一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置的制作方法

1.本发明涉及超导磁体测量设备技术领域，尤其涉及一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置。


背景技术：

2.随着航天事业的发展，越来越多的卫星搭载磁强计等科学探测载荷。比如电磁监测试验卫星，搭载多个星载磁强计。高温超导磁强计具有可直接测量磁场、高分辨率、频带宽、低频响应好、使用液氮制冷，低温技术相对简单的特点。在地球物理勘查中，高温超导磁强计做电磁法的传感器，与使用传统的感应式传感器相比可提高勘探深度。随着经济的快速发展，各种矿产资源十分紧缺，急需高温超导磁测技术，寻找深部的矿产资源，解决矿产之需。
3.由于磁强计的工作特性随着温度的变化会有所变化，即磁强计有一定的温漂特性，磁强计在进行测试时需要保证测量期间温度不能有较大波动，因此实现测量区间环境稳定，减少测量过程中产生的温度漂移尤为重要。卫星搭载磁强计等科学探测载荷等磁性载荷需要在没有磁场干扰的设备中进行，因此设备整体的剩磁需要进一步控制。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了对高温超导磁强计进行测试，提供了一种在液氮温度下实现超导磁体磁场测量装置，解决了背景中提到的设备剩磁测量干扰和测试区域温漂特性的控制问题，使得测试过程更加准确，提高使用效率，而提出的一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置，包括外筒和内舱，所述外筒包括外筒筒体、外筒上盖、外筒上盖保温层、氮气排放管道、排污口、加热装置和液氮灌注口，所述内舱包括内舱筒体、内舱上盖、信号线穿仓管道、穿仓法兰、连接螺钉、内舱上下连接装置、内舱支架和温度传感器。
7.优选地，所述外筒筒体与所述内舱筒体之间设有液氮浸没区，通过液氮灌注口向液氮浸没区供液。
8.优选地，所述内舱筒体内部设有测量仪器安装区。
9.优选地，所述外筒筒体、外筒上盖、内舱筒体、内舱上盖、信号线穿仓管道、穿仓法兰、连接螺钉和内舱上下连接装置选用无磁材料制成。
10.优选地，所述外筒上盖保温层选用保温材料制成。
11.优选地，所述排污口包括低温液氮手阀和排污管道。
12.优选地，所述温度传感器测量温度区间应不小于
±
200℃。
13.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
14.1、本技术实现了高温超导磁测量的功能，无需复杂外部条件可达到高温超导临界
条件，考虑到使用过程易产生的风险点，装置使用安全高效；
15.2、本技术全部采用无磁不锈钢、铜或者铝等材料，设备整体的剩磁得到进一步的控制，极大提高测试准确性；
16.3、本技术采用内舱保温设计，为测试设备提供稳定的测试环境，减小温漂产生的影响，进一步提高测试准确性；
17.4、本技术高温超导的磁测量装置，维护保养方便，可靠性高，便于长期使用。
附图说明
18.图1示出了根据本发明实施例提供的一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置主体结构示意图。
19.图例说明：
20.1、外筒筒体；2、内舱上盖；3、液氮浸没区；4、外筒上盖；5、外筒上盖保温层；6、信号线穿仓管道；7、氮气排放管道；8、穿仓法兰；9、连接螺钉；10、内舱上下连接装置；11、测量仪器安装区；12、内舱筒体；13、排污口；14、内舱支架；15、加热装置；16、液氮灌注口；17、温度传感器。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
23.一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置，包括外筒和内舱，外筒包括外筒筒体1、外筒上盖4、外筒上盖保温层5、氮气排放管道7、排污口13、加热装置15和液氮灌注口16，内舱包括内舱筒体12、内舱上盖2、信号线穿仓管道6、穿仓法兰8、连接螺钉9、内舱上下连接装置10、内舱支架14和温度传感器17。
24.具体的，如图1所示，外筒筒体1与内舱筒体12之间设有液氮浸没区3，通过液氮灌注口16向液氮浸没区3供液，为内舱外壁提供约-196℃的液氮温度，提供高温超导环境，液氮可由杜瓦罐、液氮储槽、液氮槽车等方式进行供给，内舱筒体12内部设有测量仪器安装区11，提供稳定的环境，减少测量过程中产生的温度漂移。
25.具体的，如图1所示，外筒筒体1、外筒上盖4、内舱筒体12、内舱上盖2、信号线穿仓管道6、穿仓法兰8、连接螺钉9和内舱上下连接装置10选用无磁材料制成，包括但不限于铜、无磁不锈钢等；外筒筒体1由外筒外壁，保温层，外筒内壁三部分组成，外筒内壁和外筒外壁均采用铜或无磁不锈钢等材料焊接而成，为设备提供无磁环境，保温层由石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料板，聚氨酯泡沫，聚四氟乙烯等保温材料组成，确保在液氮温度下，外筒外壁不会结霜凝露；内舱筒体12由内舱外壁，保温层，内舱内壁三部分组成，内舱内壁和外壁均采用铜或无磁不锈钢等材料焊接而成，为设备提供无磁环境，保温层由石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料板，聚氨酯泡沫，聚四氟乙烯等保温材料组成，确保在液氮温度下，内舱内壁不会结霜凝露，为测试设备提供稳定的测试环境，减小温漂产生的影响；外筒上盖保温层5选用保
温材料制成，包括但不限于石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料板，聚氨酯泡沫，聚四氟乙烯等，确保在液氮温度下，外筒上盖保温层5不会结霜凝露；
26.内舱上盖2采用铜或无磁不锈钢等材料制成，中间保温层由石墨模塑聚苯乙烯泡沫塑料板，聚氨酯泡沫，聚四氟乙烯等保温材料组成，采用连接装置与内舱筒体12相连接，确保液氮浸没后不会产生液氮向内泄漏；
27.信号线穿仓管道6采用铜、无磁不锈钢等无磁材料制成，作用为将内部测试设备的电源线、信号传输线等功能性线缆通过管道导出，避免液氮直接接触线缆造成线缆损坏；
28.穿仓法兰8上面配备功能性线缆穿仓接口，可以将功能性线缆通过转接的方式和内部测试设备相连接。连接螺钉9起到穿仓法兰8连接的作用，避免液氮向内泄漏后直接灌入测量仪器安装区11；
29.排污口13包括低温液氮手阀和排污管道，排污管道使用的材料包括但不限于不锈钢等，在长时间运行内部较脏时，可以进行水洗，水洗完成后污水可由排污口13放出，也可以在加热装置15失效时，打开低温液氮手阀将残存液氮由排污口13放出；温度传感器17测量温度区间应不小于
±
200℃，作用为监控内舱外壁温度是否达到高温超导的临界条件，判断是否开始进行测试；氮气排放管道7和内舱支架14使用材料包括但不限于铝，不锈钢等，氮气排放管道7作用为将液氮相变产生的氮气通过氮气排放管道7直接排放至室外大气，避免因室内氮气浓度过高对使用人员造成窒息等风险；内舱支架14作用为支撑内舱，避免内舱和外筒底部直接接触，增强液氮注入过程的内舱的稳定性；加热装置15包括但不限于电热膜，电加热管等，加热装置15作用为在测试结束后，将残余液氮气化，通过氮气排放管道7进行排放；液氮灌注口16使用材料包括但不限于不锈钢等材料。
30.外筒上盖4采用铜或无磁不锈钢等材料制成，与外筒筒体1相连接，可以采用合页连接打开方式、直接拿起打开方式或推拉打开方式等。作用为防止液氮相变沸腾过程产生的飞溅，烫伤操作人员，同时提供较为密封的环境，有利于氮气通过氮气排放管道7排放。
31.具体工作流程为：
32.打开外筒上盖4，将信号线穿仓管道6，内舱上盖2一起取出，卸下连接螺钉9，取下穿仓法兰8，将测试仪器放置于测量仪器安装区11内，连接测试用穿仓线缆，将内线缆与穿仓法兰8插座内部连接。安装穿仓法兰8，安装连接螺钉9并紧固。将外线缆穿过信号线穿仓管道6，与穿仓法兰8插座外部连接，外线缆另一头和信号收集设备相连接。将内舱上盖2与内舱筒体12通过内舱上下连接装置10相连接，保持内舱相对的密封性，将超导线圈缠绕于内舱外壁上，关闭外筒上盖4，测试前准备完毕；
33.将杜瓦罐和液氮灌注口16相连接，将液氮灌注到液氮浸没区3，直至内舱被液氮完全浸没，观察温度传感器17温度，直至温度达到约-196℃的液氮温度，具备测试条件，开始进行磁测量，保持内舱被液氮完全浸没状态，直至所有参数测试完毕；
34.测试完毕后，开启加热装置15进行加热，将液氮变为氮气顺着氮气排放管道7直接排除室外，直至所有液氮全部蒸发，关闭加热装置15。设备自然恒温恢复到室温。打开外筒上盖4，将信号线穿仓管道6，内舱上盖2一起取出，卸下连接螺钉9，取下外线缆，取下穿仓法兰8，将测试仪器从测量仪器安装区11内取出。安装穿仓法兰8，安装连接螺钉9，关闭外筒上盖4，测试后整理工作完毕。
35.本技术实现了高温超导磁测量的功能，无需复杂外部条件可达到高温超导临界条
件，考虑到使用过程易产生的风险点，装置使用安全高效；本技术全部采用无磁不锈钢、铜或者铝等材料，设备整体的剩磁得到进一步的控制，极大提高测试准确性；本技术采用内舱保温设计，为测试设备提供稳定的测试环境，减小温漂产生的影响，进一步提高测试准确性；本技术高温超导的磁测量装置，维护保养方便，可靠性高，便于长期使用。
36.实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置，其特征在于，包括外筒和内舱，所述外筒包括外筒筒体（1）、外筒上盖（4）、外筒上盖保温层（5）、氮气排放管道（7）、排污口（13）、加热装置（15）和液氮灌注口（16），所述内舱包括内舱筒体（12）、内舱上盖（2）、信号线穿仓管道（6）、穿仓法兰（8）、连接螺钉（9）、内舱上下连接装置（10）、内舱支架（14）和温度传感器（17）。2.根据权利要求1所述的一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置，其特征在于，所述外筒筒体（1）与所述内舱筒体（12）之间设有液氮浸没区（3），通过液氮灌注口（16）向液氮浸没区（3）供液。3.根据权利要求1所述的一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置，其特征在于，所述内舱筒体（12）内部设有测量仪器安装区（11）。4.根据权利要求1所述的一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置，其特征在于，所述外筒筒体（1）、外筒上盖（4）、内舱筒体（12）、内舱上盖（2）、信号线穿仓管道（6）、穿仓法兰（8）、连接螺钉（9）和内舱上下连接装置（10）选用无磁材料制成。5.根据权利要求1所述的一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置，其特征在于，所述外筒上盖保温层（5）选用保温材料制成。6.根据权利要求1所述的一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置，其特征在于，所述排污口（13）包括低温液氮手阀和排污管道。7.根据权利要求1所述的一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置，其特征在于，所述温度传感器（17）测量温度区间应不小于
±
200℃。

技术总结
本发明公开了一种内舱室温的液氮浸没式超导磁测量装置，包括外筒和内舱，所述外筒包括外筒筒体、外筒上盖、外筒上盖保温层、氮气排放管道、排污口、加热装置和液氮灌注口，所述内舱包括内舱筒体、内舱上盖、信号线穿仓管道、穿仓法兰、连接螺钉、内舱上下连接装置、内舱支架和温度传感器。本发明中实现了高温超导磁测量的功能，无需复杂条件可达到高温超导临界条件，装置使用安全高效；本申请采用无磁不锈钢、铜或者铝等材料，设备整体的剩磁得到进一步的控制，极大提高测试准确性；采用内舱保温设计，为测试设备提供稳定的测试环境，减小温漂产生的影响，进一步提高测试准确性；本申请的磁测量装置，维护方便，可靠性高，便于长期使用。便于长期使用。便于长期使用。


技术研发人员：刘洋 周盈 李国华 李昂 杨雪 丁文静 王紫娟 何超 刘然 单巍巍 童华 刘敏 彭忠
受保护的技术使用者：北京卫星环境工程研究所
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/7/21