JPH0835875A - Level detection circuit in liquid helium container - Google Patents
Level detection circuit in liquid helium containerInfo
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- JPH0835875A JPH0835875A JP6171499A JP17149994A JPH0835875A JP H0835875 A JPH0835875 A JP H0835875A JP 6171499 A JP6171499 A JP 6171499A JP 17149994 A JP17149994 A JP 17149994A JP H0835875 A JPH0835875 A JP H0835875A
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 容器の種類などによらず常に理想的な通電を
行うことのできる液体ヘリウム容器におけるレベル検出
回路を提供する
【構成】 断熱容器1内に収容されている液体ヘリウム
に、下端部が接地された超電導線3が垂直に挿入されて
いる。超電導線3の上端部には発熱用抵抗4が接続され
ており、この超電導線3と抵抗4の直列回路にスイッチ
ングトランジスタ5を介して電源−VDDから電流が供給
される。制御回路8はA−D変換器9を介して送られて
くる検出回路6からの検出信号−Ex を監視し、測定開
始から変動し始めた検出信号が安定した時点で終了信号
を発生しトランジスタ5へ送って、抵抗4への電流の供
給を停止させる。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a level detection circuit in a liquid helium container that can always perform ideal energization regardless of the container type, etc. [Configuration] Liquid helium housed in a heat insulating container 1 The superconducting wire 3 whose lower end is grounded is vertically inserted into the. A heating resistor 4 is connected to the upper end of the superconducting wire 3, and a current is supplied from a power supply -VDD to a series circuit of the superconducting wire 3 and the resistor 4 via a switching transistor 5. The control circuit 8 monitors the detection signal -Ex from the detection circuit 6 sent through the A / D converter 9 and generates an end signal when the detection signal which has started to fluctuate from the start of measurement is stable and generates a transistor. 5 to stop the supply of current to the resistor 4.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、液体ヘリウム容器にお
ける液体ヘリウムレベル検出回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid helium level detecting circuit in a liquid helium container.
【0002】[0002]
【従来の技術】図1は、超電導磁石などに使用される液
体ヘリウムの容器内の残量を検出する検出回路の一例を
示している。図において、断熱容器1内に収容されてい
る液体ヘリウム2に、下端部が接地された超電導線3が
垂直に挿入されている。超電導線3の上端部には発熱用
抵抗4が接続されており、この超電導線3と抵抗4の直
列回路にスイッチング回路5を介して電源−VDDから電
流が供給される。6は抵抗4と超電導線3の接続部Aの
電位を検出する検出回路、7はスイッチング回路5をオ
ンオフするためのパルスを発生するパルス発生回路であ
る。2. Description of the Related Art FIG. 1 shows an example of a detection circuit for detecting the remaining amount of liquid helium in a container used for a superconducting magnet or the like. In the figure, a superconducting wire 3 whose lower end is grounded is vertically inserted into liquid helium 2 housed in a heat insulating container 1. A heating resistor 4 is connected to the upper end of the superconducting wire 3, and a current is supplied to the series circuit of the superconducting wire 3 and the resistor 4 from a power source -VDD via a switching circuit 5. Reference numeral 6 is a detection circuit for detecting the potential of the connection portion A between the resistor 4 and the superconducting wire 3, and 7 is a pulse generation circuit for generating a pulse for turning on / off the switching circuit 5.
【0003】上記構成において、超電導線3の液体ヘリ
ウムに浸っている部分はもちろん、浸っていない部分も
液体ヘリウムに浸っている部分からの熱伝導により4K
以下になり、超電導状態になっている。In the above structure, the superconducting wire 3 is immersed in liquid helium as well as the non-immersed part of the superconducting wire 3 by heat conduction from the part immersed in liquid helium to 4K.
Below, it is in a superconducting state.
【0004】液体ヘリウムのレベルを検出するために
は、パルス発生器7からパルスを発生してスイッチング
回路5をオンとし、抵抗4及び超電導線3に電流を流
す。電流により抵抗4から発生した熱によって超電導線
3が上端部から暖められ、液体ヘリウムに浸っていない
部分は抵抗体となる。この超電導線3のヘリウムレベル
に応じた抵抗変化によって接続部Aの電位Ex が変化す
るため、この電位が液体ヘリウムのレベルを表わす信号
として取得される。この様な液体レベルの測定は、所望
の周期で繰り返し行われる。In order to detect the level of liquid helium, a pulse is generated from the pulse generator 7 to turn on the switching circuit 5, and a current is passed through the resistor 4 and the superconducting wire 3. The superconducting wire 3 is warmed from the upper end portion by the heat generated from the resistor 4 by the electric current, and the portion not immersed in the liquid helium becomes a resistor. Since the electric potential Ex of the connection portion A changes due to the resistance change of the superconducting wire 3 according to the helium level, this electric potential is acquired as a signal representing the level of liquid helium. Such liquid level measurement is repeatedly performed at a desired cycle.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】液体ヘリウムレベルを
正確に検出するためには、超電導線3の液体ヘリウムか
ら出ている部分のすべてが常電導状態になるように、抵
抗4への電流の通電時間及び通電電流値を適切に設定す
る必要がある。通電時間が短すぎると、超電導線3の液
体ヘリウムから出ている部分のすべてが常電導状態にな
らないし、長すぎると液体ヘリウムが無駄に蒸発してし
まう。In order to accurately detect the liquid helium level, current is passed through the resistor 4 so that all of the portion of the superconducting wire 3 extending from the liquid helium is in the normal conducting state. It is necessary to set the time and the value of the energizing current appropriately. If the energization time is too short, not all of the portion of the superconducting wire 3 that comes out of the liquid helium will be in the normal conduction state, and if it is too long, the liquid helium will be evaporated unnecessarily.
【0006】通電時間は、従来は実験により決めている
が、容器の大きさ、超電導線3及び抵抗4の特性のばら
つき、回路を構成するハードウェアの違いにより、容器
の種類などによらず常に理想的な通電を行うことは困難
であった。The energization time is conventionally determined by experiments, but it is always dependent on the type of the container due to the size of the container, variations in the characteristics of the superconducting wire 3 and the resistor 4, and differences in the hardware constituting the circuit. It was difficult to perform ideal energization.
【0007】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであり、容器の種類などによらず常に理想的な通電を
行うことのできる液体ヘリウム容器におけるレベル検出
回路を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a level detection circuit in a liquid helium container capable of always performing ideal energization regardless of the type of container. There is.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の液体ヘリウム容器におけるレベル検出回路
は、液体ヘリウム容器内に液体ヘリウムレベルに応じて
侵漬長さが変わるように配置される超電導線と、該超電
導線を上端部側から加熱するための加熱手段と、超電導
線の抵抗変化に起因する電気的変化を検出する検出手段
とを備えた液体ヘリウム容器におけるレベル検出回路で
あって、前記加熱手段による加熱が開始されてから前記
電気的変化検出手段の検出出力の時間的変化が基準値以
下になったことを検出して終了信号を発生する終了信号
発生手段とを設け、該終了信号に基づいて前記加熱手段
による加熱を停止させることを特徴としている。To achieve this object, a level detection circuit in a liquid helium container according to the present invention is arranged in the liquid helium container such that the immersion length changes depending on the liquid helium level. A level detection circuit in a liquid helium container comprising a superconducting wire, a heating means for heating the superconducting wire from the upper end side, and a detecting means for detecting an electrical change caused by a resistance change of the superconducting wire. An end signal generating means for generating an end signal by detecting that the temporal change in the detection output of the electrical change detecting means after the heating by the heating means is started is below a reference value, The heating by the heating means is stopped based on the end signal.
【0009】[0009]
【作用】本発明においては、加熱手段による加熱が開始
されてから前記電気的変化検出手段の検出出力の時間的
変化が基準値以下になったことを検出して終了信号を発
生する終了信号発生手段を設け、該終了信号に基づいて
前記加熱手段による加熱を停止させる。In the present invention, the end signal is generated by detecting that the temporal change of the detection output of the electrical change detecting means becomes equal to or less than the reference value after the heating by the heating means is started. Means is provided, and heating by the heating means is stopped based on the end signal.
【0010】[0010]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を詳
説する。図2は本発明の一実施例を示すブロック図であ
り、図1の従来例と同一の構成要素には同一の番号が付
されている。図2において、8は制御回路であり、所定
の周期で測定開始を指令する開始信号をパルス発生回路
7へ送り、さらに、A−D変換器9を介して送られてく
る検出信号に基づいて測定終了を指令する終了信号をパ
ルス発生回路7へ送る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which the same components as those of the conventional example of FIG. In FIG. 2, reference numeral 8 is a control circuit, which sends a start signal instructing the start of measurement at a predetermined cycle to the pulse generation circuit 7, and further based on a detection signal sent via the AD converter 9. An end signal instructing the end of measurement is sent to the pulse generation circuit 7.
【0011】図3は上記構成の動作説明のための波形図
である。aは制御回路8から所定の周期で発生される測
定開始信号を示す。bはスイッチング回路5を介して抵
抗4及び超電導線3に供給される電流を示し、開始信号
に基づいて給電が開始されている。発熱を開始した抵抗
4からの熱によって暖められ始めた超電導線3は、上端
部から徐々に常電導状態になり始める。そのため、検出
回路6から得られる検出信号−Ex は図3cに示される
ように徐々に上昇し、やがて、液体ヘリウムに浸ってい
ない部分全部が常電導状態になった時点で一定値に安定
する。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the above configuration. Reference symbol a indicates a measurement start signal generated from the control circuit 8 at a predetermined cycle. Reference character b denotes a current supplied to the resistor 4 and the superconducting wire 3 via the switching circuit 5, and power supply is started based on the start signal. The superconducting wire 3, which has begun to be heated by the heat from the resistor 4 that has started to generate heat, gradually starts to enter the normal conducting state from the upper end portion. Therefore, the detection signal -Ex obtained from the detection circuit 6 gradually rises as shown in FIG. 3c, and eventually becomes stable at a constant value when all the portions not immersed in the liquid helium are in the normal conduction state.
【0012】制御回路8はA−D変換器9を介して送ら
れてくるこの検出信号−Ex を監視しており、測定開始
から変動し始めた検出信号が安定した時点で終了信号
(図3d)を発生すると共に、その時点の検出信号値を
保持し、保持した信号値に基づいて液体ヘリウムレベル
を決定する。終了信号に基づき、パルス発生回路7は図
3aに示すように抵抗4への電流の供給を停止させ、1
回の測定が終了する。そして、このような測定が所定の
周期で繰り返し行われる。The control circuit 8 monitors this detection signal -Ex sent via the A / D converter 9, and when the detection signal which has started to fluctuate from the start of the measurement becomes stable, the end signal (Fig. 3d). ) Is generated, the detection signal value at that time is held, and the liquid helium level is determined based on the held signal value. Based on the termination signal, the pulse generation circuit 7 stops the current supply to the resistor 4 as shown in FIG.
The measurement is completed. Then, such measurement is repeatedly performed at a predetermined cycle.
【0013】図4は制御回路8における制御のフローを
示すフローチャートである。図4において、ステップ1
でタイマーが動作開始され、ステップ2で測定開始信号
が発生される。ステップ3において検出信号の初期値が
Ex1として読込まれる。ステップ4においてタイマーが
時間オーバーになるまでは、ステップ5で決められる所
定周期T毎に検出信号値をEx2として読み込み(ステッ
プ6)、前回測定値Ex1との差(Ex2−Ex1)が基準値
X以下になったかどうか(Ex2−Ex1≦X)が判断され
る(ステップ7)。この条件が満足されるまではステッ
プ4からステップ7までが繰り返され、満足された時点
で最終の検出信号値が読み取られ(ステップ8)、測定
終了信号を発生させる(ステップ9)。FIG. 4 is a flow chart showing a control flow in the control circuit 8. In FIG. 4, step 1
Then, the timer is started, and a measurement start signal is generated in step 2. In step 3, the initial value of the detection signal is read as Ex1. Until the timer runs out in step 4, the detection signal value is read as Ex2 at every predetermined period T determined in step 5 (step 6), and the difference from the previous measured value Ex1 (Ex2-Ex1) is the reference value X. It is determined whether or not (Ex2-Ex1≤X) (step 7). Steps 4 to 7 are repeated until this condition is satisfied, and when the condition is satisfied, the final detection signal value is read (step 8) and a measurement end signal is generated (step 9).
【0014】タイマーが時間オーバーになってもステッ
プ7の条件が満足されない場合、異常と判断され、ただ
ちに測定終了信号が発生され、電流の供給が停止され
る。If the condition of step 7 is not satisfied even if the timer runs out of time, it is determined to be abnormal, a measurement end signal is immediately generated, and the current supply is stopped.
【0015】この様に、本発明では、常に検出信号をモ
ニターし、検出信号が一定になった時点で加熱を停止し
て測定を終了するため、容器や回路を構成するハードウ
ェアの違いに関係なく、最小の液体ヘリウム蒸発量で液
体ヘリウムレベルを検出することができる。As described above, according to the present invention, the detection signal is constantly monitored, and when the detection signal becomes constant, the heating is stopped and the measurement is terminated. Without, the liquid helium level can be detected with the minimum evaporation amount of liquid helium.
【0016】なお、制御回路が指令して行うレベル測定
の周期は、長短2段階に選択可能であり、液体ヘリウム
充填時に測定間隔を短くすれば、液体ヘリウムが正常に
充填されているかを正確に監視することができる。それ
以外の時は、液体ヘリウムのレベル変化はゆっくりであ
るため、測定間隔を長くすれば測定による液体ヘリウム
の消費を極力少なくすることができる。The cycle of level measurement performed by the control circuit can be selected in two steps, long and short, and if the measurement interval is shortened when liquid helium is filled, it can be accurately determined whether liquid helium is normally filled. Can be monitored. At other times, the level change of liquid helium is slow, so that the consumption of liquid helium due to measurement can be minimized by increasing the measurement interval.
【0017】充填時に短い測定間隔を選択し、充填が終
わっても長い測定間隔に戻し忘れるのを防止するため、
短い測定間隔が選択されたらタイマーを動作させ、所定
時間経過後は強制的に長い測定間隔に戻すようにすれ
ば、戻し忘れによる液体ヘリウムの無駄な消費を防止す
ることができる。In order to prevent forgetting to return to the long measurement interval even after the filling is completed by selecting a short measurement interval at the time of filling,
If a short measurement interval is selected, a timer is operated, and after a lapse of a predetermined time, the measurement interval is forcibly returned to a long measurement interval, thereby preventing wasteful consumption of liquid helium due to forgetting to return.
【0018】本発明は、上述した実施例に限定されず変
形が可能である。例えば、上記実施例では、発熱用抵抗
4と超電導線3を直列接続して1つの電源から電流を供
給したが、超電導線を上端部から暖めるヒータへ加熱電
流を供給する電源と超電導線の抵抗変化を測定するため
に電流を供給する電源を別々に設ける方式のレベル検出
回路にも適用できる。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and can be modified. For example, in the above-described embodiment, the heating resistor 4 and the superconducting wire 3 are connected in series to supply the current from one power source. However, the resistance of the power source and the superconducting wire that supplies the heating current to the heater that heats the superconducting wire from the upper end portion. It can also be applied to a level detection circuit in which a power supply for supplying a current to measure a change is separately provided.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上詳述したごとく、本発明では加熱手
段による加熱が開始されてから前記電気的変化検出手段
の検出出力の時間的変化が基準値以下になったことを検
出して終了信号を発生する終了信号発生手段を設け、該
終了信号に基づいて前記加熱手段による加熱を停止させ
るようにしたため、超電導線の加熱が足りなかったり、
加熱し過ぎたりすることなく、どんな容器であっても常
に適切な加熱を行うことができる。As described above in detail, according to the present invention, it is detected that the temporal change in the detection output of the electrical change detecting means becomes less than the reference value after the heating by the heating means is started, and the end signal is detected. The end signal generating means for generating is provided, and since the heating by the heating means is stopped based on the end signal, heating of the superconducting wire is insufficient, or
Appropriate heating can always be performed in any container without overheating.
【図1】 超電導磁石などに使用される液体ヘリウムの
容器内の残量を検出する検出回路の従来例を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a conventional example of a detection circuit for detecting the remaining amount of liquid helium in a container used for a superconducting magnet or the like.
【図2】 本発明の一実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing one embodiment of the present invention.
【図3】 図2の実施例の動作を説明するための波形図
である。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment of FIG.
【図4】 制御回路における制御のフローを示すフロー
チャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a control flow in a control circuit.
1 断熱容器 2 液体ヘリウム 3 超電導線 4 発熱用抵抗 5 スイッチングトランジスタ 6 検出回路 8 制御回路 9 A−D変換器 1 Insulation container 2 Liquid helium 3 Superconducting wire 4 Heating resistor 5 Switching transistor 6 Detection circuit 8 Control circuit 9 A-D converter
Claims (1)
ルに応じて侵漬長さが変わるように配置される超電導線
と、該超電導線を上端部側から加熱するための加熱手段
と、超電導線の抵抗変化に起因する電気的変化を検出す
る検出手段とを備えた液体ヘリウム容器におけるレベル
検出回路であって、前記加熱手段による加熱が開始され
てから前記電気的変化検出手段の検出出力の時間的変化
が基準値以下になったことを検出して終了信号を発生す
る終了信号発生手段とを設け、該終了信号に基づいて前
記加熱手段による加熱を停止させることを特徴とするレ
ベル検出回路。1. A superconducting wire arranged in a liquid helium container such that the immersion length changes depending on the liquid helium level, a heating means for heating the superconducting wire from the upper end side, and a superconducting wire of the superconducting wire. A level detection circuit in a liquid helium container having a detection means for detecting an electrical change caused by a resistance change, wherein the detection output of the electrical change detection means with respect to time after the heating by the heating means is started. A level detection circuit, comprising: an end signal generating means for detecting that the change is equal to or less than a reference value and generating an end signal, and stopping heating by the heating means based on the end signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6171499A JPH0835875A (en) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | Level detection circuit in liquid helium container |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6171499A JPH0835875A (en) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | Level detection circuit in liquid helium container |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0835875A true JPH0835875A (en) | 1996-02-06 |
Family
ID=15924239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6171499A Withdrawn JPH0835875A (en) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | Level detection circuit in liquid helium container |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0835875A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7966878B2 (en) | 2004-06-21 | 2011-06-28 | Siemens Plc | Method for measuring liquid cryogen level using a level probe |
| CN112697228A (en) * | 2020-12-30 | 2021-04-23 | 华北有色工程勘察院有限公司 | Anchor cable hole grouting liquid level detection device and detection method |
-
1994
- 1994-07-25 JP JP6171499A patent/JPH0835875A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7966878B2 (en) | 2004-06-21 | 2011-06-28 | Siemens Plc | Method for measuring liquid cryogen level using a level probe |
| CN112697228A (en) * | 2020-12-30 | 2021-04-23 | 华北有色工程勘察院有限公司 | Anchor cable hole grouting liquid level detection device and detection method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011002 |