專利名稱：加熱裝置和低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液位檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種加熱裝置和一種低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在液位檢測(cè)中，可能涉及對(duì)各種液體的液位檢測(cè)，比如常溫液體、高溫液體和低溫液體等。通常，低溫液體主要包括液化氣，比如液化的氫氣、氦氣和氖氣。這些低溫液 體經(jīng)常用作各種應(yīng)用環(huán)境中的燃料和冷卻液。例如，液化氫氣可以用作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)燃料。這些低溫液體的沸點(diǎn)很低，一般在-200度左右，受熱易蒸發(fā)，因此，通常需要在低溫容器(例如真空瓶)中存儲(chǔ)和運(yùn)輸。在運(yùn)輸和存儲(chǔ)低溫液體的時(shí)候，需要測(cè)量低溫容器中低溫液體的液位以保證安全性和經(jīng)濟(jì)效益。然而，這些應(yīng)用環(huán)境下，由于低溫液體的固有特性(質(zhì)量密度低、易揮發(fā))，傳統(tǒng)的基于電容性、超聲波特性或液體動(dòng)力學(xué)原理的液位傳感器不具有精確性和線性特性。因此，目前提出了利用超導(dǎo)體來(lái)檢測(cè)低溫液體的液位。其原理是利用超導(dǎo)體在超導(dǎo)狀態(tài)(R = 0)和正常狀態(tài)(R > 0)之間的電阻差。具體地，將超導(dǎo)體安裝在低溫容器中，通過(guò)輸入一定的熱能將位于氣態(tài)環(huán)境的那部分超導(dǎo)體維持在轉(zhuǎn)換溫度以上，即維持在正常導(dǎo)電狀態(tài)。同時(shí)，在低溫液體的制冷作用下，位于液態(tài)環(huán)境的那部分超導(dǎo)體保持在超導(dǎo)狀態(tài)。從而，可以通過(guò)測(cè)量超導(dǎo)體的電阻來(lái)推算液位。在利用超導(dǎo)體檢測(cè)低溫液體液位的過(guò)程中，如何將氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體維持在轉(zhuǎn)換溫度以上至關(guān)重要。目前常用的方法就是對(duì)超導(dǎo)體進(jìn)行加熱，以使得氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體維持在轉(zhuǎn)換溫度以上。然而，這些加熱方法中，沒(méi)有一種加熱方法可以既快速加熱超導(dǎo)體又具有較小的揮發(fā)損耗。

發(fā)明內(nèi)容
由于以上的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種加熱裝置，用于加熱安裝于低溫容器中的對(duì)低溫液體液位進(jìn)行測(cè)量的超導(dǎo)體，以達(dá)到快速加熱超導(dǎo)體且保證低溫液體具有較小的揮發(fā)損耗。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種加熱裝置包括電阻加熱器和與電阻加熱器相連的浮標(biāo)；其中，浮標(biāo)漂浮在低溫液體表面，能夠隨著所述低溫容器中液位的變化進(jìn)行上升或下降，以使得所述電阻加熱器對(duì)所述低溫容器中的液面以上的超導(dǎo)體進(jìn)行加熱；電阻加熱器能夠?qū)Τ瑢?dǎo)體進(jìn)行加熱。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，電阻加熱器覆蓋在超導(dǎo)體上。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，電阻加熱器纏繞在超導(dǎo)體上，且電阻加熱器的第一端固定于超導(dǎo)體上或低溫容器上，電阻加熱器的第二端與浮標(biāo)相連，電阻加熱器兩端分別與電源相連；當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)隨著液位上升而上升并壓縮電阻加熱器，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，浮標(biāo)隨著液位下降而下降并拉伸電阻加熱器。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，加熱裝置還包括固定裝置，浮標(biāo)通過(guò)固定裝置與電阻加熱器的第二端相連。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，固定裝置由鋼絲組成，鋼絲的一端系在電阻加熱器的第二端上，鋼絲的另一端通過(guò)鉸鏈鏈接在浮標(biāo)上。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，電阻加熱器緊貼在超導(dǎo)體上，浮標(biāo)的第一表面上設(shè)置有一金屬橋搭，電阻加熱器的第一端通過(guò)導(dǎo)線與一電源的一端相連，電源的另一端通過(guò)金屬橋搭搭接在電阻加熱器上，其中浮標(biāo)的第一表面為遠(yuǎn)離低溫液體的表面；當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)隨著液位上升而上升并帶動(dòng)金屬橋搭沿電阻加熱器上升，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，浮標(biāo)隨著液位下降而下降并帶動(dòng)金屬橋搭沿電阻加熱器下降。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，浮標(biāo)可以隨著液位上升而沿超導(dǎo)體上升，或者隨著液位下降而沿超導(dǎo)體下降。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，浮標(biāo)可以由耐水材料制成，和/或，浮標(biāo)的內(nèi)部是空心的。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，浮標(biāo)可以為柱形或球形，且其軸心方向有一個(gè)穿孔，超導(dǎo)體通過(guò)穿孔穿過(guò)浮標(biāo)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)包括安裝于低溫容器中的超導(dǎo)體、上述加熱裝置、以及與超導(dǎo)體相連接的液位確定裝置；其中，加熱裝置用于對(duì)低溫容器中液面以上的超導(dǎo)體進(jìn)行加熱；液位確定裝置，用于測(cè)量超導(dǎo)體的電阻，并根據(jù)超導(dǎo)體的電阻確定低溫容器中的液位。從以上實(shí)施例可以看出，由于浮標(biāo)的使用，可以根據(jù)液位的變化自適應(yīng)調(diào)整電阻加熱器對(duì)超導(dǎo)體的加熱長(zhǎng)度，從而可以總是加熱液面以上的那部分超導(dǎo)體而不加熱液面以下的那部分超導(dǎo)體，進(jìn)而把低溫液體的揮發(fā)損耗降到最小。并且，由于電阻加熱器覆蓋在待加熱的超導(dǎo)體上，可以對(duì)覆蓋著的超導(dǎo)體同時(shí)加熱，因此加熱速度快。由此可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例的加熱裝置既可以提高加熱速度，又具有最小揮發(fā)損耗。相應(yīng)地，由于上述加熱裝置的使用，本發(fā)明實(shí)施例的液位測(cè)量系統(tǒng)既可以提高液位測(cè)量的靈敏度，又能提高液位測(cè)量的準(zhǔn)確度。


圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種加熱裝置的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種加熱裝置的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種加熱裝置的俯視圖；圖4為是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加熱裝置中浮標(biāo)的橫截面示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種加熱裝置的示意圖；圖6是圖5所示加熱裝置中的浮標(biāo)的橫截面示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液位確定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)在液位低的情況下的示意圖；圖10為是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)在液位高的情況下的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。在利用超導(dǎo)體檢測(cè)低溫液位的過(guò)程中，如何將位于氣態(tài)環(huán)境的那部分超導(dǎo)體維持在轉(zhuǎn)換溫度以上至關(guān)重要。目前常用的方法就是對(duì)超導(dǎo)體進(jìn)行加熱，以將氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體維持在轉(zhuǎn)換溫度以上。在其中一種加熱方法中，通過(guò)電阻加熱器對(duì)整個(gè)超導(dǎo)體進(jìn)行加熱，加熱速度快，大概只需要I秒。但是，這種加熱方法會(huì)對(duì)低溫液體中的那部分超導(dǎo)體也進(jìn)行加熱，因而導(dǎo)致低溫液體的揮發(fā)損耗較大。由此可見(jiàn)，目前加熱方法不能既快速加熱超導(dǎo)體又具有較小的揮發(fā)損耗。有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種加熱裝置，用于加熱安裝于低溫容器中的對(duì)低溫液體液位進(jìn)行測(cè)量的超導(dǎo)體，以實(shí)現(xiàn)快速加熱超導(dǎo)體且保證低溫液體具有盡可能小的揮發(fā)損耗。在這里，超導(dǎo)體可以沿低溫容器的軸線安裝(即垂直安裝)或者與低溫容器的軸線成一定角度安裝，本發(fā)明不做限定。但是，為了描述方便，在以下實(shí)施例中以超導(dǎo)體沿 低溫容器的軸線安裝為例進(jìn)行說(shuō)明。圖I為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加熱裝置的示意圖。如圖I所示，該加熱裝置10對(duì)安裝于低溫容器中的用于測(cè)量低溫液體液位的超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱，包括電阻加熱器101以及與電阻加熱器101相連的浮標(biāo)103。其中，電阻加熱器101可以與加熱裝置10外部的電源102相連，或者該電源102可以位于加熱裝置10的內(nèi)部并與電阻加熱器101相連。其中，浮標(biāo)103漂浮在低溫液體表面，能夠隨著低溫容器中的液位的變化進(jìn)行上升或下降，并控制電阻加熱器101對(duì)低溫容器中的液面以上的超導(dǎo)體進(jìn)行加熱；電阻加熱器101能夠?qū)Τ瑢?dǎo)體100進(jìn)行加熱。較佳地，電阻加熱器101覆蓋于超導(dǎo)體100上，當(dāng)電源102開(kāi)啟時(shí)，電阻加熱器101在浮標(biāo)103的控制下對(duì)低溫容器中的液面以上的超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱。當(dāng)電阻加熱器101覆蓋在超導(dǎo)體100上時(shí)，不但可以提高加熱速度，在電阻加熱器為彈性材料時(shí)，還可以更好的保證電阻加熱器101在壓縮時(shí)不會(huì)偏離方向。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述描述可以理解，電阻加熱器也可以是與超導(dǎo)體并排放置的。在圖I所示的加熱裝置中，電阻加熱器101可以通過(guò)纏繞在超導(dǎo)體100上來(lái)覆蓋超導(dǎo)體100，或者是通過(guò)緊貼在超導(dǎo)體100上來(lái)覆蓋超導(dǎo)體100。較佳地，電阻加熱器101可以垂直緊貼在超導(dǎo)體100上。當(dāng)電阻加熱器101通過(guò)纏繞在超導(dǎo)體100上來(lái)覆蓋超導(dǎo)體100時(shí)，電阻加熱器101的一端還固定于導(dǎo)體100上或低溫容器上,浮標(biāo)103與電阻加熱器101的另一端端相連，電源102與電阻加熱器101兩端相連。其中，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)103隨著液位上升而上升并壓縮電阻加熱器101，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，浮標(biāo)103隨著液位下降而下降并拉伸電阻加熱器101。在本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)103沿超導(dǎo)體100上升并壓縮電阻加熱器101，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)103沿超導(dǎo)體100下降并拉伸電阻加熱器101。電阻加熱器101，在浮標(biāo)103的控制下，纏繞低溫容器中的液面以上的超導(dǎo)體100，并當(dāng)電源102開(kāi)啟時(shí)，對(duì)電阻加熱器101所纏繞的超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱。當(dāng)電阻加熱器101通過(guò)緊貼在超導(dǎo)體100上來(lái)覆蓋超導(dǎo)體100時(shí)，浮標(biāo)103第一表面(即遠(yuǎn)離低溫液體的表面)包括一個(gè)金屬橋搭，金屬橋搭的一端通過(guò)導(dǎo)線與電源102的一端相連而另一端搭接在電阻加熱器101上，電源102的另一端通過(guò)導(dǎo)線直接連接到電阻加熱器101的頂端。其中，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)103隨著液位上升而上升并帶動(dòng)金屬橋搭沿電阻加熱器101上升，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，浮標(biāo)103隨著液位下降而下降并帶動(dòng)金屬橋搭沿電阻加熱器101下降。在本發(fā)明一較佳實(shí)施方式中，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)103沿超導(dǎo)體100上升并帶動(dòng)金屬橋搭沿電阻加熱器101上升，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，浮標(biāo)103沿 超導(dǎo)體100下降并帶動(dòng)金屬橋搭沿電阻加熱器101下降。當(dāng)電源102開(kāi)啟時(shí)，電阻加熱器101在浮標(biāo)103的控制下，對(duì)金屬橋搭以上的超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱。在以上實(shí)施例中，由于電阻加熱器覆蓋在待加熱的超導(dǎo)體上，可以對(duì)覆蓋著的超導(dǎo)體同時(shí)加熱，因此加熱速度快。并且，由于浮標(biāo)的使用，可以根據(jù)液位的變化自適應(yīng)調(diào)整電阻加熱器對(duì)超導(dǎo)體的加熱長(zhǎng)度，從而可以總是加熱液面以上的那部分超導(dǎo)體而不加熱液面以下的那部分超導(dǎo)體，進(jìn)而盡可能地減少低溫液體的揮發(fā)損耗。由此可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案既提高加熱速度，又具有較小的揮發(fā)損耗。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的加熱裝置做更詳細(xì)的描述。圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加熱裝置的示意圖。如圖2所示，電阻加熱器101通過(guò)纏繞在超導(dǎo)體100上來(lái)覆蓋超導(dǎo)體100，該加熱裝置對(duì)垂直安裝于低溫容器110中的用于測(cè)量低溫液體液位的超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱，包括電阻加熱器101，與電阻加熱器101的底端相連的浮標(biāo)103。進(jìn)一步地，電阻加熱器101的兩端還可以與電源102相連。其中，電阻加熱器101纏繞在超導(dǎo)體100上、且頂端固定于超導(dǎo)體上100或低溫容器110上。當(dāng)電源102開(kāi)啟時(shí)，電阻加熱器101對(duì)其所纏繞的那部分超導(dǎo)體進(jìn)行加熱。浮標(biāo)103漂浮在低溫液體表面，當(dāng)?shù)蜏厝萜?10的液位上升時(shí)，浮標(biāo)103沿超導(dǎo)體100上升并壓縮電阻加熱器101，當(dāng)?shù)蜏厝萜?10的液位下降時(shí)，浮標(biāo)103沿超導(dǎo)體100下降并拉伸電阻加熱器101。通過(guò)以上加熱裝置，電阻加熱器101纏繞在超導(dǎo)體100上，因此在電源102開(kāi)啟后，電阻加熱器101就可以快速地對(duì)其所纏繞的那部分超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱。同時(shí)，浮標(biāo)103隨著液位變化而變化，從而使得與浮標(biāo)103相連的電阻加熱器101的長(zhǎng)度也隨著液位變化而變化。并且，由于浮標(biāo)103總是漂浮在低溫液體的表面，因此電阻加熱器101不會(huì)浸入低溫液體中。因而，電阻加熱器101不會(huì)對(duì)低溫液體帶來(lái)太大的揮發(fā)損耗。本發(fā)明實(shí)施例中，電阻加熱器101具有彈性特性，以便于拉伸和壓縮。電阻加熱器101可以是導(dǎo)電金屬制成的細(xì)導(dǎo)線，細(xì)導(dǎo)線型的電阻加熱器101纏繞在超導(dǎo)體100上，纏繞的螺距可以根據(jù)超導(dǎo)體100的長(zhǎng)度而定，并且螺距越密則加熱時(shí)間越短，因此螺距還可以根據(jù)加熱速度要求而定。當(dāng)電源102啟動(dòng)時(shí)，電流流經(jīng)電阻加熱器101。由于電阻加熱器101的電阻特性，電阻加熱器101的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生焦耳熱。散發(fā)的焦耳熱對(duì)電阻加熱器101所纏繞的那部分超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱。當(dāng)被加熱的那部分超導(dǎo)體100的溫度在其轉(zhuǎn)換溫度以上時(shí)，這部分超導(dǎo)體100處于正常導(dǎo)電狀態(tài)，即電阻R大于O。而低溫液體中的那部分超導(dǎo)體100在低溫液體的冷卻作用下，處于超導(dǎo)狀態(tài)，即電阻R幾乎為O。由于電阻加熱器101對(duì)其所纏繞的那部分超導(dǎo)體100同時(shí)進(jìn)行加熱，因此加熱速度快。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,浮標(biāo)103可以是由耐水材料(hydrophobic material)制成的具有一定重量的浮標(biāo)，比如聚丙烯、聚乙烯、聚酯纖維、聚氯乙烯等，以保證浮標(biāo)103總是漂浮在低溫容器110中的低溫液體的表面，它與低溫容器110的相對(duì)高度隨著液位波動(dòng)而變化。較佳地，浮標(biāo)103可以直接固定在電阻加熱器101的底端(未在圖2示出)；或者，力口熱裝置還包括固定裝置104，用于將浮標(biāo)103連接到電阻加熱器101的底端。這樣，電阻加熱器101和浮標(biāo)103連接成一個(gè)整體。當(dāng)液位降低時(shí)，由于重力作用，電阻加熱器101被浮標(biāo)103拉伸；相反地，當(dāng)液位升高時(shí)，由于逐漸增加的浮力，電阻加熱器101被浮標(biāo)103壓縮。因而，電阻加熱器101的長(zhǎng)度隨液位的波動(dòng)而適應(yīng)調(diào)整，總是纏繞液面之上的那部分超導(dǎo)體100而不會(huì)纏繞液面以下的那部分超導(dǎo)體100，保證電阻加熱器101不對(duì)液面以下的那部分超導(dǎo)體100加熱,從而避免增加低溫液體的揮發(fā)損耗。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)加熱裝置還包括固定裝置104時(shí)，固定裝置104可以包括一根、或多根鋼絲，鋼絲的一端系在電阻加熱器101的底端，另一端通過(guò)鉸鏈鏈接在浮標(biāo)103的上表面。較佳地，鋼絲由硬度大且重量輕的材料制成，比如尼龍或纖維-增強(qiáng)型塑料，以將電阻加熱器101和浮標(biāo)103緊緊相連而又不會(huì)給電阻加熱器101施加太大負(fù)荷。本發(fā)明實(shí)施例的固定裝置104還可以由其他物質(zhì)構(gòu)成，而不限于鋼絲。、
需要注意的是，一些低溫液體的密度極小，例如氫的密度0. 07g/cm3、氦的密度
0.146g/cm3,因此，這些低溫液體的浮力非常小。因此，需要對(duì)電阻加熱器101和浮標(biāo)103進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)以對(duì)弱浮力進(jìn)行補(bǔ)償。首先，浮標(biāo)103的密度應(yīng)該很小、且其內(nèi)部是中空的真空結(jié)構(gòu)，以使得浮標(biāo)103足夠輕從而可以漂浮在低溫液體的表面。浮標(biāo)103內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)浮標(biāo)材料來(lái)計(jì)算。假設(shè)，浮標(biāo)材料的密度為P1，低溫液體的密度為P2，浮標(biāo)實(shí)心部分體積為V1，真空部分體積為V2，則只要滿足P1V1S= P2(VJV2)就可以使浮標(biāo)103漂浮在低溫液體的表面。這里，浮標(biāo)103的密度也可以小于低溫容器110中的低溫液體的密度也可以大于低溫容器110中的低溫液體的密度，只要保證浮標(biāo)103浸沒(méi)在低溫液體中所受的重力小于等于其所受的浮力，即滿足P J1 <= P2(V^V2)。其次，雖然電阻加熱器101的底端可以由浮標(biāo)103拉伸，但是，由于它的頂端需要固定在低溫容器110或超導(dǎo)體100上，因此電阻加熱器101 (和固定裝置104)的重量不會(huì)施加在浮標(biāo)103上，從而不會(huì)影響浮標(biāo)103漂浮在液面上。最后，電阻加熱器101應(yīng)該具有較小的硬度，以便于可以由重量輕的浮標(biāo)103輕松地拉伸。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，浮標(biāo)103可以為任意形狀，比如柱形或球形，且其軸心方向具有一個(gè)穿孔，超導(dǎo)體100由該穿孔穿過(guò)浮標(biāo)103。從而，電阻加熱器101就可以隨著浮標(biāo)103的拉伸或壓縮，沿著超導(dǎo)體100方向伸長(zhǎng)或縮短。與現(xiàn)有加熱方法相比，本發(fā)明實(shí)施例的加熱裝置具有如下的優(yōu)點(diǎn)a)本發(fā)明實(shí)施例中，并不是將電阻加熱器覆蓋在整個(gè)超導(dǎo)體上(包括位于氣態(tài)環(huán)境和液態(tài)環(huán)境中的超導(dǎo)體)，而是通過(guò)浮標(biāo)控制電阻加熱器的長(zhǎng)度，使得電阻加熱器僅覆蓋低溫容器中氣態(tài)環(huán)境的那部分超導(dǎo)體。這樣，無(wú)論低溫容器中的液位如何變化，電阻加熱器總是覆蓋且僅僅覆蓋位于氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體。因此，可以保證氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體被快速加熱，并快速進(jìn)入正常導(dǎo)電狀態(tài)。同時(shí)，由于電阻加熱器不直接對(duì)位于液態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體加熱，減輕了焦耳熱量對(duì)低溫液體的影響，從而降低了低溫液體的揮發(fā)損耗。b)本發(fā)明實(shí)施例無(wú)需任何額外的檢測(cè)和驅(qū)動(dòng)機(jī)制，而僅需要浮標(biāo)(較佳地還包括固定裝置)來(lái)實(shí)現(xiàn)電阻加熱器的自適應(yīng)長(zhǎng)度調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位于氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體的自適應(yīng)加熱。具體地，電阻加熱器的長(zhǎng)度將根據(jù)浮標(biāo)在低溫容器中的高度位置而變化。而且，當(dāng)浮標(biāo)漂浮在低溫液體的表面時(shí)，它的位置取決于液位的高低，因此電阻加熱器的長(zhǎng)度實(shí)際上會(huì)隨著液位的波動(dòng)而自動(dòng)變化，而無(wú)需任何其他的檢測(cè)信息或額外的能源輸入。因此，本發(fā)明實(shí)施例的加熱裝置，在保證快速加熱以及最小揮發(fā)損耗的前提下，還具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和便于使用的優(yōu)點(diǎn)。由以上分析可以看出，本發(fā)明實(shí)施例的加熱裝置可以對(duì)用于測(cè)量低溫液體液位的超導(dǎo)體進(jìn)行自適應(yīng)的加熱，兼具加熱快、揮發(fā)損耗小的優(yōu)點(diǎn)，且成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以廣泛地應(yīng)用于低溫液體的液位測(cè)量中的超導(dǎo)體加熱。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種加熱裝置的俯視圖。如圖2，在該實(shí)施例中，浮標(biāo)103是圓球形的，且其軸心方向具有一個(gè)穿孔，用于讓超導(dǎo)體100穿過(guò)浮標(biāo)103。本實(shí)施例中，加熱裝置包括固定裝置104，其由4根鋼絲201，202，203和204構(gòu)成。這4根鋼絲的一端分別鏈接到浮標(biāo)103上，另一端綁定到電阻加熱器101 (未在圖2示出)的不同部位。較佳地，4根鋼絲201，202，203和204均勻地鏈接到浮標(biāo)103的上表面，以保證四根鋼絲對(duì)浮 標(biāo)的作用力均勻。在鋼絲201，202，203和204的作用下，浮標(biāo)103和電阻加熱器101緊緊地連接在一起。圖4為是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的浮標(biāo)的橫截面示意圖。如圖3所示，浮標(biāo)103的內(nèi)部是空心的(如圖中的1031)，以保證浮標(biāo)103具有密度極小和重量輕的特點(diǎn)，從而可以漂浮在類似氫和氦的低溫液體上。進(jìn)一步的，浮標(biāo)103的內(nèi)部是真空的。并且，浮標(biāo)103軸心方向具有一個(gè)穿孔1032，以讓超導(dǎo)體100穿過(guò)浮標(biāo)103。穿孔1032的孔徑大于超導(dǎo)體100
的直徑。以上實(shí)施例描述的加熱裝置中，由于電阻加熱器101的長(zhǎng)度是可變的，僅僅覆蓋液面以上的超導(dǎo)體100，并對(duì)其所覆蓋的超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱，因此不僅可以快速加熱超導(dǎo)體，而且可以保證最小的揮發(fā)損耗。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種加熱裝置的示意。如圖5所示，電阻加熱器101通過(guò)垂直緊貼在超導(dǎo)體100上來(lái)覆蓋超導(dǎo)體100，此時(shí)浮標(biāo)103上表面包括一個(gè)金屬橋搭105，電源102 —端通過(guò)導(dǎo)線直接連接到電阻加熱器101的頂端，另一端通過(guò)金屬橋搭105搭接在電阻加熱器101上。這樣，當(dāng)?shù)蜏厝萜?10的液位上升時(shí)，浮標(biāo)103沿超導(dǎo)體100上升并帶動(dòng)金屬橋搭105沿電阻加熱器101上升；反之，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，浮標(biāo)103沿超導(dǎo)體100下降并帶動(dòng)金屬橋搭105沿電阻加熱器101下降。當(dāng)電源102開(kāi)啟時(shí)，金屬橋搭105以上的那一截電阻加熱器101可以與電源102形成回路，而金屬橋搭105以下的那一截電阻加熱器101沒(méi)有電流通過(guò)，故不會(huì)發(fā)熱，從而使得電阻加熱器101在浮標(biāo)103的控制下對(duì)金屬橋搭105以上的超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱，而不對(duì)金屬橋搭105以下(即低溫液體中)的超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱。圖6是圖5所示加熱裝置中的浮標(biāo)的橫截面示意圖。從圖6可以看出，圖5的浮標(biāo)與圖2的浮標(biāo)設(shè)計(jì)類似，區(qū)別僅在于圖5的浮標(biāo)通過(guò)金屬橋搭105與電阻加熱器101以及電源102相連接，通過(guò)控制電源102對(duì)電阻加熱器101的通電長(zhǎng)度來(lái)控制對(duì)超導(dǎo)體100的加熱長(zhǎng)度；而圖2的浮標(biāo)通過(guò)固定裝置104與電阻加熱器101的底端相連，通過(guò)控制電阻加熱器101對(duì)超導(dǎo)體100的纏繞長(zhǎng)度來(lái)控制對(duì)超導(dǎo)體100的加熱長(zhǎng)度。與現(xiàn)有的加熱方法相比，根圖5所示的加熱裝置具有如下的優(yōu)點(diǎn)a)通過(guò)浮標(biāo)控制電阻加熱器的通電長(zhǎng)度，使得只有低溫容器中氣態(tài)環(huán)境的那電阻加熱器通電，從而僅對(duì)低溫容器中氣態(tài)環(huán)境的那部分超導(dǎo)體進(jìn)行加熱。這樣，無(wú)論低溫容器中的液位如何變化，只有氣態(tài)環(huán)境中的那部分電阻加熱器通電，因而僅對(duì)氣態(tài)環(huán)境的中那部分超導(dǎo)體加熱。因此，可以保證氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體被快速加熱，并快速進(jìn)入正常導(dǎo)電狀態(tài)。同時(shí)，由于電阻加熱器不直接對(duì)位于液態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體加熱，減輕了焦耳熱量對(duì)低溫液體的影響，從而降低了低溫液體的揮發(fā)損耗。b)無(wú)需任何額外的檢測(cè)和驅(qū)動(dòng)機(jī)制，而僅需要浮標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)電阻加熱器的加熱長(zhǎng)度的自適應(yīng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位于氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體的自適應(yīng)加熱。當(dāng)浮標(biāo)漂浮在低溫液體的表面時(shí)，它的位置取決于液位的高低，因此電阻加熱器的加熱長(zhǎng)度實(shí)際上會(huì)隨著液位的波動(dòng)而自動(dòng)變化，而無(wú)需任何其他的檢測(cè)信息或額外的能源輸入。因此，本發(fā)明實(shí)施例的加熱裝置，在保證快速加熱以及最小揮發(fā)損耗的前提下，還具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和便于使用的優(yōu)點(diǎn)。另外，在目前利用超導(dǎo)體檢測(cè)低溫液體液位的過(guò)程中，需要對(duì)位于氣態(tài)環(huán)境的那部分超導(dǎo)體進(jìn)行加熱，而傳統(tǒng)的加熱方法要么由于不能快速加熱超導(dǎo)體，而導(dǎo)致液位檢測(cè)的響應(yīng)速度慢，要么同時(shí)也對(duì)低溫體液體進(jìn)行加熱從而導(dǎo)致較大的揮發(fā)損耗，進(jìn)而導(dǎo)致液 位檢測(cè)的準(zhǔn)確度低。為了解決傳統(tǒng)液位檢測(cè)的這個(gè)問(wèn)題，且鑒于以上實(shí)施例的加熱裝置的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種利用該加熱裝置的低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)，其包括垂直安裝于低溫容器中的超導(dǎo)體、上述的加熱裝置、以及與超導(dǎo)體相連接的液位確定裝置。其中，加熱裝置用于對(duì)低溫容器中液面以上的超導(dǎo)體進(jìn)行加熱，將液面以上的超導(dǎo)體的溫度維持在超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)換溫度以上；液位確定裝置，用于測(cè)量超導(dǎo)體的電阻，并根據(jù)超導(dǎo)體的電阻確定低溫容器中的液位。由于該加熱裝置在加熱超導(dǎo)體時(shí)，總是對(duì)液面以上的超導(dǎo)體進(jìn)行加熱，而不對(duì)液面以下的超導(dǎo)體加熱，可以快速加熱超導(dǎo)體，使得對(duì)液位變化反應(yīng)快，并且由于低溫液體的揮發(fā)損耗很小，液位檢測(cè)的準(zhǔn)確度高。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。如圖7所示，本實(shí)施例以圖2所示的加熱裝置為例來(lái)說(shuō)明該低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)，該低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)包括垂直安裝于低溫容器110中的超導(dǎo)體100，與超導(dǎo)體100相連的加熱裝置，以及與超導(dǎo)體100相連接的液位確定裝置401。其中，加熱裝置與超導(dǎo)體100的連接方式如下加熱裝置的電阻加熱器101纏繞超導(dǎo)體100上、且頂端固定于超導(dǎo)體100上或低溫容器110上，加熱裝置中與電阻加熱器101的底端相連的浮標(biāo)103漂浮在低溫容器110中的低溫液體表面。其中，超導(dǎo)體100是用于測(cè)量低溫容器110中低溫液體的液位的敏感元件，可以由MgB,NbTi或者其他超導(dǎo)材料制成的細(xì)導(dǎo)線。當(dāng)?shù)蜏厝萜?10的液位上升時(shí)，浮標(biāo)103沿超導(dǎo)體100上升并壓縮電阻加熱器101，當(dāng)?shù)蜏厝萜?10的液位下降時(shí)，浮標(biāo)103沿超導(dǎo)體100下降并拉伸電阻加熱器101 ;在浮標(biāo)103的壓縮或拉伸的作用下，電阻加熱器101覆蓋液面以上的那部分超導(dǎo)體100，當(dāng)與其相連的電源102開(kāi)啟時(shí)，對(duì)其所覆蓋的那部分超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱，將這部分超導(dǎo)體的溫度維持在超導(dǎo)體100的轉(zhuǎn)換溫度以上；液位確定裝置401測(cè)量超導(dǎo)體100的電阻并根據(jù)超導(dǎo)體100的電阻確定低溫容器110中的液位。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，超導(dǎo)體100為直徑10 ii m到500 y m的導(dǎo)線，長(zhǎng)度為0. 2m到2m,具體長(zhǎng)度可以根據(jù)低溫容器的高度來(lái)確定,一般大于低溫容器的高度。
圖7中以圖2所示的加熱裝置為例來(lái)說(shuō)明該低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于圖5所示的加熱裝置也可以用于低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)中，且原理與圖7類似，在此不再贅述。圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液位確定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，液位確定裝置401可以包括電源4011和電壓或電流測(cè)量設(shè)備4012，這兩者分別與超導(dǎo)體100的頂端相連接。電流源4011用于為超導(dǎo)體100供電，電壓或電流測(cè)量設(shè)備4012用于測(cè)量超導(dǎo)體100的電壓或電流，超導(dǎo)體100的電阻從而可以從電壓或電流測(cè)量設(shè)備4012測(cè)量結(jié)果推導(dǎo)出。在電源102開(kāi)啟時(shí)或開(kāi)啟后，電源4011開(kāi)啟，之后電壓或電流測(cè)量設(shè)備4012也開(kāi)啟。且當(dāng)電源102開(kāi)啟時(shí)，電流將流經(jīng)電阻加熱器101。由于電阻加熱器101的電阻特性，其內(nèi)部因此產(chǎn)生焦耳熱。散發(fā)的焦耳熱對(duì)電阻加熱器102覆蓋著的液面以上的那部分超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱，并使其保持在正常導(dǎo)電狀態(tài)。浮標(biāo)103，漂浮在低溫液體的表面，并且控制電阻加熱器101對(duì)液面以上的超導(dǎo)體100進(jìn)行加熱。以圖2加熱裝置為例，當(dāng)?shù)蜏厝萜?10中的低溫液體液位降低時(shí)，隨之浮力下降，浮標(biāo)103也就下降，因而拉伸電阻加熱器101以覆蓋新暴露在氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體100 ;而當(dāng)?shù)蜏厝萜?10中的低溫液體液位升高時(shí)，浮標(biāo)103隨著液位的升高而上升，因而將電阻加熱器101壓縮到一個(gè)新的彈力和浮力平衡點(diǎn)。
同時(shí)，由于液位的上升，電阻加熱器101覆蓋的位于氣態(tài)環(huán)境下的那部分超導(dǎo)體100也變少了。因此，電阻加熱器101對(duì)超導(dǎo)體100的覆蓋可以根據(jù)低溫液體的液位而自動(dòng)調(diào)整，而不需要任何外部操作，也就是說(shuō)，可以對(duì)超導(dǎo)體100進(jìn)行自適應(yīng)加熱。較佳地，其中電源4011可以為電流源。液位確定裝置401還可以包括液位計(jì)算顯示模塊4013，用于根據(jù)超導(dǎo)體100的電阻值確定低溫容器中的液位，具體為R = U/I，其中R為超導(dǎo)體100的電阻，U為電壓測(cè)量設(shè)備4012讀出的電壓值，I為電源4011提供的電流；又由于R =電阻率X L/S，其中L為導(dǎo)體的長(zhǎng)度，S為導(dǎo)體的橫截面節(jié)，則可以推算出超導(dǎo)體的位于液面以上的長(zhǎng)度L，從而可以推算出低溫容器的液位，并將確定的液位顯示給用戶。本發(fā)明實(shí)施例中，加熱裝置具體設(shè)計(jì)與以上實(shí)施例類似，本實(shí)施例不再贅述。圖9為是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)在液位低的情況下的示意圖。如圖9所示，隨著低溫容器110中液位降低，低溫容器110中位于氣態(tài)環(huán)境的超導(dǎo)體100也變長(zhǎng)，浮標(biāo)103位于液面以下的體積減小，結(jié)果浮標(biāo)103所受的浮力也降低。為了保持浮標(biāo)103的力平衡，電阻加熱器101應(yīng)該對(duì)浮標(biāo)103具有更大的向上彈力以補(bǔ)償減少的浮力，因此電阻加熱器101會(huì)進(jìn)一步向下延長(zhǎng)，即電阻加熱器101隨液位下降而被向下拉伸。因此，電阻加熱器101總是覆蓋氣態(tài)環(huán)境中的超導(dǎo)體100。圖9以圖2中所示的加熱裝置為例進(jìn)行說(shuō)明，圖5所示的加熱裝置工作原理與圖9類似，在此不再贅述。圖10為是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)在液位高的情況下的示意圖。如圖10所示，隨著低溫容器110中液位上升，低溫容器110中位于氣態(tài)環(huán)境的超導(dǎo)體100隨之變短，浸沒(méi)在液體中的浮標(biāo)103的體積變大，這意味著液體產(chǎn)生的浮力變大。為了補(bǔ)償增加的浮力，電阻加熱器101提供的彈力減小，以維持浮標(biāo)103的力平衡。因此，電阻加熱器101縮短，從而僅覆蓋位于氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體100。圖10以圖2中所示的加熱裝置為例進(jìn)行說(shuō)明，圖5所示的加熱裝置工作原理與圖10類似，在此不再贅述。從以上實(shí)施例可以看出，由于采用了可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)加熱的加熱裝置，低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)
(I)快速響應(yīng)；加熱裝置中的電阻加熱器的加熱長(zhǎng)度隨著液位變化而變化，電阻加熱器覆蓋著超導(dǎo)體，且可以只對(duì)液面以上的那部分超導(dǎo)體進(jìn)行加熱。因此，液面以上的那部分超導(dǎo)體可以由覆蓋著的電阻加熱器同時(shí)加熱，從而可以快速切換到正常導(dǎo)電狀態(tài)。利用這個(gè)特征，低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)低溫液體的快速添加和輸出做出快速響應(yīng)。(2)高準(zhǔn)確性。首先，在浮標(biāo)的作用下，在液位檢測(cè)過(guò)程中，無(wú)論液位上升還是降低，電阻加熱器總是對(duì)液面以上的超導(dǎo)體加熱。因此，極大降低了電阻加熱器所放射出的焦耳熱量對(duì)低溫液體的影響。與外部加熱型傳感器相比，揮發(fā)損耗降低了且準(zhǔn)確性也提高了。其次，由于快速響應(yīng)的特點(diǎn)，本發(fā)明的低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)在液位波動(dòng)激烈或液位極低的情況下仍然能夠及時(shí)反應(yīng)。相反地，傳統(tǒng)的內(nèi)部加熱型傳感器需要較長(zhǎng)時(shí)間才能將熱量傳導(dǎo)到氣態(tài)環(huán)境中的那部分超導(dǎo)體，然后開(kāi)始檢測(cè)液位，因此檢測(cè)輸出可能在幾秒之后才能反映出液位。 (3)低成本。本發(fā)明的低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)具有類似于現(xiàn)有超導(dǎo)低溫液體的液位傳感器的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。唯一不同是，為電阻加熱器增加了一個(gè)具有自適應(yīng)長(zhǎng)度調(diào)整機(jī)制的加熱裝置。該自適應(yīng)長(zhǎng)度調(diào)整機(jī)制中具有一個(gè)浮標(biāo)。實(shí)現(xiàn)該自適應(yīng)加熱無(wú)需附加的檢測(cè)機(jī)制或額外的能源，所有功能都是由浮標(biāo)的重力和液體的浮力來(lái)完成的，因此開(kāi)發(fā)成本低。本發(fā)明另一實(shí)施例還提出了一種加熱方法，用于對(duì)垂直安裝于低溫容器中的用于測(cè)量低溫液體液位的超導(dǎo)體進(jìn)行加熱。該方法包括預(yù)先將電阻加熱器覆蓋于超導(dǎo)體上，將電阻加熱器與電源相連，并將電阻加熱器與漂浮在低溫液體表面上的浮標(biāo)相連；開(kāi)啟與電阻加熱器相連的電源；浮標(biāo)隨著低溫容器的液位上升或下降，控制電阻加熱器對(duì)低溫容器中的液面以上的超導(dǎo)體進(jìn)行加熱。當(dāng)利用圖2所示的加熱裝置進(jìn)行加熱時(shí)，該方法具體為預(yù)先將電阻加熱器纏繞于超導(dǎo)體表面、將電阻加熱器的頂端固定于超導(dǎo)體上或低溫容器上，將電阻加熱器的底端與漂浮在低溫液體表面的浮標(biāo)相連；開(kāi)啟與電阻加熱器兩端相連的電源，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)沿超導(dǎo)體方向壓縮電阻加熱器，電阻加熱器在浮標(biāo)的壓縮下沿超導(dǎo)體方向上升并覆蓋液面以上的那部分超導(dǎo)體，對(duì)所覆蓋的超導(dǎo)體加熱；當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，浮標(biāo)沿超導(dǎo)體方向拉伸電阻加熱器，電阻加熱器在浮標(biāo)的拉伸下沿超導(dǎo)體方向下降并覆蓋液面以上的超導(dǎo)體，對(duì)所覆蓋的超導(dǎo)體加熱。當(dāng)利用圖5所示的加熱裝置進(jìn)行加熱時(shí)，該方法具體為預(yù)先將電阻加熱器垂直、緊貼著低溫容器中的超導(dǎo)體，浮標(biāo)上表面包括一個(gè)金屬橋搭，電源一端通過(guò)導(dǎo)線直接連接到電阻加熱器的頂端，另一端通過(guò)金屬橋搭搭接在電阻加熱器上；當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)沿超導(dǎo)體上升并帶動(dòng)金屬橋搭沿電阻加熱器上升，金屬橋搭以上的電阻加熱器對(duì)金屬橋搭以上的超導(dǎo)體加熱；當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，浮標(biāo)沿超導(dǎo)體下降并帶動(dòng)金屬橋搭沿電阻加熱器下降，金屬橋搭以上的電阻加熱器對(duì)金屬橋搭以上的超導(dǎo)體加熱。本發(fā)明實(shí)施例的加熱方法可以快速加熱超導(dǎo)體，并且具有最小的揮發(fā)損耗。本發(fā)明另一實(shí)施例提出了一種低溫液體的液位檢測(cè)方法，預(yù)先將電阻加熱器覆蓋于垂直安裝于低溫容器中的超導(dǎo)體上，將電阻加熱器與電源相連，并將電阻加熱器與漂浮在低溫液體表面的浮標(biāo)相連；開(kāi)啟與電阻加熱器相連的電源；浮標(biāo)隨著低溫容器的液位上升或下降，控制電阻加熱器對(duì)低溫容器中的液面以上的超導(dǎo)體加熱到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)換溫度以上；與超導(dǎo)體相連的液位確定裝置確定超導(dǎo)體的電阻，并根據(jù)超導(dǎo)體的電阻確定低溫容器中的液位。當(dāng)利用圖2所示的加熱裝置進(jìn)行加熱時(shí)，該方法具體為預(yù)先將電阻加熱器覆蓋于垂直安裝在低溫容器中的超導(dǎo)體表面、將電阻加熱器的頂端固定于超導(dǎo)體上或低溫容器上，將電阻加熱器的底端與漂浮在低溫液體表面上的浮標(biāo)相連；開(kāi)啟與電阻加熱器兩端相連的電源，當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)沿超導(dǎo)體方向壓縮電阻加熱器，電阻加熱器在浮標(biāo)的壓縮下沿超導(dǎo)體方向上升并覆蓋液面以上的那部分超導(dǎo)體，對(duì)所覆蓋的超導(dǎo)體加熱到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)換溫度以上；當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，浮標(biāo)沿超導(dǎo)體方向拉伸電阻加熱器，電阻加熱器在浮標(biāo)的拉伸下沿超導(dǎo)體方向下降并覆蓋液面以上的超導(dǎo)體，對(duì)所覆蓋的超導(dǎo)體加熱到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)換溫度以上；液位確定裝置確定超導(dǎo)體的電阻，并根據(jù)超導(dǎo)體的電阻確定低溫容器中的液位。 當(dāng)利用圖5所示的加熱裝置進(jìn)行加熱時(shí)，該方法具體為預(yù)先將電阻加熱器纏繞于垂直安裝在低溫容器中的超導(dǎo)體表面、將電阻加熱器的頂端固定于超導(dǎo)體或低溫容器上，將電阻加熱器的底端與漂浮在低溫液體表面上的浮標(biāo)相連；當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何簧仙龝r(shí)，浮標(biāo)沿超導(dǎo)體方向壓縮電阻加熱器，電阻加熱器在浮標(biāo)的壓縮下沿超導(dǎo)體方向上升并纏繞液面以上的那部分超導(dǎo)體，并對(duì)所纏繞的超導(dǎo)體加熱到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)換溫度以上；當(dāng)?shù)蜏厝萜鞯囊何幌陆禃r(shí)，浮標(biāo)沿超導(dǎo)體方向拉伸電阻加熱器，電阻加熱器在浮標(biāo)的拉伸下沿超導(dǎo)體方向下降并纏繞液面以上的超導(dǎo)體，對(duì)所纏繞的超導(dǎo)體加熱到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)換溫度以上；與超導(dǎo)體相連的液位確定裝置確定超導(dǎo)體的電阻，并根據(jù)超導(dǎo)體的電阻確定低溫容器中的液位。本發(fā)明實(shí)施例的低溫液體的液位檢測(cè)方法中，由于可以快速加熱超導(dǎo)體使其進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)，因此可以對(duì)液位變化做出快速響應(yīng)；并且，由于具有最小的揮發(fā)損耗，低溫液體不易揮發(fā)，因此對(duì)低溫容器中液位的檢測(cè)比較準(zhǔn)確。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種加熱裝置和一種低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)。該加熱裝置用于加熱安裝于低溫容器中的對(duì)低溫液體液位進(jìn)行測(cè)量的超導(dǎo)體，且包括電阻加熱器和與電阻加熱器相連的浮標(biāo)。其中，浮標(biāo)漂浮在低溫液體表面，能夠隨著低溫容器中液位的變化進(jìn)行上升或下降，以使得電阻加熱器對(duì)低溫容器中的液面以上的超導(dǎo)體進(jìn)行加熱；電阻加熱器能夠?qū)Τ瑢?dǎo)體進(jìn)行加熱。液位檢測(cè)系統(tǒng)包括上述加熱裝置、超導(dǎo)體和與超導(dǎo)體相連的液位確定裝置。通過(guò)該加熱裝置和液位檢測(cè)系統(tǒng)，可以總是加熱液面以上的那部分超導(dǎo)體而不加熱液面以下的那部分超導(dǎo)體，因而把低溫液體的揮發(fā)損耗降到最小，提高液位檢測(cè)靈敏度。上文通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)展示和說(shuō)明，然而本發(fā)明不限于這些已揭示的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員從中推導(dǎo)出來(lái)的其他方案也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種加熱裝置，用于加熱安裝于低溫容器(110)中的對(duì)低溫液體液位進(jìn)行測(cè)量的超導(dǎo)體(100)，所述加熱裝置(10)包括電阻加熱器(101)和與所述電阻加熱器(101)相連的浮標(biāo)(103);其中， 所述浮標(biāo)(103)漂浮在所述低溫液體表面，能夠隨著所述低溫容器(110)中液位的變化進(jìn)行上升或下降，以使得所述電阻加熱器(101)僅對(duì)所述低溫容器(110)中的液面以上的超導(dǎo)體進(jìn)行加熱； 所述電阻加熱器(101)能夠?qū)λ龀瑢?dǎo)體(100)進(jìn)行加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱裝置，其中，所述電阻加熱器(101)覆蓋在所述超導(dǎo)體(100)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其中， 所述電阻加熱器(101)纏繞在所述超導(dǎo)體(100)上，且所述電阻加熱器(101)的第一 端固定于所述超導(dǎo)體上(100)或所述低溫容器(110)上，所述電阻加熱器(101)的第二端與所述浮標(biāo)(103)相連，所述電阻加熱器(101)的第一端和第二端分別與一電源(102)相連； 當(dāng)所述低溫容器(110)的液位上升時(shí)，所述浮標(biāo)(103)隨著液位上升而上升并壓縮所述電阻加熱器(101)，當(dāng)?shù)蜏厝萜?110)的液位下降時(shí)，所述浮標(biāo)(103)隨著液位下降而下降并拉伸所述電阻加熱器(101)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加熱裝置，其中，所述浮標(biāo)(103)隨著液位上升而沿所述超導(dǎo)體(100)上升，或者隨著液位下降而沿所述超導(dǎo)體(100)下降。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加熱裝置，其中，所述加熱裝置(10)還包括固定裝置(104)，所述浮標(biāo)(103)通過(guò)所述固定裝置(104)與所述電阻加熱器(101)的第二端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的加熱裝置，其中，所述固定裝置(104)由鋼絲組成，鋼絲的一端系在所述電阻加熱器(101)的第二端上，所述鋼絲的另一端通過(guò)鉸鏈鏈接在所述浮標(biāo)(103)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其中，所述電阻加熱器(101)緊貼在所述超導(dǎo)體(100)上，所述浮標(biāo)(103)的第一表面上設(shè)置有一金屬橋搭(105)，所述電阻加熱器(101)的第一端通過(guò)導(dǎo)線與一電源(102)的一端相連，所述電源(102)的另一端通過(guò)所述金屬橋搭(105)搭接在所述電阻加熱器(101)上，其中所述浮標(biāo)(103)的第一表面為遠(yuǎn)離所述低溫液體的表面； 當(dāng)所述低溫容器(110)的液位上升時(shí)，所述浮標(biāo)(103)隨著液位上升而上升并帶動(dòng)所述金屬橋搭(105)沿所述電阻加熱器(101)上升，當(dāng)?shù)蜏厝萜?110)的液位下降時(shí)，所述浮標(biāo)(103)隨著液位下降而下降并帶動(dòng)所述金屬橋搭(105)沿所述電阻加熱器(101)下降。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱裝置，其中，所述浮標(biāo)(103)隨著液位上升而沿所述超導(dǎo)體(100)上升，或者隨著液位下降而沿所述超導(dǎo)體(100)下降。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱裝置，其中，所述浮標(biāo)(103)由耐水材料制成，和/或，所述浮標(biāo)的內(nèi)部是空心的。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加熱裝置，其中，所述浮標(biāo)(103)為柱形或球形，且其軸心方向有一個(gè)穿孔，所述超導(dǎo)體(100)通過(guò)所述穿孔穿過(guò)所述浮標(biāo)。
11.一種低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)，所述低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)包括安裝于低溫容器(110)中的超導(dǎo)體(100)、根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的加熱裝置(10)、以及與所述超導(dǎo)體(100)相連接的液位確定裝置(401)； 所述加熱裝置(10)用于對(duì)所述低溫容器(110)中液面以上的超導(dǎo)體(100)進(jìn)行加熱；所述液位確定裝置(401)，用于測(cè)量所述超導(dǎo)體(100)的電阻，并根據(jù)超導(dǎo)體(100)的電阻確定所述低溫容器(110)中的液位。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種加熱裝置和一種低溫液體的液位檢測(cè)系統(tǒng)。該加熱裝置用于加熱安裝于低溫容器中的對(duì)低溫液體液位進(jìn)行測(cè)量的超導(dǎo)體，且包括電阻加熱器和與電阻加熱器相連的浮標(biāo)。其中，浮標(biāo)漂浮在低溫液體表面，能夠隨著低溫容器中液位的變化進(jìn)行上升或下降，以使得電阻加熱器對(duì)低溫容器中的液面以上的超導(dǎo)體進(jìn)行加熱；電阻加熱器能夠?qū)Τ瑢?dǎo)體進(jìn)行加熱。液位檢測(cè)系統(tǒng)包括上述加熱裝置、超導(dǎo)體和與超導(dǎo)體相連的液位確定裝置。通過(guò)加熱裝置和液位檢測(cè)系統(tǒng)，可以總是加熱液面以上的那部分超導(dǎo)體而不加熱液面以下的那部分超導(dǎo)體，因而把低溫液體的揮發(fā)損耗降到最小，提高液位檢測(cè)靈敏度。
文檔編號(hào)H05B3/06GK102740512SQ201110095538
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者李明, 賴勝 申請(qǐng)人:西門子公司