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

• 磁共振仪器研制技术进展专栏 • 上一篇下一篇

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 在线发表日期: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 Published:2014-12-05 Online: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]	刘颖, 袁斌华, 章浩伟. 便携式磁共振多源射频脉冲发生器设计[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(3): 285-298.
[2]	江超超, 姚守权, 徐俊成, 蒋瑜. 宽频磁共振微线圈设计[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(3): 299-307.
[3]	舒炜. B超和MRI在胎儿骨骼异常中的诊断价值分析[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(3): 265-274.
[4]	隋美菊, 张磊, 王瑞芳, 骆盈盈, 李莎, 丘茂松, 徐秋怡, 陈代钦, 陈世桢, 周欣. MRI示踪的纳米酶用于级联反应增强的免疫治疗[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(3): 231-248.
[5]	寇新慧, 张玉冰. 含氨基酸单元手性脲的对映体识别性能研究[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(3): 221-230.
[6]	马滢雪, 赵晏强, 杨晓冬, 蒋滨, 陶诚. 我国高场及超高场磁共振成像设备研制和市场化的机遇与挑战[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(3): 334-344.
[7]	李科言, 程鑫, 陈俊飞, 曹丽, 黄臻, 刘朝阳. 用于低场NMR的低噪声前置放大器研制[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(3): 321-333.
[8]	汤世豪, 杨谨毓, 徐雅洁, 王亚, 彭博文, 高宇昊, 杨晓冬. 一种用于低场磁共振波谱仪的圆极化线圈设计[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(3): 308-320.
[9]	何丰丞李明道吕兴龙姚守权蒋瑜. 掌上型核磁共振谱仪控制台软件设计[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[10]	郑佳琪王意浓元思文尹田鹏. 4-异丙氧基-1-(三氟乙酰基)萘的结构解析和NMR数据完整归属[J]. 波谱学杂志, 0, (): 0-0.
[11]	陈博, 刘泉, 马蕾, 陈淑年, 贾亚琦, 朱斌, 郭俊旺. 基于Simulink的连续波电子顺磁共振信号处理与检测仿真研究[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(2): 174-183.
[12]	顾佳佳, 王远军. 混合注意力和多尺度模块的阿尔茨海默病分类方法[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(2): 103-116.
[13]	左冰玉, 石丽莉, 宋佳, 赵阳, 李倩. 雌激素、肿瘤标志物联合DCE-MRI在宫颈癌诊断及临床分期中的应用[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(2): 164-173.
[14]	孟靖欣, 王远军. 基于扩散磁共振的大脑浅表白质纤维束研究进展[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(2): 205-220.
[15]	陈静聪, 冉凤伟, 章浩伟, 刘颖. 基于DCGAN的脑膜瘤与听神经瘤检测模型优化方法研究[J]. 波谱学杂志, 2025, 42(2): 117-129.

超导磁体低温液位监测单元的设计与实现

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

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价