脉冲强磁场低温杜瓦液位计设计

近年来，随着材料技术、脉冲磁体技术和测量手段的不断发展，脉冲强磁场技术得到了快速的发展。同时，凝聚态物理、材料科学、生物医学等基础前沿学科的研究对极端实验条件的需求越来越强烈，因而脉冲强磁场作为一个极端实验条件正逐步受到人们所重视。在强磁场中心日常实验过程中，需要使用液氮或液氦等低温液体为实验提供低温环境。实验过程中需要随时掌握低温容器中低温液体的液面高度，所以需要一种可以方便、准确显示液位高度的低温液体液位计。本文介绍了两种新型低温液体液位计的工作原理、设计方案以及其于传统低温液位计的性能比较，主要内容如下：一、脉冲强磁场下科学研究及其低温冷却系统介绍。本章简单介绍了脉冲强磁场平台下科学研究的发展状况，以及华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心（筹）实验室的电源、控制、测量、低温等系统的组成情况。并介绍了使用合适的低温液位计精确测量并及时准确地掌握低温液体液面高度在脉冲强磁场科学平台低温系统日常运行中的重要性。二、现有液位计的结构、原理及应用介绍。本章介绍了现有常用的液位计的结构、原理和应用范围，其中包括：超声波液位计、雷达式液位计、磁致伸缩液位计、光纤液位计、超导液位计、电容式液位计等。对现有液位计的优缺点进行了比较，并对其是否适用于测量强磁场平台下低温液体液位的测量进行了分析。三、改良型电容式低温液位计的工作原理及设计方案。针对传统电容式液位计存在的缺点，对电容式液位计的测量原理及结构进行了改进，增加了两个平板电容器分别测量待测液体和待测液体上方气体的介电常数，并以此为依据，修正测得的液位高度，从而得到更准确地测量结果，并提高了电容式液位计的通用性。四、测温式低温液位计的工作原理及设计方案。针对电容式液位计存在的读数不稳定，抗干扰能力较差的缺点，设计了测温式低温液体液位计，利用了低温液体温度要低于其上方气体的特点，通过测量液位计上各点的温度来判断待测液体液面的位置。五、传统电容式低温液位计、改良型电容式低温液位计和测温式低温液位计的比较测试，以及数据分析。将传统电容式低温液位计、改良型电容式低温液位计和测温式低温液位计放在相同的测试环境中进行低温液体液位测量的对比测试，并对测量得到的数据进行对比分析，得出结论：改良型电容式低温液位计和测温式低温液位计相对于传统电容式低温液位计而言可以明显提高测量精度，可适用于脉冲强磁场平台下低温系统中低温液体液位的测量。

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