料、壓力測試桿和液面測試盒。所述的低溫杜瓦內充有液氮，工作時超導材料完全浸泡在液氮中。所述的低溫杜瓦蓋板上面有兩個壓力測試桿的插入口，兩根壓力測試桿通過低溫杜瓦蓋板上的插入口插入至低溫杜瓦內，其中一根壓力測試桿插入低溫杜瓦底部，用于測試液面底部的壓力，另一根壓力測試桿插入低溫杜瓦液面上部，用于測試液氮液面的壓力。壓力測試桿為不銹鋼空心桿。液面測試盒包括壓力變送器，壓力液位轉換電路，液位顯示屏。壓力變送器、壓力液位轉換電路固定在液位測試盒內部，液位顯示屏位于液位測試盒外側。壓力變送器的輸出端通過兩根信號線接入至壓力液位轉換電路的輸入端，壓力變送器送出的壓力信號傳輸至壓力液位轉換電路，壓力液位轉換電路的輸出端通過兩根信號線接入至液位顯示屏的輸入端。壓力變送器安裝并固定在液面測試盒內部的側面，壓力變送器的壓力接口裸露在液面測試盒的外部，以便壓力測試桿的接入。壓力液位轉換電路安裝在液面測試盒內部。液位顯示屏安裝并固定在液位測試盒的外側面，用于測量液位時讀數。所述的液面測試盒內安裝有3V的鋰電池，便于攜帶，用于給壓力變送器、壓力液位轉換電路和液位顯示屏供電。兩個壓力測試桿分別接入液面測試盒的壓力測試桿接入口，壓力測試盒內部的壓力變送器將壓力信號通過內部轉換電路轉換成液位信號，然后直接顯示在所述的液面測試盒的顯示屏上。假設低溫杜瓦的液面壓力為P，底部壓力為Ps，液面高度為H，則有如下公式P=Ps+ P gH(I)其中P為介質密度，g為重力加速度。由公式(1)，可得到
Δ P=P-Ps= P gH(2)由公式(2)可知，壓差Λ P與液面高度H成正比，測出Λ P就可得出液面高度H，液面測試盒的內部轉換電路將壓差值ΛΡ轉換為液面值H。本發明裝置采用壓差原理測試液氮液面值，可有效降低超導材料通電時液氮液面波動帶來的液位測試誤差，另外，液氮液面計采用3V鋰電池供電，不需要220V電源供電，攜帶方便，且擴大了液氮液面計的使用場合。
圖I為本發明低溫液面的組成結構示意圖，圖中1低溫杜瓦，2超導材料，3、3’壓力測試桿，4液面測試盒。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式
進一步說明本發明。如圖I所示，本發明包括低溫杜瓦I、超導材料2、壓力測試桿3、3’和液面測試盒
4。超導材料2放置在低溫杜瓦I內，低溫杜瓦I內充有液氮，低溫杜瓦I的蓋板上開有兩個壓力測試桿的插入口，工作時將兩根壓力測試桿3和3’通過此插入口分別插入至低溫杜瓦I的底部和低溫杜瓦I的液面上部，壓力測試桿3和3’接入至液面測試盒4的壓力接入口。液面測試盒4內的壓力變送器的輸出端通過兩根信號線接入至液面測試盒4內的壓力液位轉換電路的輸入端，壓力液位轉換電路的輸出端通過兩根信號線接入至液面測試盒4外側的液位顯示屏的輸入端。液面測試盒4內的壓力變送器將壓力測試桿3傳輸過來的壓力值傳輸給液面測試盒4的壓力液位轉換電路，將壓差值轉換為液面值直接顯示在液面測試盒4的液位顯示屏上。本發明工作原理簡單，攜帶方便，可精確測試工作狀態下的液氮液面值。
權利要求
1.一種便攜式低溫液面計，其特征在于，所述的液面計包括低溫杜瓦(I)、超導材料(2)、兩根壓力測試桿(3、3’)和液面測試盒(4);超導材料(2)放置在低溫杜瓦(I)內，低溫杜瓦(I)內充有液氮；低溫杜瓦(I)的蓋板上開有兩個壓力測試桿的插入口，工作時兩根壓力測試桿(3)、3’)通過此插入口分別插入至低溫杜瓦(I)的底部和低溫杜瓦(I)的液面上部，其中一根壓力測試桿(3)插入低溫杜瓦(I)的底部，用于測試液面底部的壓力，另一根壓力測試桿(3’)插入低溫杜瓦液面上部，用于測試液氮液面的壓力；兩根壓力測試桿(3、3’)接入至液面測試盒(4)的壓力接入口。
2.根據權利要求I所述的便攜式低溫液面計，其特征在于，所述的液面測試盒(4)包括壓力變送器、壓力液位轉換電路和液位顯示屏；所述的壓力變送器的輸出端接入至壓力液位轉換電路的輸入端，壓力液位轉換電路的輸出端接入至液位顯示屏的輸入端。
3.根據權利要求I所述的便攜式低溫液面計，其特征在于，所述的壓力測試桿為不銹鋼空心桿。
全文摘要
一種便攜式低溫液面計，包括低溫杜瓦(1)、超導材料(2)、兩根壓力測試桿(3、3’)和液面測試盒(4)；超導材料(2)放置在低溫杜瓦(1)內，低溫杜瓦(1)內充有液氮；低溫杜瓦(1)的蓋板上開有兩個壓力測試桿的插入口，工作時兩根壓力測試桿(3、3’)通過此插入口分別插入至低溫杜瓦(1)的底部和低溫杜瓦(1)的液面上部，分別用于測試液面底部的壓力和液氮液面的壓力；兩根壓力測試桿(3、3’)接入至液面測試盒(4)的壓力接入口。壓力測試盒內部的壓力變送器將壓力信號通過內部轉換電路轉換成液位信號，顯示在所述的液面測試盒的顯示屏上。
文檔編號G01F23/14GK102944282SQ20121047673
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者朱志芹, 戴少濤, 滕玉平, 馬韜, 張東 申請人:中國科學院電工研究所