車載杜瓦液氮液位檢測及自動補(bǔ)給系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，超導(dǎo)一直是科學(xué)界的重要課題，隨著超導(dǎo)技術(shù)的層層突破和不斷創(chuàng)新，超導(dǎo)體的應(yīng)用前景也成為了廣泛關(guān)注的話題。尤其當(dāng)臨界溫度高于液氮溫區(qū)的高溫超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)后，世界各地的研究小組在高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)上面進(jìn)行了許多探索。2000年底，王家素和王素玉教授率領(lǐng)本研究小組在西南交通大學(xué)研發(fā)并制造出全球首輛載人高溫超導(dǎo)磁懸浮車“世紀(jì)號”，2014年本研究小組再次在“世紀(jì)號”的基礎(chǔ)上研制成功真空管道高溫超導(dǎo)磁懸浮原型試驗線。真空管道內(nèi)的低氣壓環(huán)境能有

2、效減少列車在高速行駛過程中受到的空氣阻力，使列車可以達(dá)到更高運(yùn)行速度，但同時也會帶來一系列新的問題。高溫超導(dǎo)磁懸浮列車的工作原理是用液氮冷卻高溫超導(dǎo)體使其進(jìn)入并保持超導(dǎo)狀態(tài)，和永磁軌道相互作用產(chǎn)生懸浮力。在整個列車運(yùn)行過程中，超導(dǎo)體必須完全浸沒在液氮里面才能保證超導(dǎo)體不會失超。
　　本文對低氣壓環(huán)境下液氮的蒸發(fā)特性進(jìn)行研究，了解低氣壓環(huán)境下液氮的蒸發(fā)速度，合理預(yù)防失超現(xiàn)象。同時，由于杜瓦的密封性，不能通過肉眼觀測內(nèi)部液氮剩余量，所

3、以提出了一種基于Kalman濾波算法的液氮液位檢測方法對液氮余量進(jìn)行檢測，根據(jù)液氮余量判斷是否需要加注液氮，并且當(dāng)液氮液位低于一定的閾值時進(jìn)行報警，進(jìn)入液氮自動補(bǔ)給流程對杜瓦進(jìn)行液氮灌裝。本車載杜瓦液氮液位檢測及自動補(bǔ)給系統(tǒng)采用STM32微處理器作為控制芯片，使用PT100鉑電阻及其信號采集電路作為溫度采集模塊，低溫電磁閥作為命令執(zhí)行模塊。涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括:液位檢測技術(shù)、Kalman濾波算法、人機(jī)界面交互技術(shù)、電磁閥控制技術(shù)等。本系統(tǒng)