JPH0339620B2 - - Google Patents

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JPH0339620B2
JPH0339620B2 JP15488384A JP15488384A JPH0339620B2 JP H0339620 B2 JPH0339620 B2 JP H0339620B2 JP 15488384 A JP15488384 A JP 15488384A JP 15488384 A JP15488384 A JP 15488384A JP H0339620 B2 JPH0339620 B2 JP H0339620B2
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JP
Japan
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level
superconducting wire
liquid helium
resistance
liquid
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JP15488384A
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JPS6131925A (ja
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Masayoshi Iwasaki
Satoru Morikawa
Takashi Moryama
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 超電導線の抵抗変化により液体ヘリウム液面を
計測する液体ヘリウム液面計に関する。
<従来技術> 従来、超電導線の抵抗変化を利用して液体ヘリ
ウムの液面を計測する液体ヘリウム液面計は、第
7図に示すように構成されており、その構成及び
計測原理は次の通りである。
即ち、第7図において、1は液体ヘリウム、2
はこの液体ヘリウム1に上方から挿入された超電
導線、3は定電流源である。4はゼロ、フルスケ
ール、メジヤーの切換スイツチ、5はゼロ調整用
抵抗、6,7は差動増巾器、8は基準電圧設定
器、9は表示器である。なお端子a,bは互いに
接続されている。
液体ヘリウム1の液面レベルの計測時には、超
電導線2の両端から定電流源3により定電流を流
すと、液体ヘリウム1に浸漬された部分は超電導
状態となり、その抵抗値が零となるので、超電導
線2の両端電圧Vは、常電導部の長さ、即ち液体
ヘリウム1より上に出た部分の長さに比例するこ
とになる。
従つて、液体ヘリウム1の液面が超電導線2の
下端すなわち零点位置にある時の抵抗をRlとし、
液面が超電導線の下端から任意の位置xにあると
きの超電導線2の抵抗をRxとしたとき(1)式の関
係が成立する。
x/l=k(1−Rx/Rl) (1) 但し、l:超電導線の長さ k:比例係数 (1)式において、Rxを計測することにより任意
の液面位置xが求められる。
<発明が解決しようとする問題点> しかしながら、実際には超電導線2の常電導部
の抵抗には温度依存性があるため比例係数kは一
定でなく、常電導部の温度分布Tに依存する(k
=k(T))。しかもこの温度分布は、液体ヘリウ
ム1のレベルxにより変化する(T=T(x))。
従つて(1)式は以下の(2)式となり、液面比x/lと
抵抗Rx/Rlは非直線的な関係となる。
x/l=k(x)(1−Rx/Rl) (2) この非直線性に起因する誤差は、10〜15%の最
大誤差となるのが通常である。従つて第7図に示
す従来の液体ヘリウム液面計の出力の較正曲線は
第8図に示すように零レベルにおける超電導線抵
抗の見積り誤差の影響が大きくなる。
また、この誤差を抑える方法として、超電導線
自身の抵抗温度係数を小さくする方法(特開昭49
−60761、特開昭52−48996)が考案されている
が、常温から液体ヘリウム温度迄の広範囲の温度
変化に対してはやはり数%の抵抗変化があるのが
実情である。
本発明は上記問題点に鑑み、いかなる温度分布
の環境におかれても超電導線の抵抗温度依存性の
影響を補正して常に正確な液面を計測し得るよう
にすることを目的とする。
<問題を解決するための手段> この技術的課題を解決する本発明の技術的手段
は、液体ヘリウムに挿入した超電導線の抵抗変化
を利用して液体ヘリウムの液面を測定するように
した液体ヘリウム液面計において、前記超電導線
の長手方向複数の基準位置に、該長手方向と略直
交する方向に屈曲して成る超電導線の環状部を設
け、液体ヘリウム液面がこれらの環状部を通過す
る時の超電導線の抵抗の急激な変化を検出して、
この時の超電導線の抵抗値をその基準位置により
較正することである。
<作 用> 各環状部rの基準位置毎に超電導線11の抵抗
値を実際のレベルと較正しているので第4図に示
す様に精度の高い出力が得られる。さらに、すぐ
前の2ケの実測値により外挿演算を逐次行うこと
ができるので、近似度の高い勾配が得られ、従つ
て精度の高い出力が求まる。
<実施例> 以下、本発明を図示の実施例に従つて説明する
と、第1図は本発明の回路構成の一例を示し、同
図において、10は超電導線11を有するセンサ
で、超電導線11には第2図に示す如く長手方向
に一定間隔おきに設けられた複数の基準位置に、
該長手方向と直交する方向に屈曲して成る超電導
線11の環状部rが設けられている。センサ10
はデユワ内に設置され、液体ヘリウム12が上方
から注入される。超電導線11の上端及び下端に
は電流リード線13及び電圧リード線14が接続
されている。16は定電流電源、17は差動増幅
器、18はA/D変換器、19はCPU、20は
RAM、21ROM、22は表示器である。
次に、回路の動作原理を、第3図に示す液体ヘ
リウムレベルと超電導線11にかかる電圧VIN
の関係を参照しながら説明する。
液体ヘリウム12のレベルが増加し超電導線1
1の最初の環状部r0(零点位置)に達すると、電
圧VINは急激に一定幅だけ低下する。CPU19は
連続的に電圧VINを測定しているので、電圧VIN
が急激に変化する時点は認知出来る。この時の電
圧VINすなわちV0をRAM20に記憶する。液体
ヘリウム12のレベルが増加し、次の環状部r1
達すると、CPU19は同様な電圧VINの電圧低下
を検知して、その時の電圧VINすなわちV1′および
V1をRAM20に記憶するとともに、以下の(3)式
で勾配k1を演算して、表示器22に以下の(4)式に
示すレベル値lをl2を認知する迄のレベル変化に
対して出力する。
K1=l1−l0/V1−V0 (3) 但し、 k1:区間〔l0,l1〕での勾配l=l1+k1(VIN−V1
(4) 但し、 l:区間〔l1,l2〕の任意の時刻におけるレベル
出力値 同様な手順により、CPU19が第n+1番目の環
状部rを認知したら、その時の電圧VINすなわち
VmおよびVmをRAM20に記憶するとともに、
以下の(5)式で変化勾配kmを演算して、表示器2
2に以下の(6)式に示すレベルをln+1を認知する迄
のレベル変化に対して出力する。
Km=lm−ln-1/Vm−Vn-1 (5) 但し、 km:区間〔ln-1,lm〕での勾配l=lm+km
(VIN−Vm) (6) 但し、 l:区間〔lm,ln+1〕の任意の時刻に
おけるレベル出力値 以上の様に、各環状部rの基準位置毎に超電導
線11の抵抗値を実際のレベルにより較正してい
るので第4図に示す様に精度の高い出力が得られ
る。さらに、すぐ前の2ケの実測値により外挿演
算を逐次行つているので、近似度の高い勾配が得
られ従つて精度の高い出力が求まる。
以上の方法により、本液面計を初めて使用する
場合にも自動較正しながら液面レベルの計測がで
きる。なお、通常の較正方法はデユワ内に溜つた
一定レベルの液体ヘリウム12にセンサ10を一
定長さ毎挿入して行、出力と比較する方法をとる
が、この方法は超電導線11の温度勾配が、デユ
ワ内にセンサ10を設置して液が順次溜つていく
実際の場合と異なるため、誤差が生じる。本方式
は、この様な誤差がないことも特長としている。
ところで、一旦各較正値を記憶した後では内部
回路を較正モードから計測モードに切り換えて、
記憶した較正値を用いて内挿演算で出力すること
ができる。この場合更に精度は向上する。
なお、最初の較正モードの時に、区間〔l0,l1
での出力は、勾配として設計値を用いることによ
り、出力させることとする。
第5図は本発明を応用した計測回路のブロツク
図を示し、同図において、24は入力回路で、長
手方向に複数の環状部rが設けられた前記実施例
と同様の超電導線11の抵抗を計測する。25は
較正値入力器で、入力回路24が現在計測してい
る抵抗値に相当する液体ヘリウム12のレベル値
を入力する。26はモード切換スイツチで、これ
により較正モードと計測モードの2つのモード切
り換えが可能である。27はセツト入力回路で、
較正モードの時に入力回路24の抵抗値Rc,oと較
正値入力回路25のレベル値lc,oとを同時に読み
込む。28は記憶回路で、上記の複数の読み込み
値の組(Rc,o・lc,o)〔但し、n=1,2,3,…
…,m,m:読み込み個数〕を記憶する。29は
演算回路で、計測モードの時に上記入力回路で計
測した抵抗値Rと上記記憶値(Rc,o・lc,o)を用い
て液体ヘリウム12のレベルを演算する。30は
演算式記憶回路で、演算回路29により演算する
のに必要な演算式、即ち前記実施例における式
(5),(6)を記憶する。31は液体ヘリウム12のレ
ベルを表示する表示回路である。
次に動作を説明する。
最初に、スイツチ26を較正モードに切り換
え、液体ヘリウム12をデユワーに一定レベル
lc,o〔但し、n=1,2,3,……,m,m:較正
点数〕毎に注入する。その時超電導線11の抵抗
値Rc,o〔n=1,2,3,……,m〕を入力回路
24を通して、同時にレベル値lc,o〔n=1,2,
3,……,m〕を較正値入力器25を通して、セ
ツト入力回路27でトリガー信号を入力する毎に
記憶回路28に読み込み、較正データ(Rc,olc,o
〔n=1,2,3,……,m〕として記憶してお
く。
次に、スイツチ26を計測モードに切り換え
て、入力回路24を通して、液体ヘリウム計測時
の超電導線11の抵抗Rを読み込む。抵抗Rから
その時の液体ヘリウム11のレベルlに換算する
ためには、記憶回路28に記憶されているデータ
(Rc,olc,o)〔n=1,2,3,……,m〕と抵抗R
を用い、演算式記憶回路30に記憶された演算式
に従つて求める。この演算式は、超電導線11の
材質により定められる。以上で求められたレベル
lは表示器31に表示される。
なお、記憶回路28に記憶されたデータは、同
一デユワーでの液体ヘリウム12のレベルの計測
を続ける限り保持される。また別のデユワーでの
計測を行うためには、スイツチ26を較正モード
にすると、自動的に前の較正記憶値をクリヤーー
されるので、再較正すればよい。
以上で述べた回路等で計測回路を構成すること
により、デユワー毎に異なる温度分布の影響を受
けることなく、すなわち種々環境でも汎用的に、
しかも非常に高い精度で液体ヘリウムレベルを計
測することができる。つまり、液体ヘリウムを溜
めるデユワーの形状や構造によりデユワー内の温
度分布は異なり、従つて同じ液面レベルでも超電
導線11の抵抗値は異なる故、使用するデユワー
毎に液体ヘリウム液面計を較正する必要がある
が、このように形状、構造の異なる種々デユワー
に対しても汎用的に、非常に高い精度で液体ヘリ
ウムレベルが計測できる。なお、この計測回路の
動作を流れ図によつて示すと、第6図に示す如く
なる。
<発明の効果> 本発明によれば、超電導線11の長手方向複数
の基準位置に、該長手方向と略直交する方向に屈
曲して成る超電導線11の環状部rを設け、液体
ヘリウム液面がそれらの環状部rを通過する時の
超電導線11の抵抗の急激な変化を検出して、こ
の時の超電導線11の抵抗値をその基準位置によ
り較正するので、超電導線11の常電導部抵抗の
温度依存による、この抵抗のレベル変化に対する
非直線性を極めて正確に補正でき、精度の高い出
力が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図は同センサ部分の側面図、第3図は同液体ヘリ
ウムレベルと超電導線にかかる電圧VINとの関係
を示すグラフ、第4図は同液体ヘリウムレベルと
液面計出力との関係を示すグラフ、第5図は他の
実施例を示すブロツク回路図、第6図は同回路の
動作を示す流れ図、第7図は従来例を示す構成
図、第8図は従来例液体ヘリウムレベルと液面計
出力との関係を示すグラフである。 11……超電導線、12……液体ヘリウム、r
……環状部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 液体ヘリウム12に挿入した超電導線11の
    抵抗変化を利用して液体ヘリウム12の液面を測
    定するようにした液体ヘリウム液面計において、
    前記超電導線11の長手方向複数の基準位置に、
    該長手方向と略直交する方向に屈曲して成る超電
    導線11の環状部rを設け、液体ヘリウム液面が
    これらの環状部rを通過する時の超電導線11の
    抵抗の急激な変化を検出して、この時の超電導線
    11の抵抗値をその基準位置により較正すること
    を特徴とする液体ヘリウム液面計。
JP15488384A 1984-07-24 1984-07-24 液体ヘリウム液面計 Granted JPS6131925A (ja)

Priority Applications (1)

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JP15488384A JPS6131925A (ja) 1984-07-24 1984-07-24 液体ヘリウム液面計

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JP15488384A JPS6131925A (ja) 1984-07-24 1984-07-24 液体ヘリウム液面計

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JPS6131925A JPS6131925A (ja) 1986-02-14
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JP15488384A Granted JPS6131925A (ja) 1984-07-24 1984-07-24 液体ヘリウム液面計

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JP3869169B2 (ja) * 1999-09-29 2007-01-17 株式会社鷺宮製作所 液面検出装置
US10174804B2 (en) 2015-12-10 2019-01-08 GM Global Technology Operations LLC Torsional vibration absorber for a vehicle

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