[发明专利]分区组合加热型超导液位计

说明书

分区组合加热型超导液位计，包括：竖向设置的超导丝；用于测量超导丝两侧电压的测压电路；至少一条加热丝，邻近且平行于超导丝设置，用于加热超导丝；恒流电源，与加热丝形成加热回路，以及控制器，根据测压电路所测超导丝两端电压而控制输出相应的液氦高度位置。本发明的液位计可满足极限高度(过高或过低液位)测量，特别是在过低液位测量时，能够将加热源处于下部，极大提高液位测量精度，减少液氦挥发。

技术领域

本发明涉及一种涉及用于测量低温液体液位的超导液位计。

背景技术

超导材料是指具有一定低温条件下呈现出电阻为零以及排斥磁力线的性质的一类材料。随着超导技术的不断发展，超导材料已经广泛用于电力、医疗、交通、国防等众多领域，其中低温液体液位测量是超导技术的重要运用场景之一。利用超导材料在特定温度下电阻突降为零的超导电性，可以测量温度低于超导转变温度的低温液体液位。比如对于高温超导材料，可以测量冷介质为77K的液氮液位，对于低温超导材料，可以测量冷介质为4.2K的液氦液位。

目前，用于测量液氦的超导液位计结构一般将加热器串联在超导材料顶端，超导丝垂直安装在液位计中。当测量液氦液位时，输入电流通过加热器使液面上端的超导材料失超，液面以下的超导材料依然保持超导状态，超导材料失超部分产生的电位通过算法模块换算为液位高度。对于加热器串联进超导测量回路中的电路结构，由于两者电流相互影响，易造成加热功率不足，输出电压不稳，测量精度低等问题。此外，对于过低液位测量，远端加热不仅难以顾及底部加热，而且会造成大量的液氦挥发。

发明内容

本发明的目的是提供一种超导液位计，其能够解决上述现有技术中的某个或某些缺陷。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于测量密闭液氦容器中液氦高度的液位计，包括：

竖向设置的超导丝；

用于测量超导丝两侧电压的测压电路；

至少一条加热丝，邻近且平行于超导丝设置，用于加热超导丝；

恒流电源，与加热丝形成加热回路，以及

控制器，根据测压电路所测超导丝两端电压而控制输出相应的液氦高度位置。

根据本发明，加热丝可以为三条并联的加热丝，分别用于加热超导丝的不同部位。每条加热丝均与超导丝等高，且每条加热丝的有效加热长度分别对应于超导丝的全长的上三分之一、上三分之二以及下三分之一。

根据本发明，超导丝可以由埋置于中空不锈钢丝中的超导材料形成。超导材料可以是Nb-Ti或Nb₃Sn。

根据本发明，液位计还可以包括与超导丝并联设置的参比电阻丝，其由埋置于相同不锈钢丝中的绝缘材料形成。绝缘材料可以是氧化镁陶瓷或氧化铝陶瓷

根据本发明，液位计还可以包括护套管，超导丝、加热丝以及参比电阻丝均可以设置在护套管内。

根据本发明的分区组合加热型液位计，在测量时可以做到氦气部分输入热量大，液氦部分输入热量少，在保证测量精度的同时，能够最大程度地减少液氦挥发。该结构不仅可用于液氦超导液位测量，还可通过改变超导材料类型用于液氢液位测量(液氢的温度为20.4K，可以选用二硼化镁(MgB₂，Tc＝39K)或铌三锗(Nb₃Ge，Tc＝23.2K))。本发明的液位计可满足极限高度(过高或过低液位)测量，特别是在过低液位测量时，能够将加热源处于下部，极大提高液位测量精度，减少液氦挥发。

附图说明

图1为根据本发明的液氦超导液位计的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步解释说明。