[发明专利]便携式低温液面计

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温液面测量装置。

背景技术

高温超导材料在77K液氮环境中工作，超导材料需要完全浸泡在液氮中才能正常工作，超导材料在通电状态如果没有完全浸泡在液氮中，超导材料将被损坏，故需要精确测量杜瓦内液氮液面，以保证超导材料完全浸泡在液氮环境中。低温液氮容器一般都是不透明的金属杜瓦或环氧杜瓦，不能从杜瓦外部看到杜瓦内部液氮液位，故需外部接入低温液面计来测量杜瓦内液氮液面。

目前低温液体液面测量仪表都得固定在杜瓦装置或其附件，液面测量仪需220V插电使用，故在杜瓦附近必须有220V供电电源。现有的液面测量原理一般采用介质密度换算法，但由于超导材料加电时液氮液面波动比较大，所以测出来的液氮液面值误差较大，不能满足测量需要的精度。

发明内容：

为克服当前低温液面测量技术的不足，本发明提出一种便携式低温液面计。本发明采用压差法来测量液氮液位，压差法测试液氮液位与液面压力有关，受液面波动影响小，而超导材料通电工作状态下液面波动比较大，故采用压差法来测试液氮液面可有效减小液面波动带来的误差，从而提高了液面测量精度。为了克服传统的低温液面计必须220V供电的不足，本发明的低温液面计采用内部3V的锂电池供电，无需固定使用，携带方便，可扩大低温液面计的使用场合。

本发明低温液面计包括低温杜瓦、超导材料、压力测试杆和液面测试盒。

所述的低温杜瓦内充有液氮，工作时超导材料完全浸泡在液氮中。所述的低温杜瓦盖板上面有两个压力测试杆的插入口，两根压力测试杆通过低温杜瓦盖板上的插入口插入至低温杜瓦内，其中一根压力测试杆插入低温杜瓦底部，用于测试液面底部的压力，另一根压力测试杆插入低温杜瓦液面上部，用于测试液氮液面的压力。压力测试杆为不锈钢空心杆。液面测试盒包括压力变送器，压力液位转换电路，液位显示屏。压力变送器、压力液位转换电路固定在液位测试盒内部，液位显示屏位于液位测试盒外侧。压力变送器的输出端通过两根信号线接入至压力液位转换电路的输入端，压力变送器送出的压力信号传输至压力液位转换电路，压力液位转换电路的输出端通过两根信号线接入至液位显示屏的输入端。压力变送器安装并固定在液面测试盒内部的侧面，压力变送器的压力接口裸露在液面测试盒的外部，以便压力测试杆的接入。压力液位转换电路安装在液面测试盒内部。液位显示屏安装并固定在液位测试盒的外侧面，用于测量液位时读数。所述的液面测试盒内安装有3V的锂电池，便于携带，用于给压力变送器、压力液位转换电路和液位显示屏供电。两个压力测试杆分别接入液面测试盒的压力测试杆接入口，压力测试盒内部的压力变送器将压力信号通过内部转换电路转换成液位信号，然后直接显示在所述的液面测试盒的显示屏上。

假设低温杜瓦的液面压力为P，底部压力为Ps，液面高度为H，则有如下公式：

P=Ps+ρgH                      （1）

其中ρ为介质密度，g为重力加速度。由公式（1），可得到：

ΔP=P-Ps=ρgH                  （2）

由公式（2）可知，压差ΔP与液面高度H成正比，测出ΔP就可得出液面高度H，液面测试盒的内部转换电路将压差值ΔP转换为液面值H。

本发明装置采用压差原理测试液氮液面值，可有效降低超导材料通电时液氮液面波动带来的液位测试误差，另外，液氮液面计采用3V锂电池供电，不需要220V电源供电，携带方便，且扩大了液氮液面计的使用场合。

附图说明

图1为本发明低温液面的组成结构示意图，图中：1低温杜瓦，2超导材料，3、3’压力测试杆，4液面测试盒。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，本发明包括低温杜瓦1、超导材料2、压力测试杆3、3’和液面测试盒4。超导材料2放置在低温杜瓦1内，低温杜瓦1内充有液氮，低温杜瓦1的盖板上开有两个压力测试杆的插入口，工作时将两根压力测试杆3和3’通过此插入口分别插入至低温杜瓦1的底部和低温杜瓦1的液面上部，压力测试杆3和3’接入至液面测试盒4的压力接入口。液面测试盒4内的压力变送器的输出端通过两根信号线接入至液面测试盒4内的压力液位转换电路的输入端，压力液位转换电路的输出端通过两根信号线接入至液面测试盒4外侧的液位显示屏的输入端。液面测试盒4内的压力变送器将压力测试杆3传输过来的压力值传输给液面测试盒4的压力液位转换电路，将压差值转换为液面值直接显示在液面测试盒4的液位显示屏上。

本发明工作原理简单，携带方便，可精确测试工作状态下的液氮液面值。