JPH0245129B2 - Ekitaiheriumuekimenkeiniokerukenshutsuhoho - Google Patents
EkitaiheriumuekimenkeiniokerukenshutsuhohoInfo
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- JPH0245129B2 JPH0245129B2 JP13124484A JP13124484A JPH0245129B2 JP H0245129 B2 JPH0245129 B2 JP H0245129B2 JP 13124484 A JP13124484 A JP 13124484A JP 13124484 A JP13124484 A JP 13124484A JP H0245129 B2 JPH0245129 B2 JP H0245129B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
- F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
-
- G—PHYSICS
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-
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は、液体ヘリウム液面計における検出方
法に関し、液体ヘリウムのレベル変化を検出する
超電導線の下端部に、液体ヘリウムの零レベルを
検出する一点レベルセンサを備えた液体ヘリウム
液面計において、零レベル調整を自動化して計測
精度の向上及び取扱いの簡便化を図るものであ
る。
法に関し、液体ヘリウムのレベル変化を検出する
超電導線の下端部に、液体ヘリウムの零レベルを
検出する一点レベルセンサを備えた液体ヘリウム
液面計において、零レベル調整を自動化して計測
精度の向上及び取扱いの簡便化を図るものであ
る。
＜従来の技術＞
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
６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。
ウムの液面を計測する液体ヘリウム液面計は、第
６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６図において、１は液体ヘリウム、２
はこの液体ヘリウム１内に挿入された超電導線、
３は定電流源である。４は零・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。
はこの液体ヘリウム１内に挿入された超電導線、
３は定電流源である。４は零・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の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。液体ヘリウム１のレベル、即ち超電導
部の長さに比例した電圧Voを得るには、通常、
回路的に以下のように構成する。即ち、超電導線
２の全抵抗にかかる電圧に等しい基準電圧VRと
液体ヘリウム１が一定レベル溜つた時の超電導線
２の両端電圧Ｖとの差に比例した電圧出力を差動
増巾器７で求め、その出力を前述のVoとする。
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の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。液体ヘリウム１のレベル、即ち超電導
部の長さに比例した電圧Voを得るには、通常、
回路的に以下のように構成する。即ち、超電導線
２の全抵抗にかかる電圧に等しい基準電圧VRと
液体ヘリウム１が一定レベル溜つた時の超電導線
２の両端電圧Ｖとの差に比例した電圧出力を差動
増巾器７で求め、その出力を前述のVoとする。
Vo＝ｋ（VR−Ｖ） ………
但し
ｋ：差動増巾器７のゲイン
ところで、一定測定スパン（超電導線２の長
さ）に対応した出力を得るためには、切換スイツ
チ４を切換えて電気回路の零、フルスケールを調
整する必要があり、これらの調整は、以下の方法
で行なう。即ち、零調整は、入力電圧が超電導線
２の全抵抗に相当する電圧となるように、切換ス
イツチ４を零側に切換え、超電導線２の全抵抗に
等しいと見積つた電気回路内部の抵抗５にかかる
電圧を入力させる。この時、定電流源３の出力が
抵抗５側に流えるように切換スイツチ４を切換え
る。またフルスケールの調整、切換スイツチ４を
フルスケール側に切換え、入力を短絡させること
により行なう。
さ）に対応した出力を得るためには、切換スイツ
チ４を切換えて電気回路の零、フルスケールを調
整する必要があり、これらの調整は、以下の方法
で行なう。即ち、零調整は、入力電圧が超電導線
２の全抵抗に相当する電圧となるように、切換ス
イツチ４を零側に切換え、超電導線２の全抵抗に
等しいと見積つた電気回路内部の抵抗５にかかる
電圧を入力させる。この時、定電流源３の出力が
抵抗５側に流えるように切換スイツチ４を切換え
る。またフルスケールの調整、切換スイツチ４を
フルスケール側に切換え、入力を短絡させること
により行なう。
ここで、超電導線２の抵抗は、温度により大き
く（常温から液体ヘリウム温度までの変化に対
し、通常10〜15％の最大誤差がある）変化するの
で、抵抗５の値を見る場合、通常、超電導線２全
体が液体ヘリウム温度近傍になつてると仮定して
抵抗値を決めている。
く（常温から液体ヘリウム温度までの変化に対
し、通常10〜15％の最大誤差がある）変化するの
で、抵抗５の値を見る場合、通常、超電導線２全
体が液体ヘリウム温度近傍になつてると仮定して
抵抗値を決めている。
しかしながら、液面計使用時には、超電導線２
を垂直方向に設置し、その上部ではかなり温度が
高く（常温或いは液体窒素温度近傍）なつている
ため、垂直方向で大きな温度勾配をもつている。
この場合、超電導線２の全抵抗値は、以下の式
で評価されねばならない。
を垂直方向に設置し、その上部ではかなり温度が
高く（常温或いは液体窒素温度近傍）なつている
ため、垂直方向で大きな温度勾配をもつている。
この場合、超電導線２の全抵抗値は、以下の式
で評価されねばならない。
Ｒ＝∫lo pｒ（ｌ）dl ………
ｌ：超電導線２の長さ方向位置
lo：超電導線２の全長
γ（ｌ）：超電導線２の位置ｌにおける単位長当り
の抵抗 従つて、超電導線抵抗を一定温度での抵抗と見
積ると、誤差を生じるのは当然である。しかも、
液体ヘリウムを収納するデユワーの形状及び構造
により、デユワー内の温度分布が異なるので、全
抵抗Ｒも異なつてくる。従つて、予め、全抵抗値
を見積つておくことは無理で、予想できない誤差
を伴つていた。
の抵抗 従つて、超電導線抵抗を一定温度での抵抗と見
積ると、誤差を生じるのは当然である。しかも、
液体ヘリウムを収納するデユワーの形状及び構造
により、デユワー内の温度分布が異なるので、全
抵抗Ｒも異なつてくる。従つて、予め、全抵抗値
を見積つておくことは無理で、予想できない誤差
を伴つていた。
そこで、これらの問題点に鑑み、本出願人は実
開昭58−99665号において、第７図に示すような
構造の液体ヘリウム液面計を既に提案した。これ
は、液体ヘリウムレベルを検出する超電導線１０
の下端部をＬ字状に曲げて、その折曲部分を一点
レベルセンサ１１としたものである。そして、超
電導線１０の上端に電流リード線１２及び電圧リ
ード線１３、折曲部位に電圧リード線１４、一点
レベルセンサ１１の端部に電流リード線１５及び
電圧リード線１６を夫々接続している。１７は液
体ヘリウム、１８は外筒である。
開昭58−99665号において、第７図に示すような
構造の液体ヘリウム液面計を既に提案した。これ
は、液体ヘリウムレベルを検出する超電導線１０
の下端部をＬ字状に曲げて、その折曲部分を一点
レベルセンサ１１としたものである。そして、超
電導線１０の上端に電流リード線１２及び電圧リ
ード線１３、折曲部位に電圧リード線１４、一点
レベルセンサ１１の端部に電流リード線１５及び
電圧リード線１６を夫々接続している。１７は液
体ヘリウム、１８は外筒である。
この液面計によれば、液体ヘリウムが一点レベ
ルセンサ１１位置まで溜つて、この一点レベルセ
ンサ１１から警報を受けた時に、超電導線１０の
全抵抗Ｒを測定して、電気回路の零調整を行うよ
うにすれば良く、従つて、デユワー毎に全抵抗値
が異なり、そのため誤差が生じるという点や、一
定温度と見倣して全抵抗値を予想するために誤差
が生じるという点での問題は解決できる。
ルセンサ１１位置まで溜つて、この一点レベルセ
ンサ１１から警報を受けた時に、超電導線１０の
全抵抗Ｒを測定して、電気回路の零調整を行うよ
うにすれば良く、従つて、デユワー毎に全抵抗値
が異なり、そのため誤差が生じるという点や、一
定温度と見倣して全抵抗値を予想するために誤差
が生じるという点での問題は解決できる。
＜発明が解決しようとする問題点＞
しかし、このように一点レベルセンサ１１を利
用して超電導線１０の全抵抗値を測定し、電気回
路の零調整用可変抵抗を手で調整する方法では、
急激な液体ヘリウムレベルの変動に対して、調整
に要する時間だけ誤差が生じることになる。この
零調整のために、測定時に測定者が液面計計器の
前に待機している必要があり、余分なマンパワー
を必要とせざるを得なかつた。
用して超電導線１０の全抵抗値を測定し、電気回
路の零調整用可変抵抗を手で調整する方法では、
急激な液体ヘリウムレベルの変動に対して、調整
に要する時間だけ誤差が生じることになる。この
零調整のために、測定時に測定者が液面計計器の
前に待機している必要があり、余分なマンパワー
を必要とせざるを得なかつた。
本発明は、これらの欠点を改善し、零調整を自
動化するようにしたものである。
動化するようにしたものである。
＜問題点を解決するための手段＞
本発明は、前述のような種々の問題点を解消す
るために、液体ヘリウム１７のレベル変化を検出
する超電導線１０の下端部に、液体ヘリウム１７
の零レベルを検出する一点レベルセンサ１１を備
えた液体ヘリウム液面計を用い、一点レベルセン
サ１１が液体ヘリウム１７を検出した時の出力信
号をトリガーとして、超電導線１０の抵抗値RM
を測定し記憶しておき、任意の液体ヘリウムレベ
ルの計測時には、その時の超電導線１０の抵抗値
Ｒを測定し、前記抵抗値RMから抵抗値Ｒを減算
した上、液体ヘリウムレベルのフルスケール値
lFSを乗算し、更に零レベル抵抗値RMで除算して
液体ヘリウムレベルｌに換算するのである。
るために、液体ヘリウム１７のレベル変化を検出
する超電導線１０の下端部に、液体ヘリウム１７
の零レベルを検出する一点レベルセンサ１１を備
えた液体ヘリウム液面計を用い、一点レベルセン
サ１１が液体ヘリウム１７を検出した時の出力信
号をトリガーとして、超電導線１０の抵抗値RM
を測定し記憶しておき、任意の液体ヘリウムレベ
ルの計測時には、その時の超電導線１０の抵抗値
Ｒを測定し、前記抵抗値RMから抵抗値Ｒを減算
した上、液体ヘリウムレベルのフルスケール値
lFSを乗算し、更に零レベル抵抗値RMで除算して
液体ヘリウムレベルｌに換算するのである。
（作用）
前述したように液体ヘリウム１７が、丁度、超
電導線１０の下端部の一点レベルセンサ１１まで
達した時に、超電導線抵抗を測定し、その抵抗値
RMで電気回路を調整することにより、超電導線
抵抗の温度依存性に基づく誤差を自動的に補正す
ることが可能である。
電導線１０の下端部の一点レベルセンサ１１まで
達した時に、超電導線抵抗を測定し、その抵抗値
RMで電気回路を調整することにより、超電導線
抵抗の温度依存性に基づく誤差を自動的に補正す
ることが可能である。
電気回路を調整する方法としては、下式の方
式で可能である。
式で可能である。
ｌ＝lFS（RM−Ｒ）／RM ………
但し、
ｌ：任意の時刻での液体ヘリウムレベル
lFS：液体ヘリウムレベルのフルスケール値
RM：液体ヘリウム１７が零レベルに達した時の
超電導線１０の抵抗値 Ｒ：液体ヘリウムレベルがｌの時の超電導線１０
の抵抗値 式において、Ｒ＝RM（零レベル）時にはｌ＝
０、またＲ＝０（フルスケール）時にはｌ＝lFSと
なり、ｌ＝０からlFSまでＲに対して直接的な液
体ヘリウムレベルｌが式で得られることにな
る。
超電導線１０の抵抗値 Ｒ：液体ヘリウムレベルがｌの時の超電導線１０
の抵抗値 式において、Ｒ＝RM（零レベル）時にはｌ＝
０、またＲ＝０（フルスケール）時にはｌ＝lFSと
なり、ｌ＝０からlFSまでＲに対して直接的な液
体ヘリウムレベルｌが式で得られることにな
る。
＜実施例＞
以下、図示の実施例について本発明を詳述する
と、第１図はアナログ回路を利用した本発明に係
る検出方法の第１実施例を示し、１９はアナログ
スイツチ制御回路、２０はアナログスイツチ、２
１，２２は入力抵抗、２３はフイードバツク抵
抗、２４は電圧ホールド用コンデンサ、２５は差
動増巾器である。
と、第１図はアナログ回路を利用した本発明に係
る検出方法の第１実施例を示し、１９はアナログ
スイツチ制御回路、２０はアナログスイツチ、２
１，２２は入力抵抗、２３はフイードバツク抵
抗、２４は電圧ホールド用コンデンサ、２５は差
動増巾器である。
液体ヘリウム１７が零レベル、即ち、一点レベ
ルセンサ１１まで達すると、この一点レベルセン
サ１１から出力信号VZEROが発せられる。この信
号VZEROを受けると、アナログスイツチ制御回路
１９でアナログスイツチ２０をトリガして零側に
一定時間ｔだけ切換えた後、メジヤー側に切換え
る。この時間ｔの間に、超電導線１０の両端に定
電流源より定電流を流すと、その両端に発生する
電圧VIN（今は、零レベルでの電圧VIN，ｏに等し
い）は、入力抵抗２２を介して電流に変換され、
コンデンサ２４に電流が流れて、このコンデンサ
２４に電荷が貯えられる。その結果、電圧VIN，
ｏはアナログスイツチ２０がメジヤー側に切換わ
つた後でもホールドされ、差動増巾器２５の＋端
子に入力され続ける。一方、アナログスイツチ２
０がメジヤー側に切換えられた後では、電圧VIN
（この時、ある液体ヘリウムレベルに相当する電
圧に等しい）は、入力抵抗２１を介して差動増巾
器２５の一端子に入力される。そして、差動増巾
器２５では、フイードバツク抵抗２３を介して電
流が流れることにより、＋端子電圧と−端子電圧
の差VIN，ｏ−VINに比例し、かつ利得がフイー
ドバツク抵抗２３と入力抵抗２１との比に略等し
い出力ＶOUTが得られることになる。即ち、以
下の式となる。
ルセンサ１１まで達すると、この一点レベルセン
サ１１から出力信号VZEROが発せられる。この信
号VZEROを受けると、アナログスイツチ制御回路
１９でアナログスイツチ２０をトリガして零側に
一定時間ｔだけ切換えた後、メジヤー側に切換え
る。この時間ｔの間に、超電導線１０の両端に定
電流源より定電流を流すと、その両端に発生する
電圧VIN（今は、零レベルでの電圧VIN，ｏに等し
い）は、入力抵抗２２を介して電流に変換され、
コンデンサ２４に電流が流れて、このコンデンサ
２４に電荷が貯えられる。その結果、電圧VIN，
ｏはアナログスイツチ２０がメジヤー側に切換わ
つた後でもホールドされ、差動増巾器２５の＋端
子に入力され続ける。一方、アナログスイツチ２
０がメジヤー側に切換えられた後では、電圧VIN
（この時、ある液体ヘリウムレベルに相当する電
圧に等しい）は、入力抵抗２１を介して差動増巾
器２５の一端子に入力される。そして、差動増巾
器２５では、フイードバツク抵抗２３を介して電
流が流れることにより、＋端子電圧と−端子電圧
の差VIN，ｏ−VINに比例し、かつ利得がフイー
ドバツク抵抗２３と入力抵抗２１との比に略等し
い出力ＶOUTが得られることになる。即ち、以
下の式となる。
VOUT＝Ｇ（VIN，ｏ−VIN） ………
但し、
Ｇ：フイードバツク抵抗２３と入力抵抗２１の比
式で、Ｇの値を出力電圧のフルスケール値
VOUT,FSとVIN，ｏの比に等しくなるようにする
（Ｇ＝VOUT,FS／VIN，ｏ）と、式は式と同様と
なる。従つて、零レベル調整を自動的に行ない計
測精度を向上すると同時に、取扱いの簡素化が図
れ、従来に比較して、その効果は大である。
VOUT,FSとVIN，ｏの比に等しくなるようにする
（Ｇ＝VOUT,FS／VIN，ｏ）と、式は式と同様と
なる。従つて、零レベル調整を自動的に行ない計
測精度を向上すると同時に、取扱いの簡素化が図
れ、従来に比較して、その効果は大である。
なお、第１図に示す実施例では、抵抗２１，２
２、コンデンサ２４等の回路素子によつて精度が
決まるので、精度の向上にも限度があり、またコ
ンデンサ２４が放電を起こすため、次第に出力が
変化する経時変化の問題も残る。また記憶値のバ
ツテリによるバツクアツプもできず、従つて、試
験毎に（一旦電源をオフすると）、必ず零レベル
の較正が必要である。更に誘導ノイズ、電源ノイ
ズがあれば、それらが直接精度に影響する。
２、コンデンサ２４等の回路素子によつて精度が
決まるので、精度の向上にも限度があり、またコ
ンデンサ２４が放電を起こすため、次第に出力が
変化する経時変化の問題も残る。また記憶値のバ
ツテリによるバツクアツプもできず、従つて、試
験毎に（一旦電源をオフすると）、必ず零レベル
の較正が必要である。更に誘導ノイズ、電源ノイ
ズがあれば、それらが直接精度に影響する。
しかし、このような問題は、第２図及び第４図
に示すようにすれば全て解消できる。
に示すようにすれば全て解消できる。
第２図はロジツク素子構成によるデイジタル回
路を採用した本発明の第２実施例を示し、そのタ
イムチヤートを第３図に示す。第２図において、
２６は定電流源、２７は差動増巾器、２８は比較
器、２９は基準電圧設定器、３０は単安定マルチ
バイブレータ、３１，３２は差動増巾器、３３は
Ｄ／Ａ変換器、３４はアツプダウンカウンター、
３５はパルス発生器、３６はゲート回路、３７は
比較器、３８は電圧増幅器である。
路を採用した本発明の第２実施例を示し、そのタ
イムチヤートを第３図に示す。第２図において、
２６は定電流源、２７は差動増巾器、２８は比較
器、２９は基準電圧設定器、３０は単安定マルチ
バイブレータ、３１，３２は差動増巾器、３３は
Ｄ／Ａ変換器、３４はアツプダウンカウンター、
３５はパルス発生器、３６はゲート回路、３７は
比較器、３８は電圧増幅器である。
この場合にも、前述と同様、定電流源２６によ
り超電導線１０及び一点レベルセンサ１１に一定
電流を流しておく。液体ヘリウム１７が存在しな
い時は、一点レベルセンサ１１の両端間には一定
電圧VZEROがかかつている。そこで、液体ヘリウ
ムレベルが上昇し、丁度、一点レベルセンサ１１
まで達した（零レベルとなつた）とすると、
VZEROは零となる。この電圧VZEROは差動増巾器２
７を通した後、比較器２８に入力され、基準電圧
設定器２９で設定された基準電圧VREFと比較され
る。基準電圧VREFは、VZERO／２程度に設定され
ているので、比較器２８は、液体ヘリウム１７が
零レベルまで達した時、確実にＨレベルからＬレ
ベルへ急峻に立ち下がるロジツク信号を出力をす
る。単安定マルチバイブレータ３０は、比較器２
８のロジツク信号出力を受けて、この信号がＨレ
ベルからＬレベルへ立ち下がつた時から一定時間
ｔの間Ｈレベルとなる矩形波を発生する。
り超電導線１０及び一点レベルセンサ１１に一定
電流を流しておく。液体ヘリウム１７が存在しな
い時は、一点レベルセンサ１１の両端間には一定
電圧VZEROがかかつている。そこで、液体ヘリウ
ムレベルが上昇し、丁度、一点レベルセンサ１１
まで達した（零レベルとなつた）とすると、
VZEROは零となる。この電圧VZEROは差動増巾器２
７を通した後、比較器２８に入力され、基準電圧
設定器２９で設定された基準電圧VREFと比較され
る。基準電圧VREFは、VZERO／２程度に設定され
ているので、比較器２８は、液体ヘリウム１７が
零レベルまで達した時、確実にＨレベルからＬレ
ベルへ急峻に立ち下がるロジツク信号を出力をす
る。単安定マルチバイブレータ３０は、比較器２
８のロジツク信号出力を受けて、この信号がＨレ
ベルからＬレベルへ立ち下がつた時から一定時間
ｔの間Ｈレベルとなる矩形波を発生する。
一方、液体ヘリウムレベルを連続的に計測する
ための超電導線１０の両端にかかる電圧VINは、
差動増巾器３１に入力することにより求められ
る。差動増巾器３２では、＋入力端子電圧V+と−
入力端子電圧VINとの差V+−VINを出力し、更に
電圧増幅器３８では、この差電圧をＧ倍に増幅
し、出力電圧VOUT＝Ｇ（V+−VIN）としている。
ための超電導線１０の両端にかかる電圧VINは、
差動増巾器３１に入力することにより求められ
る。差動増巾器３２では、＋入力端子電圧V+と−
入力端子電圧VINとの差V+−VINを出力し、更に
電圧増幅器３８では、この差電圧をＧ倍に増幅
し、出力電圧VOUT＝Ｇ（V+−VIN）としている。
ところで、比較器３７は、出力電圧VOUTが零
より大きい時にロジツク信号のＨレベルを、また
零より小さい時にＬレベルを夫々出力する。今、
計測当初にV+＝０であつたとすると、VOUT＜０
であり、比較器３７の出溶力はＬレベルとなる。
ここで、液体ヘリウム１７が零レベルまで達し
て、単安定マルチバイブレータ３０がパルス幅ｔ
の矩形波を発生すると、ゲート回路３６は、パル
ス発生器３５からのパルスを時間ｔの間だけ、端
子Ａに出力させる（端子Ｂには出力させない）。
端子Ａからのパルスはアツプダウンカウンタ３４
のＵ端子（カウントアツプ端子）に入力され、ア
ツプダウンカウンタ３４で、このパルスをカウン
トアツプし、その計数値をＤ／Ａ変換器３３に入
力させる。従つて、計数値に比例した電圧が差動
増幅器３２の＋入力端子に加えられ、即ち電圧
V+となる。アツプダウンカウンタ３４の計数値
が増加すると、V+が増加し、ある値以上でVOUT
＝Ｇ（V+−VIN）が正となる。すると比較器３７
の出力がＨレベルとなり、ゲート回路３６は端子
Ｂ、即ちアツプダウンカウンタ３４のＤ端子（カ
ウントダウン端子）にのみパルスを入力させるこ
ととなる。この時、アツプダウンカウンタ３４は
計数値を減少させる。即ち電圧V+が減少する。
アツプダウンカウンタ３４のカウントアツプ、カ
ウントダウンの操作の繰り返しの結果、電圧V+
と電圧VINが等しくなる。ここで、単安定マルチ
バイブレータ３０の矩形波が立ち下がると、パル
ス発生器３５からのパルスはゲート回路３６で遮
断されるので、アツプダウンカウンタ３４には一
定値VIN，ｏ（零レベル時のVIN）が保持される。
より大きい時にロジツク信号のＨレベルを、また
零より小さい時にＬレベルを夫々出力する。今、
計測当初にV+＝０であつたとすると、VOUT＜０
であり、比較器３７の出溶力はＬレベルとなる。
ここで、液体ヘリウム１７が零レベルまで達し
て、単安定マルチバイブレータ３０がパルス幅ｔ
の矩形波を発生すると、ゲート回路３６は、パル
ス発生器３５からのパルスを時間ｔの間だけ、端
子Ａに出力させる（端子Ｂには出力させない）。
端子Ａからのパルスはアツプダウンカウンタ３４
のＵ端子（カウントアツプ端子）に入力され、ア
ツプダウンカウンタ３４で、このパルスをカウン
トアツプし、その計数値をＤ／Ａ変換器３３に入
力させる。従つて、計数値に比例した電圧が差動
増幅器３２の＋入力端子に加えられ、即ち電圧
V+となる。アツプダウンカウンタ３４の計数値
が増加すると、V+が増加し、ある値以上でVOUT
＝Ｇ（V+−VIN）が正となる。すると比較器３７
の出力がＨレベルとなり、ゲート回路３６は端子
Ｂ、即ちアツプダウンカウンタ３４のＤ端子（カ
ウントダウン端子）にのみパルスを入力させるこ
ととなる。この時、アツプダウンカウンタ３４は
計数値を減少させる。即ち電圧V+が減少する。
アツプダウンカウンタ３４のカウントアツプ、カ
ウントダウンの操作の繰り返しの結果、電圧V+
と電圧VINが等しくなる。ここで、単安定マルチ
バイブレータ３０の矩形波が立ち下がると、パル
ス発生器３５からのパルスはゲート回路３６で遮
断されるので、アツプダウンカウンタ３４には一
定値VIN，ｏ（零レベル時のVIN）が保持される。
以上の動作より、出力電圧VOUTは式と等し
い形で表現できるので、液体ヘリウムレベルを示
す出力が得られることになり、また第１実施例の
もつ前述の問題点も同時に解消できる。即ち、こ
れによれば、Ｄ／Ａ変換器３３のビツト数を増加
させれば、任意に計測精度を向上させることが可
能であり、回路素子による制約がない。パルス発
生器３５の周波数を必要に応じて速くすることに
より又、単安定マルチバイブレータ３０の出力時
間ｔも短く出来るので零レベル時の電圧VIN，ｏ
の読み込み時間を短縮化出来る。これにより液面
上昇速度が大きい時のVIN，ｏ読み込み誤差が低
減出来る。またデイジタル値で記憶し処理するた
め経時変化が全くなく、安定性が向上する。しか
も、記憶値のバツテリによるバツクアツプが可能
であり、電源をオフにしても、零レベルでの入力
（VZERO）に記憶されるので、次の試験時に零較正
が不要である。またデイジタル値にはノイズ、マ
ージンが確保されているので、ノイズの影響は殆
どなくすことができる。
い形で表現できるので、液体ヘリウムレベルを示
す出力が得られることになり、また第１実施例の
もつ前述の問題点も同時に解消できる。即ち、こ
れによれば、Ｄ／Ａ変換器３３のビツト数を増加
させれば、任意に計測精度を向上させることが可
能であり、回路素子による制約がない。パルス発
生器３５の周波数を必要に応じて速くすることに
より又、単安定マルチバイブレータ３０の出力時
間ｔも短く出来るので零レベル時の電圧VIN，ｏ
の読み込み時間を短縮化出来る。これにより液面
上昇速度が大きい時のVIN，ｏ読み込み誤差が低
減出来る。またデイジタル値で記憶し処理するた
め経時変化が全くなく、安定性が向上する。しか
も、記憶値のバツテリによるバツクアツプが可能
であり、電源をオフにしても、零レベルでの入力
（VZERO）に記憶されるので、次の試験時に零較正
が不要である。またデイジタル値にはノイズ、マ
ージンが確保されているので、ノイズの影響は殆
どなくすことができる。
第４図はマイコンによるデイジタル回路を採用
した本発明の第３実施例を示し、そのフローチヤ
ートを第５図に示す。第４図において、３９はデ
イジタルＩ／０、４０はＡ／Ｄ変換器、４１は
CPU、４２はRAM、４３はROM、４４はＤ／
Ａ変換器、４５はリセツトスイツチである。
した本発明の第３実施例を示し、そのフローチヤ
ートを第５図に示す。第４図において、３９はデ
イジタルＩ／０、４０はＡ／Ｄ変換器、４１は
CPU、４２はRAM、４３はROM、４４はＤ／
Ａ変換器、４５はリセツトスイツチである。
この場合も、定電流源２６により超電導線１０
および一点レベルセンサ１１に一定電流を流して
おく。液体ヘリウム１７が存在しない時は、一点
レベルセンサ１１の流端間には一定電圧VZEROが
かつている。そこで液体ヘリウムレベルが上昇
し、丁度一点レベルセンサ１１まで達した（零レ
ベルとなつた）時、VZEROは零となる。電圧VZERO
は差動増巾器２７を通した後、比較器２８に入力
され、基準電圧設定器２９で設定された基準電圧
VREFと比較される。基準電圧VREFは、VZERO／２
程度に設定されているので、比較器２８は液体ヘ
リウム１７が零レベルまで達した時、確実にＨレ
ベルからＬレベルへ急峻に立ち下がるロジツク信
号VTを出力する。この信号はデイジタルＩ／０
３９を通して、CPU４１に読み込まれ、零レベ
ル到達タイミングの判定に利用される。
および一点レベルセンサ１１に一定電流を流して
おく。液体ヘリウム１７が存在しない時は、一点
レベルセンサ１１の流端間には一定電圧VZEROが
かつている。そこで液体ヘリウムレベルが上昇
し、丁度一点レベルセンサ１１まで達した（零レ
ベルとなつた）時、VZEROは零となる。電圧VZERO
は差動増巾器２７を通した後、比較器２８に入力
され、基準電圧設定器２９で設定された基準電圧
VREFと比較される。基準電圧VREFは、VZERO／２
程度に設定されているので、比較器２８は液体ヘ
リウム１７が零レベルまで達した時、確実にＨレ
ベルからＬレベルへ急峻に立ち下がるロジツク信
号VTを出力する。この信号はデイジタルＩ／０
３９を通して、CPU４１に読み込まれ、零レベ
ル到達タイミングの判定に利用される。
一方、液体ヘリウムレベルを連続的に計測する
ための超電導線１０の両端にかかる電圧VINは、
差動増巾器３１に入力されて検出された後、Ａ／
Ｄ変換器４０に通されて、デイジタル信号に変換
される。このデイジタル信号は、CPU４１の指
令に従い、一定サンプリングタイムで読み込ま
れ、RAM４２に読み込まれる。
ための超電導線１０の両端にかかる電圧VINは、
差動増巾器３１に入力されて検出された後、Ａ／
Ｄ変換器４０に通されて、デイジタル信号に変換
される。このデイジタル信号は、CPU４１の指
令に従い、一定サンプリングタイムで読み込ま
れ、RAM４２に読み込まれる。
ところで、電源が入ると、CPU４１は、RAM
４２に記憶されているプログラムに従い、動作を
開始する。CPU４１は、信号VTが入力されると、
その時の電圧VINを読み込み、VIN，ｏとして
RAMに記憶する。更に、入力電圧を出力電圧に
換算する時の換算係数Ｇを Ｇ＝VOUT,FS／VIN，ｏ（但し、VOUT,FS：出力電圧
VOUTのフルスケール値）として演算しておく。
これ以後では、CPU４１に入力電圧VINを読み込
んだ後、VOUT＝Ｇ（VIN，ｏ−VIN）を演算して出
力電圧として出力する。
４２に記憶されているプログラムに従い、動作を
開始する。CPU４１は、信号VTが入力されると、
その時の電圧VINを読み込み、VIN，ｏとして
RAMに記憶する。更に、入力電圧を出力電圧に
換算する時の換算係数Ｇを Ｇ＝VOUT,FS／VIN，ｏ（但し、VOUT,FS：出力電圧
VOUTのフルスケール値）として演算しておく。
これ以後では、CPU４１に入力電圧VINを読み込
んだ後、VOUT＝Ｇ（VIN，ｏ−VIN）を演算して出
力電圧として出力する。
以上の動作により、出力電圧は式と等しい形
で表現できるので、液体ヘリウムレベルを示す出
力が得られる。また第２実施例と同様に、第１実
施例での問題も同様に解消できる。
で表現できるので、液体ヘリウムレベルを示す出
力が得られる。また第２実施例と同様に、第１実
施例での問題も同様に解消できる。
＜発明の効果＞
以上実施例に詳述したように本発明によれば、
液体ヘリウムのレベル変化を検出する超電導線の
下端部に、液体ヘリウムの零レベルを検出する一
点レベルセンサを備えた液体ヘリウム液面計を用
い、一点レベルセンサの出力信号をトリガーとし
て、超電導線の抵抗値RMを測定し記憶しておき、
任意の液体ヘリウムレベルの計測時には、その時
の超電導線の抵抗値Ｒを測定し、体記抵抗値RM
から抵抗値Ｒを減算した上に、液体ヘリウムレベ
ルのフルスケール値lFSを乗算し、更に前記抵抗
値RMで除算して液体ヘリウムレベルｌに換算す
るため、超電導線抵抗の温度依存性の影響を迅速
に自動補正でき、計測精度が向上すると共に、計
器の手動での調整が不要となり、省力化を図るこ
とができ、その実用的価値は極めて大である。
液体ヘリウムのレベル変化を検出する超電導線の
下端部に、液体ヘリウムの零レベルを検出する一
点レベルセンサを備えた液体ヘリウム液面計を用
い、一点レベルセンサの出力信号をトリガーとし
て、超電導線の抵抗値RMを測定し記憶しておき、
任意の液体ヘリウムレベルの計測時には、その時
の超電導線の抵抗値Ｒを測定し、体記抵抗値RM
から抵抗値Ｒを減算した上に、液体ヘリウムレベ
ルのフルスケール値lFSを乗算し、更に前記抵抗
値RMで除算して液体ヘリウムレベルｌに換算す
るため、超電導線抵抗の温度依存性の影響を迅速
に自動補正でき、計測精度が向上すると共に、計
器の手動での調整が不要となり、省力化を図るこ
とができ、その実用的価値は極めて大である。
第１図は本発明の第１実施例を示すブロツク
図、第２図は本発明第２実施例を示すブロツク
図、第３図は同タイムチヤート、第４図は本発明
の第３実施例を示すブロツク図、第５図は同フロ
ーチヤート、第６図及び第７図は従来例を示す構
成図である。 １０……超電導線、１１……一点レベルセン
サ、１７……液体ヘリウム、１９……アナログス
イツチ制御回路、２０……アナログスイツチ、２
４……電圧ホールド用コンデンサ、２５，２７，
３１，３２……差動増巾器、２８，３７……比較
器、２９……基準電圧設定器、３０……単安定マ
ルチバイブレータ、３３，４４……Ｄ／Ａ変換
器、３４……アツプダウンカウンタ、３５……パ
ルス発生回路、３６……ゲート回路、３８……電
圧増幅器、３９……デイジタルＩ／０、４０……
Ａ／Ｄ変換器、４１……COU、４２……RAM、
４３……ROM、４５……リセツトスイツチ。
図、第２図は本発明第２実施例を示すブロツク
図、第３図は同タイムチヤート、第４図は本発明
の第３実施例を示すブロツク図、第５図は同フロ
ーチヤート、第６図及び第７図は従来例を示す構
成図である。 １０……超電導線、１１……一点レベルセン
サ、１７……液体ヘリウム、１９……アナログス
イツチ制御回路、２０……アナログスイツチ、２
４……電圧ホールド用コンデンサ、２５，２７，
３１，３２……差動増巾器、２８，３７……比較
器、２９……基準電圧設定器、３０……単安定マ
ルチバイブレータ、３３，４４……Ｄ／Ａ変換
器、３４……アツプダウンカウンタ、３５……パ
ルス発生回路、３６……ゲート回路、３８……電
圧増幅器、３９……デイジタルＩ／０、４０……
Ａ／Ｄ変換器、４１……COU、４２……RAM、
４３……ROM、４５……リセツトスイツチ。
Claims (1)
- １ 液体ヘリウムのレベル変化を検出する超電導
線の下端部に、液体ヘリウムの零レベルを検出す
る一点レベルセンサを備えた液体ヘリウム液面計
を用い、一点レベルセンサの出力信号をトリガー
として、超電導線の抵抗値RMを測定し記憶して
おき、任意の液体ヘリウムレベルの計測時には、
その時の超電導線の抵抗値Ｒを測定し、前記抵抗
値RMから抵抗値Ｒを減算した上に、液体ヘリウ
ムレベルのフルスケール値lFSを乗算し、更に前
記抵抗値RMで除算して液体ヘリウムレベルｌに
換算することを特徴とする液体ヘリウム液面計に
おける検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13124484A JPH0245129B2 (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | Ekitaiheriumuekimenkeiniokerukenshutsuhoho |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13124484A JPH0245129B2 (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | Ekitaiheriumuekimenkeiniokerukenshutsuhoho |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110723A JPS6110723A (ja) | 1986-01-18 |
| JPH0245129B2 true JPH0245129B2 (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=15053370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13124484A Expired - Lifetime JPH0245129B2 (ja) | 1984-06-25 | 1984-06-25 | Ekitaiheriumuekimenkeiniokerukenshutsuhoho |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0245129B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102494734A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-13 | 中国科学院电工研究所 | 一种液氦液位计分时供电控制系统 |
-
1984
- 1984-06-25 JP JP13124484A patent/JPH0245129B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6110723A (ja) | 1986-01-18 |
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