[發明專利]一種低溫液體液位監測裝置及監測方法

在審

• 申請號: 202210555042.6
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114739478A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 方秀菊;黃嘯;張麗
• 申請（專利權）人: 中科美菱低溫科技股份有限公司
• 主分類號: G01F23/04
• 分類號: G01F23/04;G01F23/24
• 代理公司: 合肥洪雷知識產權代理事務所(普通合伙) 34164
• 代理人: 趙可

本發明公開了一種低溫液體液位監測裝置及監測方法，涉及液位監測技術領域。本發明包括儲液容器和液位傳感器，液位傳感器包括超導金屬體、連桿和導線，超導金屬體采用臨界溫度為?196℃±5℃的超導材料(如：Tl₂Ba₂CuO₆(Ti?2201))制成；超導金屬體豎直設置于儲液容器內，超導金屬體在儲液容器內從最高處延伸延伸至最低處，實現對儲液容器內液位的全區間測量。本發明通過在儲液容器內豎直設置液位傳感器，液位傳感器包括超導金屬體，利用超導材料的低溫超導特性，替代現有市場上液位傳感器用材料，超導金屬體在儲液容器內從最高處延伸延伸至最低處，實現對儲液容器內液位的全區間測量，并大幅度降低故障率。

技術領域

本發明屬于液位監測技術領域，特別是涉及一種低溫液體液位監測裝置及監測方法。

背景技術

液氮容器是一種裝有液氮的容器總稱，有多種用途，比如用于存儲液氮、運輸液氮、低溫保存生物組織等。現有液氮存儲容器大都需要對容器內的液氮的液位進行監測。由于液氮溫度極低，至少在零下一百多攝氏度，液氮容器一般都是用設有隔熱夾層的不銹鋼制作，所以難以通過在容器壁上設置透明板的方式觀察液位，也很難通過從上部開口觀察液位。

目前市場上用于液氮液位監測的傳感器有壓差型及電容型兩種。壓差型液位傳感器的工作原理為：利用液位帶來的壓力差值反應低溫儲罐內的液氮液位高度。但該監測方式擁有兩個開放的通道，在低溫狀態下水分子凝結的顆粒容易堵塞壓差感應口，妨礙壓力感應，導致液位不準。電容式液位傳感器需要在傳感器上下開兩個液位孔，兩個液位孔的距離決定了所能感應到的液位范圍，但電容式液位傳感器在液位低于底部孔的情況下無法監測液位，存在盲區，無法做的全液位高度的監測。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫液體液位監測裝置，通過在儲液容器內豎直設置液位傳感器，液位傳感器包括超導金屬體，超導金屬體在儲液容器內從最高處延伸延伸至最低處，實現對儲液容器內液位的全區間測量，解決了現有壓差型液位傳感器液位測量不準和電容式液位傳感器存在盲區，無法做的全液位高度的監測的問題。本發明的另一個目的在于提供一種低溫液體液位監測裝置的監測方法。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種低溫液體液位監測裝置，包括儲液容器和液位傳感器，所述液位傳感器包括超導金屬體、連桿和導線，所述超導金屬體采用超導材料制成。所述超導金屬體豎直設置于儲液容器內，所述超導金屬體在儲液容器內從最高處延伸延伸至最低處，實現對儲液容器內液位的全區間測量。

作為本發明的一種優選技術方案，所述儲液容器的頂部設有頸管，所述超導金屬體穿過頸管設置于儲液容器內，所述連桿與頸管處固定連接。

作為本發明的一種優選技術方案，所述超導金屬體采用臨界溫度為-196℃±5℃的超導材料制成。

作為本發明的一種優選技術方案，所述超導金屬體采用Tl₂Ba₂CuO₆(Ti-2201)制成。

一種低溫液體液位監測裝置的監測方法，所述超導材料的電阻率計算公式為：ρ＝ρL(T)+ρR。其中，ρL(T)表示晶格熱振動對電子散射引起的電阻率，與溫度有關，溫度越低，ρL(T)越低；ρR稱為剩余電阻率，表示雜質和缺陷對電子的散射所引起的電阻率，不依賴于溫度；隨著溫度降低，材料的電阻率趨近于剩余電阻率。

電阻率的計算公式為：R為電阻值，S為材料的橫截面積，L為材料的長度。當超導金屬體置于溶液中時，位于溶液中的超導金屬體長度為l₁，該部分電阻趨近于0；伸出溶液的超導金屬體長度為l₂，此時，超導金屬體電阻率的計算公式為：即得l₁即為液體的液位。

本發明具有以下有益效果：