CN102410969A - 超导磁体液氦挥发率测量装置 - Google Patents

超导磁体液氦挥发率测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超导磁体液氦挥发率测量装置，其特征在于包括绝对压力控制器、质量流量计和波纹管，波纹管的一端连接超导磁体的氦气出气口，另一端连接绝对压力控制器的上游端口，绝对压力控制器的下游端口连接质量流量计。本发明可增设单向阀，通过三通连接于超导磁体的排气口。本发明也可增设计算机，利用串口数据线连接在绝对压力控制器和质量流量计的串行控制口，用于实时采集记录超导磁体液氦腔内的绝对压力值和液氦挥发率数据。本发明结构简单，安全性好，控制精度和稳定性高，可以在不增加超导磁体热负荷的前提下实时准确的获取超导磁体液氦挥发率数据。

Description

超导磁体液氦挥发率测量装置
技术领域
本发明属于低温超导磁体技术领域，特别涉及一种超导磁体液氦挥发率的测量装置。
背景技术
液氦挥发率测量装置是为了能获得低温液氦容器的液氦日挥发量，进而获知低温液氦容器的热负荷大小，通过减小液氦容器的热负荷可以减少其液氦的损耗，从而更好的节约能源和试验的成本。
现有的测量液氦挥发率的装置主要有如下几种：(1)称量超导磁体的初始重量，静置几天后再次称量其重量，两次称量的重量差除以时间即可获得超导磁体的液氦挥发率，缺点是必须测量必须是在磁体处于零场的状态下进行，而且由于不同季节和不同环境下大气压力的变化导致测量精度很差；(2)在超导磁体排气口连接一个流量计量器，获得一定时间内流经的气体总流量，从而获得超导磁体的液氦挥发率，缺点是同样由于不同季节和不同环境下大气压力的变化导致其测量精度很差；(3)利用相对压力控制器控制超导磁体内部的氦气压力，然后利用质量流量计进行测量，缺点是随着超导磁体外部环境压力的变化，超导磁体内部的压力会有较大波动，而在不同压力条件下，同样的热损耗将会产生不同的液氦损耗。
发明内容
为了解决现有的超导磁体液氦挥发率测量装置所存在的重大缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种不受外界环境压力影响的高精度超导磁体液氦挥发率测量装置。
本发明实现超导磁体液氦挥发率测量装置的技术方案是：
一种超导磁体液氦挥发率测量装置，包括绝对压力控制器、质量流量计和波纹管，所述波纹管的一端连接超导磁体的氦气排气口，波纹管的另一端连接所述绝对压力控制器的上游端口，所述绝对压力控制器的下游端口连接所述质量流量计。
所述绝对压力控制器由绝对压力传感器、比例调节阀和闭环控制电路组成，所述绝对压力传感器与上游端口连通，比例调节阀与下游端口连通，闭环控制电路分别与绝对压力传感器和比例调节阀连接。
所述超导磁体液氦挥发率测量装置还包括单向阀和三通，三通的两个连接口分别连接于超导磁体的氦气排气口与波纹管之间，三通的另一个连接口连接有单向阀。
所述超导磁体液氦挥发率测量装置还包括计算机，计算机通过串口数据线分别与绝对压力控制器的串行控制口和质量流量计的串行控制口连接。
所述绝对压力控制器的绝对压力设定值大于超导磁体所处环境的大气压力值。
所述波纹管为一长度大于3米的波纹管。
所述波纹管为具有密封性的耐低温的管材。。
本发明超导磁体液氦挥发率测量装置的工作原理为：
设定绝对压力控制器的控制压力比超导磁体所处环境的大气压力值大0.5psi，如果绝对压力控制器的压力传感器探测到超导磁体内部氦压力值小于绝对压力设定值时，绝对压力控制器的的比例调节阀关闭，超导磁体液氦腔进入缓慢升压阶段；反之，当探测到的压力值大于绝对压力设定值时，比例调节阀将打开排气以降低超导磁体液氦腔内的压力，阀门开关的大小根据实际探测到的超导磁体内部压力值大小进行自动调节。所述绝对压力控制器排出的氦气随后进入下一级的质量流量计，从而获得恒定压力下超导磁体的液氦挥发率。利用连接在所述绝对压力控制器和质量流量计上的计算机实时记录超导磁体液氦腔内的绝对压力和液氦挥发率数据，连续测量几天即可获得精确的不受外界环境压力影响的超导磁体液氦挥发率数据。
根据上述原理可以看出，与现有的技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)使用绝对压力控制器，避免了外界环境压力变化对超导磁体液氦挥发率测量的影响。
(2)连接在超导磁体排气口处的单向阀，可防止液氦挥发外泄受阻，从而避免整个测量装置在无人看管时因突发停电等意外状况而遭到损坏。
(3)利用计算机实时观测并记录超导磁体内部的绝对压力和液氦挥发率的变化情况，从而获知在整个测量过程中出现的一切偶然因素所带来的影响。
附图说明
图1是用本发明制成的超导磁体液氦挥发率测量装置对1.5T磁共振成像超导磁体测量获得的液氦挥发率原始数据图。
图2是用本发明制成的超导磁体液氦挥发率测量装置对1.5T磁共振成像超导磁体测量时记录的超导磁体液氦腔内绝对压力变化原始数据图。
图3是本发明实施例一的基本型超导磁体液氦挥发率测量装置的结构示意图。
图4是本发明实施例二超导磁体液氦挥发率测量装置的结构示意图。
图5是本发明超导磁体液氦挥发率测量装置中所述的绝对压力控制器的工作原理框图。
图中标号：1为绝对压力控制器、2为质量流量计、3为单向阀、4为三通、5为计算机、6为串口数据线、7为波纹管、8为超导磁体、9为上游端口、10为下游端口、11为绝对压力传感器、12为闭环控制电路、13为比例调节阀。
以下通过具体实施方式和结构附图对本发明作进一步的描述。
具体实施方式
实施例一：基本型超导磁体液氦挥发率测量装置。
参见图3，本发明基本型超导磁体液氦挥发率测量装置，包括绝对压力控制器1、质量流量计2和波纹管7。所述波纹管7的一端连接超导磁体8的氦气排气口，另一端连接所述绝对压力控制器1的上游端口9，所述绝对压力控制器1的下游端口10连接所述质量流量计2。
本实施例的工作原理如下：
超导磁体由于外部热负荷而导致液氦吸收热量变为氦气经由氦气排气口排除，排出的冷氦气通过波纹管7进入绝对压力控制器1，当绝对压力控制器1中的绝对压力传感器11探测到超导磁体8液氦腔内的氦压力值小于绝对压力设定值时，绝对压力控制器1中的比例调节阀13将关闭，超导磁体8液氦腔内部进入缓慢升压阶段；反之，当探测到的压力值大于绝对压力设定值时，比例调节阀13将打开排气以降低超导磁体8液氦腔内的压力，比例调节阀13开关的大小根据实际探测到的超导磁体8内部压力值大小通过绝对压力控制器1中的闭环控制电路12进行自动调节。经由绝对压力控制器1排出的氦气随后进入下一级的质量流量计2中，从而获得恒定压力下超导磁体的液氦挥发率。
实施例二：标准型超导磁体液氦挥发率测量装置。
参见图4，本发明标准型超导磁体液氦挥发率测量装置，包括绝对压力控制器1、质量流量计2和波纹管7，还包括单向阀3、三通4、计算机5和串口数据线6。所述三通4的一个端口连接在超导磁体8的排气口上，所述单向阀3连通在三通4的第二个端口，所述绝对压力控制器1的上游端口9通过波纹管7连通在三通4的第三个端口，所述质量流量计2连通在绝对压力控制器1的下游端口10，计算机5通过串口数据线6分别连接绝对压力控制器1和质量流量计2的串行通信口。
本发明的绝对压力控制器1可以为美国MKS公司生产的型号为MKS640的绝对压力控制器，也可以是其它厂家的可以完成所述功能的压力控制器。
本实施例的工作原理如下：
超导磁体由于外部热负荷而导致液氦吸收热量变为氦气经由排气口排除，冷氦气首先进入超导磁体排气口处的三通4，如果连通在三通4第二个端口处的单向阀3的开启压力大于超导磁体8液氦腔的内外压差，则挥发出的氦气将全部通过绝对压力控制器1排出，当绝对压力控制器1中的压力传感器探测到超导磁体8液氦腔内部氦压力值小于绝对压力设定值时，绝对压力控制器1中的比例调节阀13将关闭，超导磁体8液氦腔内部进入缓慢升压阶段；反之，当探测到的压力值大于绝对压力设定值时，比例调节阀13将打开排气以降低超导磁体8液氦腔内的压力，比例调节阀13开关的大小根据实际探测到的超导磁体8液氦腔内部的压力值大小通过绝对压力控制器1中的闭环控制电路12进行自动调节。经由绝对压力控制器1排出的氦气随后进入下一级的质量流量计2中，从而获得恒定压力下超导磁体8的液氦挥发率。利用连接在所述绝对压力控制器1和质量流量计2上的计算机5实时采集记录超导磁体8液氦腔内的绝对压力和液氦挥发率数据，附图1和2是利用本发明制成的标准型超导磁体8液氦挥发率测量装置测量获得的1.5T磁共振成像超导磁体液氦腔内绝对压力变化和液氦挥发率的原始数据图。

Claims (7)

1.一种超导磁体液氦挥发率测量装置，包括绝对压力控制器(1)、质量流量计(2)和波纹管(7)，其特征在于所述波纹管(7)的一端连接超导磁体(8)的氦气排气口，波纹管(7)的另一端连接所述绝对压力控制器(1)的上游端口(9)，所述绝对压力控制器(1)的下游端口(10)连接所述质量流量计(2)。
2.根据权利要求1所述的超导磁体液氦挥发率测量装置，其特征在于所述绝对压力控制器(1)由绝对压力传感器(11)、比例调节阀(13)和闭环控制电路(12)组成，所述绝对压力传感器(11)与上游端口(9)连通，比例调节阀(13)与下游端口(10)连通，闭环控制电路(12)分别与绝对压力传感器(11)和比例调节阀(13)连接。。
3.根据权利要求1所述的超导磁体液氦挥发率测量装置，其特征在于所述超导磁体液氦挥发率测量装置还包括单向阀(3)和三通(4)，三通(4)的两个连接口分别连接于超导磁体(8)的氦气排气口与波纹管(7)之间，三通(4)的另一个连接口连接有单向阀(3)。
4.根据权利要求1所述的超导磁体液氦挥发率测量装置，其特征在于所述超导磁体液氦挥发率测量装置还包括计算机(5)，计算机(5)通过串口数据线(6)分别与绝对压力控制器(1)的串行控制口和质量流量计(2)的串行控制口连接。
5.根据权利要求1或2所述的超导磁体液氦挥发率测量装置，其特征在于所述绝对压力控制器(1)的绝对压力设定值大于超导磁体(8)所处环境的大气压力值。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的超导磁体液氦挥发率测量装置，其特征在于所述波纹管(7)为一长度大于3米的波纹管。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的超导磁体液氦挥发率测量装置，其特征在于所述波纹管(7)为具有密封性的耐低温的管材。
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