[發(fā)明專利]一種液氫超導(dǎo)液位計(jì)及標(biāo)定方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011284418.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN112504386A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏金瑩;劉季;曹建;郭嘉翔;王遙;劉斌;劉丙勝;郭永朝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01F23/22
• 分類號(hào): G01F23/22;G01F25/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 溫子云

1.一種液氫超導(dǎo)液位計(jì)，其特征在于，包括：恒流源、安全柵、連接導(dǎo)線、超導(dǎo)絲、加熱裝置、隔絕電流用電壓跟隨器、電壓測(cè)量裝置和液位計(jì)算模塊；

超導(dǎo)絲每隔設(shè)定長(zhǎng)度串聯(lián)一組加熱裝置，加熱裝置的加熱范圍覆蓋整個(gè)超導(dǎo)絲；超導(dǎo)絲兩端通過連接導(dǎo)線連接恒流源，形成閉合回路；超導(dǎo)絲與恒流源之間連接安全柵；電壓測(cè)量裝置通過隔絕電流用電壓跟隨器接入所述閉合回路，測(cè)量超導(dǎo)絲兩端電壓。

根據(jù)溫度和容器壓力需求確定超導(dǎo)絲材料；加熱裝置的加熱功率設(shè)置為使得液氫液面之上為失超溫度，液面之下不高于超導(dǎo)溫度；

超導(dǎo)絲垂直置于待測(cè)液氫中，恒流源提供臨界電流Ic，電壓測(cè)量裝置采集電壓測(cè)量值；液位計(jì)算模塊根據(jù)預(yù)存的電壓與超導(dǎo)絲沒入液氫長(zhǎng)度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定電壓測(cè)量值對(duì)應(yīng)的超導(dǎo)絲長(zhǎng)度，根據(jù)超導(dǎo)絲長(zhǎng)度確定液位。

2.如權(quán)利要求1所述的液氫超導(dǎo)液位計(jì)，其特征在于，所述超導(dǎo)絲為單根超導(dǎo)絲、折疊超導(dǎo)絲或者螺旋結(jié)構(gòu)超導(dǎo)絲。

3.如權(quán)利要求1所述的液氫超導(dǎo)液位計(jì)，其特征在于，所述加熱裝置為電加熱線或線圈。

4.如權(quán)利要求1所述的液氫超導(dǎo)液位計(jì)，其特征在于，所述加熱裝置等間隔串聯(lián)在超導(dǎo)絲上。

5.如權(quán)利要求1所述的液氫超導(dǎo)液位計(jì)，其特征在于，所述加熱裝置的加熱功率設(shè)置為2～5W。

6.如權(quán)利要求1所述的液氫超導(dǎo)液位計(jì)，其特征在于，超導(dǎo)絲采用二硼化鎂超導(dǎo)絲或鈮三鍺超導(dǎo)絲。

7.一種如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的液氫超導(dǎo)液位計(jì)的標(biāo)定方法，其特征在于，包括如下步驟：

首先，連接液氫超導(dǎo)液位計(jì)的各個(gè)部件，將超導(dǎo)線垂直放入空的杜瓦中，直至杜瓦底部；所述杜瓦為石英玻璃材質(zhì)，內(nèi)外表面鍍銀，并在側(cè)面垂直方向上留有一定寬度的不鍍銀區(qū)域，不鍍銀區(qū)域旁側(cè)帶有標(biāo)尺，用于觀察杜瓦內(nèi)液位；

然后，令恒流源輸出超導(dǎo)絲的臨界電流Ic，電壓測(cè)量裝置采集電壓測(cè)量值；分多次向杜瓦倒入液氫，通過杜瓦標(biāo)尺讀取杜瓦內(nèi)液氫液位高度；記錄電壓測(cè)量值及其對(duì)應(yīng)的液氫液位高度；將液氫液位高度轉(zhuǎn)換為超導(dǎo)絲長(zhǎng)度；利用電壓測(cè)量值及其對(duì)應(yīng)的超導(dǎo)絲長(zhǎng)度，擬合換算曲線，可用于其他任意液氫液位測(cè)量。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述超導(dǎo)絲的臨界電流Ic的獲取方式為：

將超導(dǎo)線浸入裝滿液氫的杜瓦中；令恒流源的輸出電流值從0mA逐漸增加，記錄電壓測(cè)量裝置采集的電壓值，將電壓值出現(xiàn)拐點(diǎn)位置所對(duì)應(yīng)的電流值確定為臨界電流Ic。

9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述將液氫液位高度轉(zhuǎn)換為超導(dǎo)絲長(zhǎng)度為：根據(jù)超導(dǎo)絲是否折疊以及折疊次數(shù)，將液氫液位高度按倍數(shù)轉(zhuǎn)換為超導(dǎo)絲長(zhǎng)度。

10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在杜瓦外部增設(shè)兩片可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的保護(hù)罩；兩片保護(hù)罩轉(zhuǎn)動(dòng)到第一位置時(shí)，保護(hù)所述杜瓦于保護(hù)罩內(nèi)部；兩片保護(hù)罩轉(zhuǎn)動(dòng)到第二位置時(shí)，兩片保護(hù)罩之間形成一定寬度的觀察窗，用于觀察所述標(biāo)尺。