液氮真空低温系统

液氮真空低温系统以自增压液氮罐为供源，通过真空绝热管路与储液槽（冷冻罐）相连，由微机控制箱、触摸屏控制软件及多路电磁阀协同工作，实现液氮自动补液、温度闭环控制、液位自动维持与自动加压排液。整机集深低温存储、自动转存、实时监控与数据记录于一体，可为生物样品的深低温保存提供稳定、可靠、安全的液氮低温环境。

液氮真空系统整体效果图

控制器 设置画面

一、产品介绍

本系统由自增压液氮罐、储液槽（冷冻罐）、控制箱与触摸屏操作终端、真空绝热输液管路及各功能电磁阀组成，构成一套完整的液氮低温供给与控制系统。系统具备以下主要特点：

（1）全自动运行：根据设定的目标温度与目标液位，自动完成补液、维持与排液全过程，减少人工干预；（2）多点实时监测：实时显示夹套温度、舱室温度、内腔温度、内腔压力与内腔液位，并显示各电磁阀运行状态；（3）闭环控制：温度、液位均采用设定值加控制精度的闭环逻辑，波动小、稳定性高；（4）数据可追溯：温度、液位、压力历史曲线可查询，并支持通过U盘导出数据，用Excel软件查看；（5）安全可靠：配有蜂鸣报警、超压自动泄压、漏电保护与接地保护，保障人身与样品安全。

二、工作原理

系统通过温度传感器、液位传感器与压力传感器实时采集夹套、舱室及内腔的运行参数并转为数字显示，控制软件将采集值与设定的目标值及控制精度进行比较，进而控制进液、排气、加压、排液等各电磁阀的开闭，形成温度、液位、压力三个闭环控制回路。核心工作原理如下。

(一)温度闭环控制原理

系统对夹套实施温度闭环控制。当夹套当前温度高于回差温度时，夹套进液电磁阀常开补液；当温度低于回差温度时，进液电磁阀转入点动（点喷）状态——按设定时长循环开启与关闭，直至温度降至目标值后停止补液进入待机；当温度回升到设定值时再次开启点喷循环，如此往复，使夹套温度稳定维持在设定目标范围内。

(二)液位高度自动维持原理

系统以液位传感器反馈的模拟量信号转换为数字显示，据此控制内腔进液电磁阀。运行时电磁阀自动开启补液，当内腔达到设定的目标液位时电磁阀自动关闭；随着液氮消耗液位逐渐降低，当液位低于目标液位控制下限时电磁阀再次开启补液，从而确保内腔液位稳定维持在设定的目标范围内。

(三)自动加压排液原理

当内腔液位达到目标值并维持到设定时长后，内腔加压阀与内腔排液阀同时开启：加压阀以点动方式向内腔加压，将液氮经排液阀压出；若压力升至泄压上限，内腔排气阀自动开启泄压；排液阀保持常开，直至内腔液位降至排液完成设定值，整个排液控制逻辑结束。由此实现样品的自动转存与内腔排空。

三、规格参数

本系统的主要技术参数如下表所示（表中温度、液位、压力等为说明书给出的典型示例设定值，实际可按用户工艺要求在系统参数界面灵活设定）。

四、应用

1. 材料低温性能测试：可模拟低温真空环境，对金属、复合材料等开展低温力学、热学性能试验，检测材料在超低温条件下的形变、强度变化。
2. 航天器件环境模拟：用于航天零部件、元器件的地面低温真空环境模拟试验，复刻太空低温工况，检验器件工作可靠性。
3. 低温科学实验：服务物理、化学领域科研，为样品提供稳定可控的超低温真空实验条件，开展低温相变、低温反应相关研究。
4. 半导体与电子器件检测：对芯片、电子组件进行低温真空可靠性测试，评估器件在低温环境下的运行稳定性。
5. 生物样品低温保存实验：在真空低温环境下开展特种生物样本低温冻干、低温储存相关模拟实验。