초전도 중력 계측기 초미세 온도 및 압력 제어 솔루션

초전도 중력 장비 -초미세 온도(0.1mK) 및 압력 제어 솔루션

초저중력 장비에서는 액체 헬륨 풀의 온도가 일정해야 합니다. 0.1mK 이하의 변동폭에 도달하기 위해서는 공기압 제어의 변동폭이 10Pa 이하가 되어야 합니다. 이러한 이유로 이 기사에서는 초전도 중력 장비의 해당 기술 체계에 중점을 둡니다. 핵심 내용은 버퍼 탱크의 공기압을 정밀하게 제어하는 것입니다. 양방향 제어 방식을 채택하고 있으며, 1/10,000 정밀도의 공기압 센서, 전자 니들 밸브, PID 제어기를 사용합니다.

1. 질문
초전도 중력 장비에는 초전도 중력계와 초전도 중력 경도계가 포함되며, 둘 다 중력 신호를 정확하게 측정하는 데 사용됩니다.

초전도 중력 장비는 저온에서 극도로 약한 신호를 측정해야 하므로 일정한 저온에 대한 높은 요구 사항이 있습니다. 즉, 액체 헬륨 풀의 온도 변동이 0.1mK 이내여야 합니다.

초전도 중력 장비에서 액체 헬륨 풀의 온도를 정밀하게 제어하려면 액체 헬륨 풀의 기압을 제어하면 도달할 수 있으며, 이는 매우 높은 수준에 도달하기 위해 기압의 측정 및 제어가 필요합니다. 이 기사에서는 초전도 중력 장비 내 액체 헬륨 셀의 기압을 고정밀 제어하기 위한 해당 솔루션을 제안합니다. 이 솔루션의 장점은 액체 헬륨 풀의 온도 제어 정확도가 주로 압력 센서의 정확도에 영향을 받는다는 것입니다. 초정밀 압력 센서가 선택되고 정밀 수치 제어 니들 밸브와 고정밀 PID 컨트롤러를 통해 하류 펌핑 흐름 제어 모드가 채택됩니다. 액체 헬륨 온도의 변동은 0.1mK 내에서 안정적으로 제어됩니다.

2. 기술방안
초전도 중력 장비의 액체 헬륨 온도의 정확한 제어 원리는 액체 헬륨의 포화 증기압과 해당 온도 간의 관계를 기반으로 합니다. 액체 헬륨의 포화 증기압과 온도 사이의 대응 관계에 따라 액체 헬륨의 온도는 약 4K로 제어되어야 하며 온도 변동은 0.1mK 미만이어야 합니다. 액체 헬륨의 상부 압력을 약 100kPa로 제어해야 할 때 압력 변동은 10Pa 미만이어야 합니다.

위의 기압 제어 정확도에 도달하기 위해 이 기사에서 특히 초전도 중력 장비에 제안된 기술 솔루션에는 다음과 같은 측면이 포함됩니다.

(1) 액체헬륨 풀 상부의 공기압 조절은 밀폐용기 내의 압력 조절로 추상화할 수 있다. 밀폐용기의 압력 조절을 위해서는 완충탱크의 압력 조절을 통해 완충탱크를 추가해야 합니다..시스템은 액체 헬륨 풀의 압력 제어에 도달하며 구조는 그림 1에 표시됩니다.

(2) 완충 탱크의 압력 제어는 공기 흡입 및 배기 흐름을 조정하여 제어되는 상류 및 하류 양방향 제어 모드를 채택합니다.

(3) 전체 제어 시스템에는 버퍼 탱크, 공기압 센서, PID 컨트롤러, 디지털 니들 밸브 및 진공 펌프가 포함됩니다.

(4) 공기압을 100kPa로 제어하고 변동량이 10Pa 미만이 필요한 경우, 공기압의 측정 및 제어는 10/100k=0.0001(1만분의 1)의 정확도가 필요하므로 1만분의 1의 기압계와 PID 제어기의 정밀도를 갖추어야 합니다.

간단히 말해서, 이 기사에서 설명하는 기술 솔루션의 제어 정확도는 주로 기압 센서와 PID 컨트롤러의 정확도에 의해 제한됩니다. 스테핑 모터로 구동되는 소유량 전자 니들 밸브와 결합되어 고정밀 센서와 컨트롤러를 통해 초전도 중력계에 도달할 수 있습니다. 액체 헬륨 온도의 정밀한 제어, 온도 변동은 0.1mK 이내에서 제어할 수 있으며 외부 주변 온도 변화에 영향을 받지 않습니다.
비례 유량 제어 밸브에 대한 자세한 내용을 보려면 다음 사이트를 방문하십시오.
https://www.genndih.com/ko/Proportional-Flow-Control-Valve