CS244341B1 - Liquid helium level's continuous measuring device - Google Patents

Description

244341

Vynález sa týká zariadenia na kontinuál-ně meraníe hladiny kvapalného hélia, sozníženým prívodom tepla do hélia. V súčasnosti sa pře meranie úrovně hla-diny kvapalného hélia používajú diskrétněbodové úrovňomery. Tieto indikujú či hla-dina hélia je pod, alebo nad snímačom bo-dového úrovňomera. Vhodným elektronickýmspracovaním signálu z takéhoto úrovňome-ra sa napr. pomocou dvoch světelných diódróznych farieb indikujú mimo kryostatu tie-to dva stavy. Sústavou vlacerých bodovýchúrovňomerov je možné získat hrubú před-stavu o úrovni hladiny kvapalného hélia vkryostate, připadne ich použit' na zvukovéupozornenie obsluhy na potřebu doliatiakvapalného hélia.

Nevýhodou takýchto úrovňomerov je, žeodporové snímače bodových úrovňomerov sútrvale napájané prúdom, ktorý musí byť do-statočne velký pre ich správnu činnost. Tep-lo vznikajúce v snímači spůsobuje odparo-vanie kvapalného hélia, pričom 1 W příkonuv snímači odpaří za hodinu přibližné 1,4 1kvapalného hélia. Poměrně vel'ký rozptylhodnoty odporu snímačov pri teplote kvapal-ného hélia, ako aj hodnoty změny odporusnímača nachádzajúceho sa v kvapalnom hé-liu a odporu snímača nachádzajúceho sa nadhladinou kvapalného hélia znemožňuje po-užitie vyhodnocovacej elektroniky k různýmsnímačom bez dodatočnej kalibrácie. Okremdiskrétnych úrovňomerov sa používajú ajkontinuálně úrovňomery, ktorých snímač jevytvořený zo supravodivého drótu vhodnejdížky, na ktorý je navinutý vyhrievací drůt.Pre správnu funkciu snímača je nutné do vy-hrievacieho vinutia privádzať příkon niekol-ko mW na cm dížky snímača. Pre zníženiepříkonu sa zhotovujú snímače zo supravo-divého materiálu s nízkou kritickou teplo-tou. Ich nevýhodou je, že v magnetickýchpoliach v blízkosti magnetu, keď sú umiest-nené nedávajú správné údaje. Iný sposobzníženia příkonu v snímači a teda zníženiaodparu hélia je, že sa vyhrievanie snímačazapína len pri kontrole úrovně hélia, čo zvy-šuje náročnost na obsluhe.

Uvedené nevýhody v podstatnej miere od-straňuje zariadenie na kontinuálně mera-nie hladiny kvapalného hélia podlá vynále-zu, ktorého podstata spočívá v tom, že je-den výstup bloku riadiacej logiky je spoje-ný so zdrojom vyhrievacieho prúdu a dru-hý výstup riadiacej logiky je spojený s me-racou a zobrazovacou jednotkou. Výhodou navrhnutého zariadenia na kon-tinuálně meranie hladiny kvapalného hélia,je zníženie teplotného příkonu, ktorý sní-mač privádza do hélia. Impulzné napájanieumožňuje zmenšit prierez elektrických prí-vodov ku snímačů a tým znížiť tepelný tokdo kryostatu cez tieto přívody. Ďalšou vý-hodou je, že meranie je automatické, hod-nota výšky hladiny kvapalného hélia je včíslicovom tvare trvale zobrazovaná medzimeraniami. Navrhnuté zariadenie umožňuje kontinuálně meranie úrovně kvapalného hé-lia s vysokou presnosťou, potřebnou napr.pre meranie velkosti odparu hélia v danomkryogennom zariadení. Supravodivý snímačmůže byť vyrobený z materiálu s vyššou kri-tickou teplotou, čo umožňuje správnu funk-ciu úrovňomera aj v tesnej blízkosti vačši-ny supravodivých magnetických systémov.Rozptyl parametrov snímačov je velmi malý,čo umožňuje použit elektronickú část kon-tinuálneho úrovňomera k viacerým sníma-čom.

Na pripojenom výkrese je znázorněná blo-ková schéma zariadenia na kontinuálně me-ranie hladiny kvapalného hélia.

Supravodivý snímač S pozostáva zo supra-vodivého drůtu, opatřeného vyhrievacím vi-nutím V. Supravodivý drůt je připojený nazdroj konštantného prúdu ZP1, potenciálo-vé přívody supravodivého snímača S sú při-pojené na meraciu a zobrazovaciu jednotkuMZJ. Vyhrievacie vinutie V supravodivéhosnímača S je připojené na zdroj vyhrievacie-ho prúdu ZP2, ktorý je připojený na výstup1 riadiacej logiky RL. Meracia a zobrazova-cia jednotka MZJ, připojená na výstup 2 ria-diacej logiky RL.

Zariadenie na kontinuálně meranie hladi-ny kvapalného hélia pracuje nasledovnýmsposobom. V intervaloch určených riadia-cou logikou RL sa na dobu menšiu ako 0,3s, zopne zdroj vyhrievacieho prúdu ZP2, při-pojený na vyhrievacie vinutie v snímača S.Počas tejto doby sa supravodivý drůt sní-mača zohreje v časti nad hladinou kvapal-ného hélia tak, že přejde zo supravodivéhostavu do normálneho stavu, kým část supra-vodivého drůtu snímača nachádzajúca sa vkvapalnom héliu zostane v. supravodivomstave. Obytok napatia na snímači preteka-nom konštantným prúdom zo zdroja kon-štantného prúdu ZP1 je priamo úměrný díž-ke časti snímača, ktorá sa nachádza nad hla-dinou kvapalného hélia. Za účelom získaniasignálu úměrného dížke časti snímača, kto-rá sa nachádza v kvapalnom héliu, sa v di-ferenciálnom elektronickom obvode, ktorýtvoří vstupnú část meracej a zobrazovacejjednotky MZJ, signál zo snímača odčítá odkonštantného napatia rovnému velkosti sig-nálu zo snímača, ktorý sa celý nachádzanad hladinou kvapalného hélia. Takto zís-kaný signál sa po zosilnení prevedie do čís-licovej formy tak, aby jeho hodnota v čísli-covej formě bola rovná výške hladiny kva-palného hélia v jednotkách dížky, napr. cm.Po převode signálu do číslicovej formy satáto zobrazí na zobrazovacej jednotke doďalšieho vyhrievacieho impulzu. Meranie,spracovanie a zobrazenie hodnoty signáluprebieha před koncom doby trvania vyhrie-vacieho impulzu a je riadené impulzom ge-nerovaným v riadiacej logike RL. Hodnotapoměru doby medzi jednotlivými vyhrieva-cími impulzami a dížkou vyhrievacieho im-pulzu určuje kolkokrát je příkon privádza-

Claims (1)

1. 244341 ný do vyhrievacieho vinutia snímača menší,ako v případe spojitého vyhrievacieho prú-du. Impulzný charakter vyhrievacieho prúduumožňuje použit podstatné menší priemer e-lektrických prívodov k vyhrievaciemu vinu-tiu, čím sa dosiahne ďalšie zníženie prívo- du tepla do kvapalného hélia vedením teplapo prívodoch. Vynález može nájsť využitie v oblasti vý-skumu a využitia supravodivých systémov akryogenných zariadení pracujúcich s kva-palným héliom. PREDMET Zariadenie na kontinuálně meranie hla-diny kvapalného hélia pozostáva zo supra-vodivého snímača, ktorého supravodivý drotje připojen k zdrojů konštantného prúdu ajeho vyhrievacie vinutie je připojené k zdro-jů vyhrievacieho prúdu, pričom potenciálo-vé vývody supravodivého snímača sú pripo- VYNALEZU jené k meracej a zobrazovacej jednotke vy-značujúce sa tým, že výstup (1) riadiacejlogiky (RL) je spojený so zdrojom vyhrie-vacieho prúdu (ZP2) a výstup (2) riadiacejlogiky (RL) je spojený s meracou a zobra-zovacou jednotkou (MZJ), 1 list výkresov