[发明专利]一种用于低温致冷液液面监测的超导液位计

说明书

本发明公开了一种用于低温致冷液液面监测的超导液位计，用于超导装置致冷液液面监控，所述超导装置包括杜瓦，所述杜瓦内储盛有致冷液并安置有超导器件；超导液位计包括U型超导导线和液位计引线线圈，所述U型超导导线的下半部分置于所述致冷液液面以下、上半部分置于所述致冷液液面以上，所述U型超导导线的上端部连接至信号电压连线；所述液位计引线线圈缠绕在所述超导器件的电流引线上，所述液位计引线线圈的一端与所述U型超导导线的上端部相连接、另一端连接至测控电流连线。本发明实现了一种具有更高精度的、高效的和高可靠性的低温致冷液液位计，解决了超导液位计的测量精度问题，提高测量精度，解决了实用化的瓶颈问题。

技术领域

本发明涉及低温领域，特别涉及一种用于低温致冷液液面监测的超导液位计，为超导装置中的冷却液液面监控技术及测控仪器。

背景技术

1.1背景

超导液位计是利用超导体制作的用于低温装置致冷液液面位置或高度监控的测控仪器。

超导体在其临界温度下，电阻为零，而工作温度升高高于其临界温度时，超导体由零电阻的超导态转变到常规电阻态。超导体的这种电阻导体变化，可以用以设计一种普遍适用于低温超导装置，冷却液液位测量、监视与控制的仪器装置。

处于低温容器中的致冷液，温度以液面为界，液面以下为致冷液液体温度，液面以上为气化致冷液气体温度，温度高于液体致冷液温度，并且离液面越远，温度越高。利用超导导线或细丝，可以制成任意规格、任意长度的致冷液液位计。超导液位计结构简单，可靠，使用方便，若能突破精度瓶颈，解决测量精度问题，将大大提高其实用性。

超导装置在运行时，实时监控致冷液液位是不能缺少的，因此，超导液位计具有较好的实用性和市场需求。

1.2相关现有技术

利用超导丝制作液氦液位计是当前低温超导领域常用的技术，其原理、方法、结构基本一样：超导丝一部分处于致冷液液面以下，一部分处于液面之上，用加热装置对液氦液面之上部分的超导丝加热，使液氦液面之上部分的超导丝处于非超导状态，而液氦液面以下部分的超导丝由于浸泡在液氦之中而处于超导状态，此时通电流，测量超导丝两端的电压，这个电压会随着液面的高低变化而变化，从而可估测液面的高度。实际应用时，由于超导丝的导热性，超导线的零电阻部分会出现在致冷液液面上部的区域，以至于如果不对超导丝进行加热，有可能整个超导丝都会处于超导状态，由于没有电阻而无法测出超导丝两端的电压，液位计无法实际工作。超导丝一般放在套管里面，加热装置一般为加热丝或加热线圈其与超导丝相接，加热装置由电流控制，和超导丝两端引出导线用来接通电流和测量电压。

现有技术的缺点：由于在液面上方的超导导线存在温度梯度，因而影响测量精度。目前解决温度梯度引起测量不准的方法，是在液面上方的超导导线上附加一个加热器。这种附有引入热源的加热器，能在一定程度上改善测量精度，但加热器也会过渡消耗和浪费致冷液，加热器引入的附加热源是超导及其冷却系统最忌讳的和要避免的。目前这种测量技术，存在温度梯度导致的测量精度问题和加热器热源降低系统效率的问题，这些问题是影响实际使用的严重障碍问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于低温致冷液液面监测的超导液位计，解决了超导液位计的测量精度问题，显著提高测量精度，解决了实用化的瓶颈问题。

本发明所采用的技术方案是：一种用于低温致冷液液面监测的超导液位计，用于超导装置致冷液液面监控，所述超导装置包括杜瓦，所述杜瓦内储盛有致冷液并安置有超导器件；超导液位计包括：

U型超导导线，所述U型超导导线的下半部分置于所述致冷液液面以下、上半部分置于所述致冷液液面以上，所述U型超导导线的上端部连接至信号电压连线；以及，

液位计引线线圈，所述液位计引线线圈缠绕在所述超导器件的电流引线上，所述液位计引线线圈的一端与所述U型超导导线的上端部相连接、另一端连接至测控电流连线。