专利名称：一种液氦液位计分时供电控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液氦液位计分时供电控制系统，尤其涉及液氦杜瓦液位计分时供电控制系统。
背景技术：
液氦液位计可实现液氦杜瓦内液氦液位的连续测量。现有的一种液氦液位计由铌钛超导丝、加热丝和液位计固定杆组成，铌钛超导丝直径为59微米，加热丝电阻为20欧姆， 液位计固定杆用于固定铌钛超导丝和加热丝，液位计固定杆采用适宜在低温环境中工作且热损耗低的环氧材料制作。铌钛超导丝垂直置于液氦杜瓦中，上部分处于气氦中，设长度为 Ll，下部分处于液氦中，设长度为L2。将铌钛超导丝和加热丝通电流I，当电流大小适当时， 加热丝加热使气氦中的铌钛超导丝由超导态变为正常态，这样置于液氦中的铌钛超导丝处于超导状态，而在液氦液面之上的铌钛超导丝处于正常态。液氦液位计浸入液氦部分的长度越长，液氦液位计的电阻就越小。
可得到如下公式
V = (V+-V-) =IXP XlVS (1)
其中P-铌钛超导丝的电阻率，V为铌钛超导丝两端电压，V+为铌钛超导丝正端电压，V_为铌钛超导丝负端电压。由公式(1)可得到，检测铌钛超导丝电压可以计算出液氦液位大小。
现有的液氦液位计读取液氦液位值时液氦液位计一直处于通电状态，由于通电会发热导致液氦损耗，这样不仅造成液氦的挥发浪费财力，也给液氦杜瓦补充液氦带来大大的不便，造成人力的浪费。发明内容
本发明的目的是克服现有液氦液位计一直处于通电状态的不足，提出一种液氦液位计分时供电控制系统。本发明通过安装在计算机控制系统内的开关控制卡控制供电电流的开断状态和开断时间，在电流开通状态读取液氦液位计的电压值，然后在运行程序中将液氦液位计的电压值根据公式(1)换算成液位值，并显示在程序运行界面上。本发明可靠性高，可有效减低液氦的损耗。
本发明液氦液位计分时供电控制系统包括以下几部分液氦液位计、恒流源和计算机控制系统。
所述的液氦液位计包括铌钛超导丝、加热丝和液位计固定杆，加热丝和铌钛超导丝串联焊接并固定到液位计测量杆上。工作时，将液氦液位计垂直安装在液氦杜瓦内，液氦杜瓦内充有液氦，液氦液位计的电压引线和电流引线从液位计固定杆上端引出并接出至液氦杜瓦盖板外面，所述的电流引线接入至恒流源和开关控制卡，电压引线接入至电压采集卡。恒流源用于给液氦液位计供电。所述的计算机控制系统内安装有开关控制卡和电压采集卡。开关控制卡其中的一路输出串联接入恒流源供电电路中，用于控制供电电流的开断状态和开断时间，供电电流开断状态和开断时间由计算机控制系统控制。电压采集卡采集铌钛加热丝的电压值输入至计算机控制系统，并由计算机控制系统将电压值换算成液位计。本发明装置中液氦液位计值可直接显示在计算机控制系统的显示屏上，计算机控制系统通过开关控制卡控制供电电流的开和断，供电电流的开断状态和开断时间也可显示在显示屏上，这样可较直观地观测液氦液位状态。


图1液氦液位计分时供电控制系统示意图；图中1加热丝、2铌钛超导丝、3液位计固定杆、4恒流源、5开关控制卡、6电压采集卡、7计算机控制系统。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
进一步说明本发明。如图1所示，本发明装置包括液氦液位计、恒流源4和计算机控制系统7。液氦液位计包括加热丝1、铌钛超导丝2和液位计固定杆3，加热丝1和铌钛超导丝2串联焊接并固定到液位计测量杆3上。铌钛超导丝2的直径为59微米，加热丝1的电阻为20欧姆。 工作时，将液氦液位计垂直安装在液氦杜瓦中，液氦杜瓦内充有液氦，液氦液位计的电压引线和电流引线从液位计固定杆上端引出并接出至液氦杜瓦盖板外面，所述的电流引线接入至恒流源和开关控制卡，电压引线接入至电压采集卡。铌钛超导丝2垂直置于液氦杜瓦中， 铌钛超导丝2的上部分处于气氦中，铌钛超导丝2的下部分处于液氦中。恒流源4的电流为100mA，是液氦液位计的工作电流。若液氦液位计供电电流小于100mA，则加热丝1加热功率太小不能使处于氦气部分铌钛超导丝2失超；若液氦液位计供电电流大于100mA，则会增加液氦热损耗，故此液氦液位计供电电流大小为100mA。所述的计算机控制系统内安装有开关控制卡5和电压采集卡6。开关控制卡5串联接入恒流源4的供电电路中，用于控制供电电流的开断状态和开断时间，计算机控制系统7控制开关控制卡5的开断状态和开断时间。本发明中液氦液位计一分钟内通电时间为5秒，不通电时间为55秒。在5秒钟的通电时间内，计算机控制系统7通过电压采集卡6读取液氦液位计的铌钛超导丝2两端的电压值，通过公式(1)将电压值换算成液位值V = (v+-vj =IXP XlVS (1)其中ρ-铌钛超导丝的电阻率，V为铌钛超导丝两端电压，V+为铌钛超导丝正端电压，v_为铌钛超导丝负端电压。本发明控制系统可有效减低液氦损耗，且可靠性高。
权利要求
1. 一种液氦液位计分时供电控制系统，其特征在于，所述的装置包括液氦液位计、恒流源(4)和计算机控制系统(7)；所述的液氦液位计包括加热丝(1)、铌钛超导丝( 和液位计固定杆(3)，所述的加热丝(1)和铌钛超导丝O)串联焊接并固定到液位计测量杆(3) 上；所述的恒流源(4)给液氦液位计供电；计算机控制系统(7)内装有开关控制卡( 和电压采集卡(6)，开关控制卡(5)串联接入恒流源的供电电路中，用于控制供电电流的开断状态和开断时间，计算机控制系统(7)控制开关控制卡(5)的开断状态和开断时间，并通过通过电压采集卡(6)读取液氦液位计的铌钛超导丝( 两端的电压值，将电压值换算成液位值。
全文摘要
一种液氦液位计分时供电控制系统，包括液氦液位计、恒流源(4)和计算机控制系统(7)。所述的液氦液位计包括加热丝(1)、铌钛超导丝(2)和液位计固定杆(3)，所述的加热丝(1)和铌钛超导丝(2)串联焊接并固定到液位计测量杆(3)上。所述的恒流源(4)给液氦液位计供电。计算机控制系统(7)内装有开关控制卡(5)和电压采集卡(6)，开关控制卡(5)串联接入恒流源(4)的供电电路中，用于控制供电电流的开断状态和开断时间。计算机控制系统(7)控制开关控制卡(5)的开断状态和开断时间，并通过通过电压采集卡(6)读取液氦液位计的铌钛超导丝(2)两端的电压值，将电压值换算成液位值。
文档编号G01F23/24GK102494734SQ20111045151
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者张京业, 张志丰, 戴少涛, 朱志芹, 滕玉平, 邱清泉, 郭文勇, 高智远 申请人:中国科学院电工研究所