超低重力仪器需要液氦池恒温，以实现小于0.1mK气压控制波动小于10Pa。为此，本文提出了相应的技术方案，其核心内容是实现缓冲罐的气压精确控制，采用双向控制模式，采用气压传感器、电针阀和万分之一的精度PID控制器。
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一、提出问题
超导重力仪器包括超导重力仪器和超导重力梯度仪器，用于精确测量重力信号。超导重力仪器需要在低温条件下测量极微弱的信号，因此对低温恒定有很高的要求，即液氦池的温度波动为0.1mK以内。
液氦池温度的精确控制可以通过控制液氦池中的气压来实现，这就要求气压的测量和控制达到很高的水平。本文将导重力仪器中液氦池内气压的高精度控制，本文将提出相应的解决方案。该方案的优点是液氦池温度控制精度主要受压力传感器精度的影响，通过精密数控针阀和高精度选择超高精度压力传感器PID采用下游抽气流量控制模式，控制器可稳定控制液氦温度的波动.1mK以内。
二、技术方案
液氦温度的精确控制原理是基于液氦饱和蒸汽压力与相应温度之间的关系。液氦温度应控制在4K温度波动小于0.1mK，要求液氦上部气压控制在100kPa当气压波动小于10时，Pa以内。
本文提出的技术方案具体包括以下几个方面：
（1）液氦池上部的压力控制可抽象为封闭容器中的压力控制。对于封闭容器的压力控制，需要增加缓冲罐，通过缓冲罐的压力控制实现液氦池的压力控制，结构如图1所示。
图1 高精度气压控制系统结构示意图
(2)缓冲罐的压力控制采用上下游双向控制模式，通过调节进气和抽气流量来控制。
(3)整个控制系统包括缓冲罐、气压传感器PID控制器、数字针阀和真空泵。
(4)如果气压控制在1000kPa波动小于10Pa，则要求气压的测量和控制要有10/100k=0.001精度(万分之一)需要配备万分之一精度的气压计和PID控制器。
总之，本文所述的技术方案的控制精度主要受气压传感器和PID控制器精度的限制，结合步进电机驱动的小流量电针阀，超导重力仪液氦温度的精确控制，温度波动可控制在0.1mK不受外部环境温度变化的影响。