一種低溫液體液面測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于低溫液體液面測(cè)量領(lǐng)域，更具體地，涉及一種低溫液體液面測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]低溫液體由于其過低的溫度而具有很大的危險(xiǎn)性，常封閉于密封罐裝容器內(nèi)，準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)容器內(nèi)的液面高度對(duì)管控其危險(xiǎn)性具有非常重要的作用，另外一些設(shè)備如超導(dǎo)磁體需依賴一定的液面高度保持其超導(dǎo)特性，因此需要對(duì)低溫液體的液面高度進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。但低溫液體密封于容器內(nèi)，難以通過肉眼或手動(dòng)測(cè)量的方法進(jìn)行，且不能使用當(dāng)前流行的液面測(cè)量方式，如激光測(cè)距、超聲波測(cè)距等一些非接觸式測(cè)距和傳統(tǒng)的接觸式液面測(cè)量方法。
[0003]Oxford Instruments公司的ILM2°°、AMI公司的低溫液體液面測(cè)量?jī)x以及采用電容式測(cè)量和電阻式測(cè)量方法分別對(duì)液氮和液氦液面進(jìn)行測(cè)量，所使用的低溫液體測(cè)量?jī)x均為臺(tái)式儀器，儀器本身具有完整的測(cè)量、校準(zhǔn)功能，用戶通過面板按扭進(jìn)行操作，同時(shí)該低溫液體液面測(cè)量?jī)x須配合低溫液體探頭使用，探頭安裝于低溫液體容器內(nèi)，而低溫液體測(cè)量?jī)x放置在桌面、地板等承載物上，與探頭之間通過線纜連接。
[0004]而上述液面測(cè)量?jī)x存在以下幾個(gè)問題:1)為了避免線纜本身的寄生電容的影響，探頭上端需要安裝轉(zhuǎn)換器，以實(shí)現(xiàn)探頭測(cè)量信號(hào)到穩(wěn)定的可測(cè)信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；2)低溫液體測(cè)量?jī)x占用空間較大；3)使用線纜連接的方式在某些特定場(chǎng)合容易帶來新的問題，例如在被測(cè)低液體容器為強(qiáng)磁場(chǎng)或者容器體積很大時(shí)，連接線纜的長(zhǎng)度將達(dá)到數(shù)十米，容易帶來安全隱患；4)現(xiàn)有的低溫液體測(cè)量?jī)x使用RS232與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，只能獲取具有參考意義的液面測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)，在測(cè)量結(jié)果未校準(zhǔn)的情況下無法準(zhǔn)確獲得液面真實(shí)結(jié)果；5)現(xiàn)有的低溫液體測(cè)量?jī)x不具備預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，獲取測(cè)量數(shù)據(jù)只能在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作，無法實(shí)時(shí)獲取液面狀態(tài)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種低溫液體液面測(cè)量系統(tǒng)，其目的在于提供結(jié)構(gòu)小巧，無需安裝臺(tái)，并且可以實(shí)現(xiàn)低溫液體液面的實(shí)時(shí)監(jiān)控和精確測(cè)量。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種低溫液體液面測(cè)量系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)兩種低溫液體液面的同時(shí)測(cè)量，且盛裝兩種液體的第一容器和第二容器之間用真空隔離，其特征在于，該測(cè)量系統(tǒng)包括插入所述第一容器內(nèi)的電阻式探頭以及插入第二容器內(nèi)的電容式探頭；所述電容式探頭上安裝有低溫液體液面測(cè)量?jī)x，其與所述電阻式探頭之間線纜連接，所述低溫液體液面測(cè)量?jī)x包括通信模塊，用于與終端設(shè)備通信。
[0007]總體而言，通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0008](I)按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的低溫液面測(cè)量系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)小巧簡(jiǎn)單、可使用鋰電池供電或外部供電，并且可直接安裝在液面?zhèn)鞲衅髦?，無需安裝臺(tái)，低溫液體液面測(cè)量?jī)x與液氦、液氮等液面?zhèn)鞲衅飨嗷シ蛛x，可隨身攜帶，具有便攜特征；
[0009](2)使用兩根同軸不銹網(wǎng)管組成液氮傳感器，使用超導(dǎo)電阻絲和加熱電阻組成液氦傳感器，使用單片機(jī)直接測(cè)量液氮傳感器轉(zhuǎn)換輸出的頻率測(cè)量液氮液面高度，使用控制電流大小和電流時(shí)間的方法輸出脈沖電流驅(qū)動(dòng)液氦傳感器；
[0010](3)液氦傳感器驅(qū)動(dòng)恒流源輸出端串接可控制、低電阻開關(guān)，使低溫液體液面測(cè)量?jī)x未工作時(shí)的漏電流小于luA，使液面測(cè)量?jī)x的使用對(duì)增加液氦揮發(fā)量減少到最小程度；
[0011](4)低溫液體液面測(cè)量?jī)x使用人機(jī)交互方式，可通過CAN總線或以太網(wǎng)(持有線符合標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3和無線WIFI符合標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.b/n/g)連接終端控制設(shè)備，通過其操作低溫液體液面測(cè)量?jī)x，并可對(duì)液面高度的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，使得低溫液面測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、可隨身攜帶。
【附圖說明】
[0012]圖1是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的低溫液體液面測(cè)量系統(tǒng)安裝于待測(cè)試液體容器的示意圖；
[0013]圖2是按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的低溫液體液面測(cè)量系統(tǒng)的硬件模塊示意圖。
[0014]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0015]1-第一低溫液體 2-第一低溫液體容器 3-電容式探頭 4-第二低溫液體
5-第二低溫液體容器6-電阻式探頭7-連接線纜8-螺紋連接器9-低溫液體液面測(cè)量?jī)x10-電壓變換電路11-電流監(jiān)控電路12-低阻開關(guān)13-可控恒流源14-電容-頻率轉(zhuǎn)換電路15-MCU處理器16-OLED屏17-報(bào)警聲光指示18-以太網(wǎng)收發(fā)器19-CAN總線收發(fā)器20-計(jì)算機(jī)終端設(shè)備21-移動(dòng)平臺(tái)終端設(shè)備22-線纜接頭
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0017]本實(shí)用新型的低溫液體液面測(cè)量系統(tǒng)安裝于液體液面容器內(nèi)的示意圖如圖1所示，在使用液氦等溫度小于1K的第一低溫液體4的設(shè)備中(如超導(dǎo)磁體)，為了降低昂貴的第一低溫液體4的揮發(fā)速率，常在盛裝該低溫液體的第一低溫液體容器5外放置一第二低溫液體容器2，用于盛裝第二低溫液體1，低溫液體容器5與低溫液體容器2之間用真空隔離。
[0018]為了同時(shí)對(duì)第二低溫液體I和第一低溫液體4的液面高度進(jìn)行測(cè)量，低溫液體液面測(cè)量?jī)x電阻式探頭6通過第一低溫液體容器5插入第一低溫液體4，低溫液體液面測(cè)量?jī)x電容式探頭3通過第二低溫液體容器2插入第二低溫液體I。
[0019]低溫液體液面測(cè)量?jī)x9通過螺紋連接器8與低溫液體液面測(cè)量?jī)x電容式探頭3相連，使低溫液體液面測(cè)量?jī)x9直接安裝于低溫液體液面測(cè)量?jī)x電容式探頭3上方，并可方便地進(jìn)行拆裝。低溫液體液面測(cè)量?jī)x電阻式探頭6與低溫液體液面測(cè)量?jī)x9相距很近，并直接通過短的連接線纜7與低溫液體液面測(cè)量?jī)x9相連。
[0020]如圖2所示，按照本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的低溫液體液面測(cè)量系統(tǒng)的硬件示意圖，其中，MCU處理器15是低溫液體液面測(cè)量?jī)x的中央處理器，完成周邊設(shè)備的控制、數(shù)據(jù)處理，并與計(jì)算機(jī)終端25或者是移動(dòng)平臺(tái)終端26進(jìn)行通信。
[0021]可控恒流