CN203930553U - 基于差压监测的液氮容器内液位监控系统 - Google Patents

基于差压监测的液氮容器内液位监控系统 Download PDF

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唐文明
曾卓
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Abstract

本实用新型公开了一种基于差压监测的液氮容器内液位监控系统，包括信号处理器、进液电磁阀和微压差传感器，进液电磁阀安装于进液管上，信号处理器控制进液电磁阀的开关，微压差传感器的安装高度大于液氮容器内液氮所能达到的最大高度，微压差传感器的第一压力输入端通过氮气管与液氮容器的底部相通连接，微压差传感器的第二压力输入端与大气相通，微压差传感器的信号输出端与信号处理器的液位信号输入端连接。本实用新型将传统的基于温度传感器如铂电阻传感器的液氮液位监控系统改变为基于微压差传感器的液氮液位监控系统，液位监测精确度显著提高，而且结构简单，安装方便，对液氮容器内的其它部件如托盘的安装不会造成任何影响。

Description

基于差压监测的液氮容器内液位监控系统
技术领域
本实用新型涉及一种液氮容器内的液位监控系统，尤其涉及一种基于差压监测的液氮容器内液位监控系统。
背景技术
液氮容器是一种装有液氮的容器总称，有多种用途，比如用于存储液氮、运输液氮、低温保存生物组织等，无论什么用途的液氮容器，都可能需要对容器内的液氮的液位进行监测。由于液氮温度极低，至少在零下一百多摄氏度，液氮容器一般都是用设有隔热夹层的不锈钢制作，所以我们不能通过在容器壁上设置透明板的方式观察液位，也很难通过从上部开口观察液位。
为了实时了解液氮液位，尤其是液氮生物容器（即用于保存生物组织的液氮容器）内的液位必须实时监测，一般都在液氮容器上安装有液位监测系统，该监测系统通过与容器内的液氮接触并获取液位信息，并将液位信息传输给容器外的信号处理器，若控制器的控制输出端与进液电磁阀等部件连接，则形成液位监控系统。
现有的液氮容器内的液位监控系统，其液位检测端主要以铂电阻等电子传感器作为温度传感器，多个温度传感器由上而下依次设置于液氮容器内的立杆上或直接设于容器内壁上，根据液氮浸泡温度传感器与否会产生不同的电压或电流信号的原理，由容器外的信号处理器实现实时的液位监控。这种结构由于液氮表面与上方的氮气之间的临界处具有比较相同的特性，所以会导致液位判断不够精确；另外，现有的液位监控装置所需温度传感器较多，成本较高，安装麻烦，还有可能对容器内的其它部件如托盘的安装造成影响。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单但检测准确的基于差压监测的液氮容器内液位监控系统。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种基于差压监测的液氮容器内液位监控系统，包括信号处理器和进液电磁阀，所述进液电磁阀安装于进液管上，所述信号处理器的进液控制输出端与所述进液电磁阀的控制输入端连接，所述液位监控系统还包括为微压差传感器，所述微压差传感器的安装高度大于所述液氮容器内液氮所能达到的最大高度，所述微压差传感器的第一压力输入端通过氮气管与所述液氮容器的底部相通连接，所述微压差传感器的第二压力输入端与大气相通，所述微压差传感器的信号输出端与所述信号处理器的液位信号输入端连接。
上述结构中，微压差传感器是一种成熟应用的压力传感器，采用高精度、高稳定性的微压芯片，经严格精密温补偿、线性补偿、信号放大、V/I转换、逆极性保护、压力过载限流等信号处理，其输出信号精度很高，对微压差传感器的两个压力输入端的微小压差进行精确感应并反映到输出信号。微压差传感器的安装高度确保了氮气管内到达微压差传感器的第一压力输入端的介质一定是氮气，满足微压差传感器的应用需求，同时，由于氮气管内的体积始终不变，而氮气管内的液氮液位却会随着液氮容器内的液氮液位而改变，所以氮气管内的氮气压力一定会随着液氮容器内的液氮液位而改变，即微压差传感器的第一压力输入端的压力会随着液氮容器内的液氮液位而改变，又因为微压差传感器的第二压力输入端与大气相通，其压力始终不变，所以，微压差传感器的输出信号与液氮容器内的液氮液位之间呈现精确的线性关系。
优选地，所述液氮容器的顶部设有与大气相通的端口，所述微压差传感器的第二压力输入端与所述端口连接。在实际应用中，液氮容器顶部的端口实为其本来就存在闲置端口，这里就顺便利用了，微压差传感器的第二压力输入端与该端口连接后，还是能保持与大气相通，但同时还起到了防止灰尘污染的作用。
进一步，所述液位监控系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和热排放电磁阀，所述第一温度传感器安装于所述液氮容器内的上部，所述第二温度传感器浮于所述液氮容器内的液氮面上，所述进液管上相通连接有热排放管，所述第三温度传感和所述热排放电磁阀依次安装于所述热排放管上，所述第一温度传感器的信号输出端、所述第二温度传感器的信号输出端和所述第三温度传感器的信号输出端分别与所述信号处理器的温度信号输入端连接，所述信号处理器的热排放控制输出端与所述热排放电磁阀的控制输入端连接。增加上述部件后，能够实时监测液氮容器内的上部和液氮面以及热排放管上的温度，为热排放控制提供依据，并通过热排放电磁阀实现热排放。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型将传统的基于温度传感器如铂电阻传感器的液氮液位监控系统改变为基于微压差传感器的液氮液位监控系统，液位监测精确度显著提高，而且结构简单，安装方便，对液氮容器内的其它部件如托盘的安装不会造成任何影响；通过设置三个温度传感器和热排放电磁阀，实现了根据实时监测温度来控制热排放的目的，使液氮容器内的温度保持在更加合理的范围内。
附图说明
图1是本实用新型所述基于差压监测的液氮容器内液位监控系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型所述基于差压监测的液氮容器内液位监控系统包括信号处理器12、进液电磁阀5、微压差传感器10、第一温度传感器9、第二温度传感器8、第三温度传感器3和热排放电磁阀1，进液电磁阀5安装于进液管4上，信号处理器12的进液控制输出端与进液电磁阀5的控制输入端连接，微压差传感器10的安装高度大于液氮容器6内的液氮7所能达到的最大高度，微压差传感器10的第一压力输入端通过氮气管11与液氮容器6的底部相通连接，液氮容器6的顶部设有与大气相通的端口（为常规结构，图中未示出），微压差传感器10的第二压力输入端与端口连接，微压差传感器10的信号输出端与信号处理器12的液位信号输入端连接；第一温度传感器9安装于液氮容器6内的上部，第二温度传感器8浮于液氮容器6内的液氮7的表面上，进液管4上相通连接有热排放管2，第三温度传感3和热排放电磁阀1依次安装于热排放管2上，第一温度传感器9的信号输出端、第二温度传感器8的信号输出端和第三温度传感器3的信号输出端分别与信号处理器12的温度信号输入端连接，信号处理器12的热排放控制输出端与热排放电磁阀1的控制输入端连接。
微压差传感器10是本液位监控系统的重要部件，可选用重庆横河川仪有限公司生产的型号为EJA110A、EJA120A或EJA130A的微压差传感器。
如图1所示，应用时，液氮容器6内的液氮7的液位需要根据实际所需温度或结合预设液位变化标准而调节，为了控制精确，首先需要对液氮7的实际液位进行精确监测，在连接好氮气管11后，由于氮气管11内的体积始终不变，而氮气管11内的液氮液位却会随着液氮容器6内的液氮7的液位而改变，所以氮气管11内的氮气压力一定会随着液氮容器6内的液氮7的液位而改变，即微压差传感器10的第一压力输入端的压力会随着液氮容器6内的液氮7的液位而改变，又因为微压差传感器10的第二压力输入端与大气相通，其压力始终不变，所以，微压差传感器10的输出信号与液氮容器6内的液氮7的液位之间呈现精确的线性关系，从而能够精确监测液氮容器6内的液氮7的液位。另外，温度监测、液位控制、热排放控制是采用常规方法进行的，在此不再赘述。
上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，比如：微压差传感器10的第二压力输入端可以直接悬空或连接一段“n”形的气管；只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于差压监测的液氮容器内液位监控系统，包括信号处理器和进液电磁阀，所述进液电磁阀安装于进液管上，所述信号处理器的进液控制输出端与所述进液电磁阀的控制输入端连接，其特征在于：所述液位监控系统还包括为微压差传感器，所述微压差传感器的安装高度大于所述液氮容器内液氮所能达到的最大高度，所述微压差传感器的第一压力输入端通过氮气管与所述液氮容器的底部相通连接，所述微压差传感器的第二压力输入端与大气相通，所述微压差传感器的信号输出端与所述信号处理器的液位信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于差压监测的液氮容器内液位监控系统，其特征在于：所述液氮容器的顶部设有与大气相通的端口，所述微压差传感器的第二压力输入端与所述端口连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于差压监测的液氮容器内液位监控系统，其特征在于：所述液位监控系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和热排放电磁阀，所述第一温度传感器安装于所述液氮容器内的上部，所述第二温度传感器浮于所述液氮容器内的液氮面上，所述进液管上相通连接有热排放管，所述第三温度传感和所述热排放电磁阀依次安装于所述热排放管上，所述第一温度传感器的信号输出端、所述第二温度传感器的信号输出端和所述第三温度传感器的信号输出端分别与所述信号处理器的温度信号输入端连接，所述信号处理器的热排放控制输出端与所述热排放电磁阀的控制输入端连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104560710A (zh) * 2014-12-28 2015-04-29 刘湘娟 一种生命环境管理系统
CN108758328A (zh) * 2018-05-07 2018-11-06 昆山市天顺工业气体有限公司 液态气体自动补充箱
CN109752507A (zh) * 2019-03-06 2019-05-14 重庆科技学院 一种岩心驱替实验用油气水计量装置

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