Сверхпроводящие гравитационные приборы Решение для сверхточного контроля температуры и давления

Сверхпроводящие гравитационные приборы -Решение для сверхтонкого контроля температуры (0,1 мК) и давления

Температура бассейна жидкого гелия должна быть постоянной в приборе сверхнизкой гравитации. Чтобы достичь степени колебания менее 0,1 мК, степень колебания контроля давления воздуха должна быть менее 10 Па. По этой причине в данной статье основное внимание уделяется соответствующей технической схеме сверхпроводящих гравитационных приборов. Основное содержание заключается в достижении точного контроля давления воздуха в буферном резервуаре. Принят двунаправленный режим управления, используются датчик давления воздуха, электронный игольчатый клапан и ПИД-регулятор с точностью 1/10 000.

1. Вопрос
К сверхпроводящим гравитационным приборам относятся сверхпроводящие гравиметры и сверхпроводящие гравитационные градиентометры, оба из которых используются для точного измерения гравитационных сигналов.

Сверхпроводящие гравитационные приборы должны измерять чрезвычайно слабые сигналы при низкой температуре, поэтому существуют высокие требования к постоянной низкой температуре, то есть колебания температуры бассейна жидкого гелия должны находиться в пределах 0,1 мК.

Точный контроль температуры бассейна жидкого гелия в сверхпроводящих гравитационных приборах может быть достигнут путем контроля давления воздуха в бассейне жидкого гелия, что требует измерения и контроля давления воздуха, чтобы достичь очень высокого уровня. В данной статье предложено соответствующее решение для высокоточного контроля давления воздуха в гелиевой ячейке сверхпроводящего гравитационного прибора. Преимущество этого решения заключается в том, что на точность контроля температуры ванны жидкого гелия в основном влияет точность датчика давления. Выбирается сверхточный датчик давления, а режим управления потоком нагнетания на выходе осуществляется с помощью точного игольчатого клапана с числовым программным управлением и высокоточного ПИД-регулятора. Колебания температуры жидкого гелия стабильно контролируются в пределах 0,1мК.

2. Техническая схема
Принцип точного контроля температуры жидкого гелия в сверхпроводящих гравитационных приборах основан на взаимосвязи между давлением насыщенных паров жидкого гелия и соответствующей температурой. Согласно соответствующему соотношению между давлением насыщенных паров жидкого гелия и температурой, температура жидкого гелия должна контролироваться на уровне около 4 К, а колебание температуры должно быть менее 0,1 мК. Когда верхнее давление жидкого гелия должно контролироваться на уровне около 100 кПа, колебания давления должны быть менее 10 Па.

Для достижения указанной точности регулирования давления воздуха предлагаемое в данной статье техническое решение именно для сверхпроводящих гравитационных приборов включает в себя следующие аспекты:

(1) Регулирование давления воздуха в верхней части бассейна с жидким гелием можно абстрагировать как регулирование давления в закрытом контейнере. Для контроля давления в закрытом контейнере необходимо добавить буферный резервуар посредством контроля давления буферного резервуара..Система достигает контроля давления в бассейне жидкого гелия, ее структура показана на рисунке 1.

(2) Регулирование давления в буферном резервуаре использует режим двустороннего управления вверх и вниз по потоку, который контролируется путем регулировки потока впускного и выпускного воздуха.

(3) Вся система управления включает в себя буферный резервуар, датчик давления воздуха, ПИД-регулятор, цифровой игольчатый клапан и вакуумный насос.

(4) Если давление воздуха контролируется на уровне 100 кПа, а колебания должны быть менее 10 Па, точность измерения и контроля давления воздуха должна составлять 10/100k=0,0001 (одна десятитысячная), поэтому необходимо быть оснащенным барометром с точностью до одной десятитысячной и ПИД-регулятором.

Короче говоря, точность управления техническим решением, описанным в этой статье, в основном ограничивается точностью датчика давления воздуха и ПИД-регулятора. В сочетании с электронным игольчатым клапаном малого расхода, приводимым в движение шаговым двигателем, доступ к сверхпроводящему гравиметру можно получить с помощью высокоточного датчика и контроллера. Точный контроль температуры жидкого гелия, колебания температуры можно контролировать в пределах 0,1 мК, и на них не влияют изменения внешней температуры окружающей среды.
Для получения дополнительной информации о пропорциональном регуляторе расхода посетите сайт
https://www.genndih.com/ru/proportional-flow-control-valve.htm