压力监测系统的制作方法

本申请涉及气体压力检测领域，尤其涉及一种压力监测系统。

背景技术：

医学领域的低温超导型磁体的超导线圈被置于充有液氦的密闭容器(4K容器)中，其工作温度为4.2K(－268.8℃)。密闭容器中除了液态氦以外在其颈部还有液氦中蒸发出的氦气，因此密闭容器中会有一定的压力。从低温超导磁体功能和性能，以及安全角度考虑，需要对磁体内部的压力进行监测。

低温超导磁体顶部的服务塔内部与4K容器之间有氦气通路，服务塔上安装有与压力控制相关的气体通路和阀体。低温超导磁体还包括用于调节所述4K容器内压力的压力调节装置，所述压力调节装置包括用于超导磁体内液氦再冷凝的制冷机系统、用于加热所述液氦的加热器等。可以通过服务塔的气体通路加装压力传感器对低温超导磁体内部的压力进行监测，从而根据所述低温超导磁体内的压力控制所述压力调节装置。

现有技术方案是在服务塔气体压力管路上加装压力传感器，其压力变送器信号送入磁体控制单元，经过磁体控制单元内部信号调理电路，将代表压力的电流信号转为电压信号，然后送由微处理器进行模数采集。

现有方案对低温超导磁体内部的压力监测存在以下缺点：

1、通过一个传感器监测低温超导磁体内部压力。如果传感器故障，低温超导磁体将不能继续工作，需停机更换传感器，给用户带来经济损失。

2、如果传感器故障，并且故障状态未能被磁体控制单元识别。例如测量偏差增大，磁体控制单元无法对低温超导磁体压力进行有效控制，存在低温超导磁体内部形成负压的状况，造成空气通过服务塔管路渗入并遇低温结冰凝集，堵塞泄压和排气口将造成危险。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种压力检测系统。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

一种压力监测系统，用于通过监测容器气体通路内的压力控制压力调节装置，以调节所述容器的气压，包括：

设置于所述气体通路上的第一压力监测装置，用于监测所述气体通路的第一压力；

与所述气体通路间接连接的第二压力监测装置，用于监测所述气体通路的第一压力、第二压力和环境的大气压力中的一个或多个；

以及分别与所述第一压力监测装置和第二压力监测装置连接的控制装置，用于根据所述第一压力监测装置监测到的第一压力和第二压力监测装置监测到的第一压力、第二压力和大气压力中的一个或多个，控制所述压力调节装置。

进一步地，所述第一压力和所述第二压力分别为所述气体通路的绝对压力或相对压力中的一种。

进一步地，所述第一压力监测装置包括第一压力传感器，所述第二压力监测装置包括第二压力传感器；

或，所述第一压力监测装置包括第一压力传感器，所述第二压力监测装置包括第二压力传感器和第三压力传感器。

进一步地，所述控制装置与所述气体通路通过歧管连接；所述控制装置包括控制板和处理器。

进一步地，所述第一压力传感器，设置于所述气体通路上，用于检测所述气体通路的绝对压力；

所述第二压力传感器设置于所述控制板上并与所述歧管连接，所述第二压力传感器用于检测所述气体通路的相对压力或绝对压力。

进一步地，所述第三压力传感器设置于所述控制板上，用于检测环境的大气压力。

进一步地，所述第一压力传感器，设置于所述气体通路上，用于检测所述气体通路的相对压力；

所述第二压力传感器设置于所述控制板上并与所述歧管连接，用于检测所述气体通路的绝对压力或相对压力。

进一步地，所述第三压力传感器设置于所述控制板上，用于检测所述气体通路的绝对压力或相对压力。

进一步地，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述第三压力传感器分别为绝对压力传感器、单片集成绝对压力传感器、单片集成压差传感器和单片集成表压传感器中的一种。

进一步地，所述第一压力监测装置还包括电流电压转换电路。

本申请压力监测系统采用两套压力监测装置，第一压力监测装置和第二压力监测装置中的一个发生故障，另一个可以继续工作，避免了用户的经济损失。另外，如果其中一个压力监测装置发生故障，控制装置可根据另一个压力监测装置检测的压力值对压力调节装置进行有效控制，避免了压力检测系统根据故障的监测装置错误控制压力调节装置造成的危险。

附图说明

图1是本申请在一实施方式中的压力监测系统的模块示意图。

图2是本申请在另一实施方式中的压力监测系统的模块示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

请参阅图1，本申请提供一种压力监测系统，用于通过监测容器气体通路5内的压力控制压力调节装置，以调节所述容器的气压。所述压力监测系统包括第一压力监测装置1、第二压力监测装置2，以及分别与所述第一压力监测装置1和所述第二压力监测装置2连接的控制装置3。其中：

第一压力监测装置1设置于所述气体通路5上，用于监测所述气体通路5的第一压力。第二压力监测装置2与所述气体通路5间接连接，用于监测所述气体通路5的第一压力、第二压力和环境的大气压力中的一个或多个。所述控制装置3用于根据所述第一压力监测装置1监测到的第一压力和第二压力监测装置2监测到的第一压力、第二压力和大气压力中的一个或多个，控制所述压力调节装置，使得所述容器内的气压上升、下降或维持平衡等。

所述第一压力和所述第二压力可分别为所述气体通路5的绝对压力或相对压力中的一种。所述相对压力是气体通路5内的绝对压力(绝对压力指以真空为零点)相对于大气压力的压差压力。监测的气体通路5的绝对压力值等于气体通路5的相对压力值和环境的大气压力值之和。因此，控制装置3可以根据第一压力监测装置1和第二压力监测装置2检测到的所述第一压力、第二压力和/或大气压力控制所述压力调节装置调节容器内的压力，也可以通过对比判断第一压力监测装置1和第二压力监测装置2检测到的压力值是否正常，从而根据监测正常的压力监测装置控制所述压力调节装置。避免因压力监测装置故障造成用户经济损失和设备损坏。下面以低温超导磁体内的压力检测为例对本申请作进一步地说明。所述低温超导磁体包括依次连接的密闭容器7、服务塔6和气体通路5。

请参阅图1，所述第一压力监测装置1包括第一压力传感器11，所述第二压力监测装置2包括第二压力传感器21和第三压力传感器22。所述控制装置3与所述气体通路5通过歧管4连接；所述控制装置3包括控制板(未示出)和处理器31。所述第一压力传感器11、所述第二压力传感器21和所述第三压力传感器22可分别为绝对压力传感器、单片集成绝对压力传感器、单片集成压差传感器和单片集成表压传感器中的一种。

所述第一压力传感器11用于检测所述气体通路5的绝对压力，设置于所述气体通路5上。所述第二压力传感器21设置于所述控制板上并与所述歧管4连接，所述第二压力传感器21用于检测所述气体通路5的相对压力。所述第三压力传感器22用于检测环境的大气压力，设置于所述控制板上。

第一压力传感器11、第二压力传感器21和第三压力传感器22选用的压力传感器类型不同具有不同的实施方式。例如：

如图1所示，所述第一压力传感器11采用4-20mA变送器接口的绝对压力传感器(Absolute Pressure Sensor)，用螺纹连接的方式接入所述服务塔6的压力管路。所述压力管路的压力与所述气体通路5的压力相同，也可直接接入所述气体通路5。通过第一压力传感器11检测低温超导磁体的密闭容器7内部的绝对压力。所述第二压力传感器21采用单片集成表压传感器(Gauge Pressure Sensor)，通过焊接的方式集成在所述控制板上。所述第二压力传感器21与所述歧管4连接，检测引入歧管4内的密闭容器7内部的相对压力。所述歧管4采用特氟龙软管，将气体通路5内部的压力引入所述第二压力传感器21。所述第三压力传感器22采用单片集成绝对压力传感器，通过焊接的方式集成在所述控制板上。第三压力传感器22检测低温超导磁体工作环境的大气压力。

所述控制装置3可以根据三个压力传感器采集的压力值判断密闭容器7内的压力是否正常，以及控制所述压力调节装置。例如，所述绝对压力大于或小于所述相对压力和所述大气压力之和，则有一个压力监测装置故障。此时所述控制装置3可发出故障警报，或根据所述第二监测装置2检测的所述相对压力控制所述压力调节装置。

由于所述第一监测装置1采用4-20mA变送器接口的绝对压力传感器，通过螺栓接入所述服务塔6的压力管路，并有裸露的连接线，非常容易损坏，所述控制装置3在监测装置故障时默认采用所述第二监测装置2检测的压力控制压力调节装置。另外，在压力监测系统启动时，所述压力监测系统还可实现自检功能。例如所述控制装置3根据所述绝对压力是否等于所述相对压力和所述大气压力之和，如果不相等则压力监测系统为故障状态，如果相等则压力监测系统正常。

在其他的实施方式中，还可以设置为：

第一压力传感器11采用4-20mA变送器接口的绝对压力传感器，监测密闭容器7内部的绝对压力。第二压力传感器21采用压差传感器(Differential Pressure Sensor)，监测歧管4的相对压力。第三压力传感器22采用单片集成绝对压力传感器，监测环境的大气压力。

或者，第一压力传感器11采用4-20mA变送器接口的表压传感器，监测密闭容器7内部的相对压力。第二压力传感器21采用单片集成压差传感器，监测歧管4的相对压力。第三压力传感器22采用单片集成绝对压力传感器，监测环境的大气压力。第一传感器11和第二传感器21监测到的两个相对压力不一样，所述控制装置3默认第一传感器11故障，并根据所述第二传感器21监测的相对压力控制所述压力调节装置。

或者，第一压力传感器11采用4-20mA变送器接口的绝对压力传感器，监测密闭容器7内部的绝对压力；第二压力传感器21采用单片集成绝对压力传感器，监测歧管4的绝对压力。第三压力传感器22采用单片集成绝对压力传感器，监测环境的大气压力。第一传感器11和第二传感器21监测到的两个绝对压力不一样，所述控制装置3默认第一传感器11故障，并根据所述第二传感器21监测的绝对压力控制所述压力调节装置。

或者，所述第一压力传感器11采用4-20mA变送器接口的表压传感器，监测密闭容器7内部的相对压力；所述第二压力传感器21采用单片集成表压传感器，监测歧管4的相对压力。所述第三压力传感器22采用单片集成绝对压力传感器，监测低温超导磁体工作环境的大气压力。第一传感器11和第二传感器21监测到的两个相对压力不一样，所述控制装置3默认第一传感器11故障，并根据所述第二传感器21监测的相对压力控制所述压力调节装置。

进一步地，所述第三压力传感器22监测的大气压力，可被用于检测工作环境的海拔高度计算，为低温超导磁体的控制提供参考依据。

所述第一压力监测装置1还包括设置于控制板上的电流电压转换电路12，用于将第一压力传感器11检测的电流信号转换为电压信号，传输给控制装置3的处理器。

上述的各实施方式中，所述第二压力传感器21和第三压力传感器22集成在所述控制板上，二者输出信号类型是电压信号，可供所述控制装置3的处理器进行ADC模数采集，不需要电流电压转换电路。采用单片集成的方式将第二压力传感器21和第三压力传感器22设置在控制板上，具有精度高、内部带有温度补偿、应用电路简单、与微处理器接口友好、成本低、外围元件少、输出电压信号、电路调试和确认简单的优点。由于控制装置3通过歧管4连接低温超导磁体，远离所述低温超导磁体，所述第二压力传感器21和第三压力传感器22处于所述低温超导磁体的远端，如发生故障可随时更换和维修，不影响设备运行。所述第二压力传感器21和第三压力传感器22安装于控制装置3内，不易受到外界损坏。

另外所述压力监测系统还可设置显示仪表或提醒装置与所述控制装置连接，便于操作人员观察对比两个压力监测装置监测的压力值，进而更好的控制设备，例如磁共振成像设备。

请参阅图2，本申请提供的另一种压力监测系统，与图1所示的系统区别在于所述第二压力监测装置2包括第二压力传感器21，不包括第三压力传感器22。此实施例中，所述第一压力传感器11用于检测所述气体通路5的绝对压力或相对压力，设置于所述气体通路5上。所述第二压力传感器21用于检测所述气体通路5的绝对压力或相对压力，设置于所述控制板上并与所述歧管4连接。

第一压力传感器11和第二压力传感器21选用的压力传感器类型不同具有不同的实施方式。例如：

第一压力传感器11采用4-20mA变送器接口的绝对压力传感器，监测密闭容器7内部的绝对压力；第二压力传感器21采用单片集成绝对压力传感器，监测歧管4的绝对压力。

或者，第一压力传感器11采用4-20mA变送器接口的表压传感器，监测密闭容器7内部的相对压力；第二压力传感器21采用单片集成表压传感器，监测歧管4的相对压力。

或者，第一压力传感器11采用4-20mA变送器接口的表压传感器，监测密闭容器7内部的相对压力；第二压力传感器21采用单片集成压差传感器，监测歧管4的相对压力。

由于，采用4-20mA变送器接口的压力传感器，在接口电路上需要配置电流-电压转换电路，所述电路涉及电子元器件较多，对元器件要求精度高。所述电路的故障几率高、性能检测和精度校准过程复杂，易损坏。又由于，单片集成式压力传感器精度高、内部带有温度补偿、应用电路简单、与微处理器接口友好、故障率很低，不易损坏。所以所述控制装置3在传感器故障时默认为第一监测装置1故障，所述控制装置3发出警报或根据第二监测装置2监测的绝对压力控制所述压力调节装置。

所述控制装置3可通过对比监测到的两个绝对压力或两个相对压力判断传感器是否发生故障。例如，所述控制装置3对比第一压力传感器11监测的密闭容器7的绝对压力和第二压力传感器21监测的歧管的绝对压力，若两个绝对压力不等，则判断为第一压力传感器11故障。

除如1和图2的实施方式中列举的第一传感器、第二传感器和第三传感器的组合外，还有其他的应用组合，也应属于本申请保护范围，在此不再赘述。

综上所述，所述第一压力监测装置1独立的监测密闭容器7，所述第二检测装置2也独立的监测密闭容器7，二者监测的压力值可以互补。所述控制装置3根据气体通路5的绝对压力值等于气体通路5的相对压力值和环境的大气压力值之和的关系，可判断第一压力监测装置1和第二检测装置2是否发生故障。当第一压力监测装置1出现故障时，可由第二压力监测装置2接管压力监测工作。另外，所述压力监测系统可以进行系统的状态的自诊断和备份。

所述第二压力监测装置2中单片集成式传感器可以最快速的提供磁体内部和外部环境压差输出信号，为磁体控制提供参考依据。第二压力监测装置2的第三压力传感器22采用单片集成式绝对压力传感器采集工作环境气压，除了与表压传感器结合用于绝对压力的计算，还被用于检测工作环境的海拔高度计算，为低温超导磁体的控制提供参考依据。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。