超导磁体低温液位监测单元的设计与实现

doi:10.11938/cjmr20140402

波谱学杂志 ›› 2014, Vol. 31 ›› Issue (4): 465-476.doi: 10.11938/cjmr20140402

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超导磁体低温液位监测单元的设计与实现

陆建昌1,2，朱天雄1，陈俊飞1,2，李正刚1，刘朝阳1*

1. 波谱与原子分子物理国家重点实验室，武汉磁共振中心（中国科学院武汉物理与数学研究所），湖北武汉 430071;
2. 中国科学院大学，北京 100049

收稿日期:2014-05-29 修回日期:2014-10-29 出版日期:2014-12-05 发布日期:2014-12-05
作者简介:陆建昌(1983-)，男，广西蒙山人，硕士研究生，电子与通信工程专业，E-mail：lujc2001@163.com. *通讯联系人：刘朝阳，电话：027-87198790，E-mail：chyliu@wipm.ac.cn
基金资助:
国家重大科学仪器设备开发专项资助项目(2011YQ120035)．

Design and Implementation of a Low-Temperature Liquid Level Monitor Unit for Superconducting Magnets

LU Jian-chang1,2，ZHU Tian-xiong1，CHEN Jun-fei1,2，LI Zheng-gang1，LIU Chao-yang1*

1. State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics, Wuhan Center for Magnetic Resonance(Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Chinese Academy of Sciences), Wuhan 430071, China;
2. University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2014-05-29 Revised:2014-10-29 Online:2014-12-05 Published:2014-12-05
About author:*Corresponding author：LIU Chao-yang, Tel: +86-027-87198790, E-mail: chyliu@wipm.ac.cn.
Supported by:
国家重大科学仪器设备开发专项资助项目(2011YQ120035)．

摘要/Abstract

摘要：

介绍了一种应用于超导磁体的低温液位监测单元的设计与实现．设计了压控电流源电路和电压-频率转换电路用于液氦的液位测量，并设计了电容-频率转换电路用于液氮的液位测量；设计了以STM32 微控制器为核心的数字电路，用于压控电流源的控制、频率信号的处理和液位监测数据的数字化显示；同时通过CAN 总线把液位的监测数据自动发送至上位机，完成液位监测单元的远程控制．测试结果证明了该设计的可行性．

关键词: 超导磁体, 液氦, 液氮, 液位监测, 微控制器, CAN 总线

Abstract:

The design and implementation of a low-temperature liquid level monitor unit used in superconducting magnets is introduced. In the design, voltage-controlled current source circuit and voltage-frequency conversion circuit are used in liquid helium level measurement, and capacitance-frequency conversion circuit is used in liquid nitrogen level measurement. Digital circuit based on STM32 microcontroller is used to control the voltage-controlled current source, process the frequency signal, display the liquid-level data, send the liquid-level data to the upper computer and use CAN bus to complete the remote control of the unit. The feasibility of the design was demonstrated by experimental measurements.

Key words: superconducting magnet, liquid helium, liquid nitrogen, liquid-level monitoring, microcontroller, CAN bus

中图分类号:

O482.53

陆建昌1,2，朱天雄1，陈俊飞1,2，李正刚1，刘朝阳1*. 超导磁体低温液位监测单元的设计与实现[J]. 波谱学杂志, 2014, 31(4): 465-476.

LU Jian-chang1,2，ZHU Tian-xiong1，CHEN Jun-fei1,2，LI Zheng-gang1，LIU Chao-yang1*. Design and Implementation of a Low-Temperature Liquid Level Monitor Unit for Superconducting Magnets[J]. Chinese Journal of Magnetic Resonance, 2014, 31(4): 465-476.

参考文献

[1] Lin Liang-zhen(林良真), Zhang Jin-long(张金龙), Li Chuan-yi(李传义), et al. Superconductivity Application(超导电性及其应用)[M]. Beijing(北京): Beijing University of Technology Press(北京工业大学出版社), 1998.

[2] Nan He-li(南和礼). Foundation of Superconducting Magnet Design(超导磁体设计基础)[M]. Beijing(北京): National Defense Industry Press(国防工业出版社), 2007.

[3] Fukushima E, Roeder S B W. Experimental Pulse NMR(实验脉冲核磁共振)[M]. Shanghai(上海): Fudan University Press(复旦大学出版社), 1995.

[4] Ren Kai-chuan(任开春), Tu Ya-qing(涂亚庆). Analyzing more than 20 methods relating to liquid level measurement(20 余种液位测量方法分析)[J]. Industrial Instrumentation & Automaton(工业仪表与自动化装置), 2003, 5: 12－16.

[5] Celik D, Hilton D K, Zhang T, et al. Helium II level measurement techniques[J]. Cryogenics, 2001, 41: 355－366.

[6] Lubell M S. State-of-the-art of superconducting magnets[J]. Cryogenics, 1972, 12: 340.

[7] Meng Hua(孟华), Liu Na(刘娜), Li Yu-ming(历玉鸣), et al. 化工仪表及自动化[M]. Beijing(北京): Chemical Industry Press(化学工业出版社), 2006.

[8] Yu Hai-lei(于海磊), Chen Feng(陈锋), Zheng Qin-sheng(郑勤生), et al. Design of monitoring system for cryogenic propellant level(低温推进剂液位监测系统设计)[J]. Journal of Rocket Propulsion(火箭推进), 2010, 36(3): 54－57.

[9] Medeova M, Pavlík V, Skyba P. Simple continuous level meter for cryogenic liquids[J]. Cryogenics, 1998, 38: 289－291.

[10] Li Zheng-gang(李正刚), Zhang Zhi(张志), Mao Wen-ping(毛文平), et al. Application of CAN Bus in NMR Spectrometer (CAN 总线在核磁共振波谱仪中的应用)[J]. Chinese J Magn Reson(波谱学杂志), 2011, 28(1): 59－66.

[11] Zhang Zhi(张志), Liu Hai-dan(刘海丹), Li You(李由), et al. An ARM-based variable-temperature and sample handling pneumatics system for NMR spectrometers(基于ARM 的核磁共振波谱仪气动温控系统设计)[J]. Chinese J Magn Reson (波谱学杂志), 2011, 28(1): 50－58.

[1]	赵尚义王远军. 基于磁共振图像和改进的UNet++模型区分阿尔茨海默症患者和健康人群[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[2]	鲁晨董健健钟凯. 9.4T下TX模型鼠脑DTI成像研究[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[3]	王可张英华李雨晴邹定华. 固体核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[4]	刘可文刘紫龙汪香玉陈黎李钊吴光耀刘朝阳. 基于级联卷积神经网络的前列腺磁共振图像分类[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[5]	闫松屠小青彭梅. 光泵抽运³He极化程度监控系统的设计与实现[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[6]	张一鸣陈志雪杨晓云. 丁氟螨酯的波谱学数据解析与结构确证[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[7]	王强魏树峰王铮杨文晖. 基于粒子群与遗传算法的矩阵式梯度线圈优化设计[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[8]	王佳鑫冯继文陈俊飞王立英刘朝阳. 魔角旋转固体核磁共振探头中转子的研制[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[9]	赵智慧刘表兰闫小双武帅帅茹阁英毛诗珍冯继文. PSSS₅₀-b-PNIPAM₃₀₀嵌段共聚物在二元溶剂中自组装的NMR研究 [J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[10]	刘慧霞, 辛家祥, 魏达秀. 核自旋单重态的制备及其转化效率和寿命的影响因素分析 [J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[11]	雷振宇, 梁欣苗#, 雷友义, 杨丽, 冯继文. 固体核磁共振技术在锂/钠离子电池碳负极中的应用及研究进展 [J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[12]	张之杰李端秀罗春仇汝臣邓宗武张海禄. 晶体学辅助的2-吡啶甲酸固体13C化学位移理论计算归属[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[13]	包婉静曾庆琦余钫秦蕾陈智勇. 一种非连续微波探询信号的实现[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[14]	张芬芬沈文斌徐开兵杨明. 基于定量核磁共振氢谱测定新药替格瑞洛[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[15]	徐广永董满园马建锋张利民. 固体核磁共振研究半晶聚-3-羟基丁酸酯和聚羟基丁酸戊酸酯的分子动力学（英文） [J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.

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