ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОГО ГЕЛИЯ Советский патент 1994 года по МПК G01F23/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для непрерывного измерения уровня жидкого гелия в металлических криостатах и сосудах Дьюара.

Цель изобретения - уменьшение тепловыделения в жидкий гелий.

На чертеже изображена схема устройства.

Датчик уровня жидкого гелия содержит сверхпроводниковую нить 1, нагревательную обмотку 2, электрические контакты 3, причем на сверхпроводниковую нить 1 укладывается равномерно нагревательная обмотка 2, которая соединяется с нитью электрическими контактами 3.

Устройство работает следующим образом.

Работа датчика поясняется эквивалентной электрической схемой (фиг.2), на которой изображены: R₁ и R₃ - эквивалентные сопротивления несверхпроводящих участков нити, R₂ - эквивалентное сопротивление участков нагревательной обмотки, i₁ - i₅ - токи в элементах датчика.

При наличии жидкого гелия на уровне С часть АС сверхпроводниковой нити АЕ является несверхпроводящей, а другая ее часть СЕ, погруженная в жидкий гелий, находитcя в сверхпроводящем состоянии.

От источника питания в точки А и Е датчика подается стабилизированный ток i, который создает на эквивалентном сопротивлении участка АС датчика, находящегося над жидким гелием, падение напряжения
U= i₁ l_АВ= i₁ (l_АЕ-l_СЕ)=i₁R1- , где R_э - эквивалентное сопротивление датчика в нормальном состоянии, т.е. при отсутствии жидкого гелия,
l_АЕ - длина всего датчика,
I_СЕ - длина участка СЕ,
l_АВ - длина участка АВ.

Напряжение на участке датчика, погруженного в жидкий гелий, равно нулю.

Ввиду того, что основная часть (ДЕ) погруженного в жидкий гелий датчика закорочена сверхпроводниковой нитью, не имеющей активного сопротивления, по тепловыделения будут только от погруженного в жидкий гелий участка нагревательной обмотки с сопротивлением R₂ на участке СД, за счет протекания тока i₅. Так как часть нити над гелием (участок ВС) несверхпроводящая, имеющая активное сопротивление R₃, причем R₃ < R₁, то и ток i₅, меньше тока i₂, и, следовательно, тепловыделения на участке ВД будут небольшими по сравнению с прототипом. Эти тепловыделения уменьшаются с увеличением уровня жидкого гелия, когда величина сопротивления R₃ падает, а ток i₅ уменьшается за счет увеличения тока i₄.

Неточность в измерении, появляющаяся за счет шунтирующего влияния нагревательной обмотки, уменьшается при сокращении длины шунтируемого участка и увеличении сопротивления R₂ нагревательной обмотки по сравнению с сопротивлением R₁ соответствующего участка нити.

ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОГО ГЕЛИЯ, содержащий сверхпроводниковую нить и нагревательную обмотку, намотанную по длине нити, отличающийся тем, что, с целью уменьшения тепловыделения в жидкий гелий, нагревательная обмотка электрически соединена точечными контактами со сверхпроводниковой нитью через заданные промежутки по длине нити.