[發明專利]一種高溫超導帶材多場特性測量裝置

有效

• 申請號: 201210190410.8
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102735964A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 張國民;劉琦;李金成;胡磊;林良真;肖立業;余運佳
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種高溫超導帶材多場特性測量裝置。

背景技術

1986年，德國科學家貝德諾茲（J.G.Bednorz）和瑞士科學家米勒（K.A.Muller）制備出臨界溫度Tc為35K的鑭鋇銅氧（La-Ba-Cu-O）銅氧化物超導體，引發了全球范圍內研究高溫超導材料的熱潮，高溫超導材料取得迅速發展。目前，高溫超導材料制備技術已經成熟，高溫超導帶材已經商業化，從而使得高溫超導技術在電力、通訊、醫療等方面的應用開始走向市場，步入應用階段。目前，國際和國內研制的高溫超導電纜、變壓器、限流器等均已掛入電網試運行，小型超導儲能裝置，超導醫用成像裝置，超導濾波器等已步入市場。

高溫超導裝置如限流器、超導電機、超導醫用成像裝置等的核心部件是超導線圈（磁體），所以對高溫超導線圈的研究，既是高溫超導應用的重要方面，也是超導應用的基礎性工作，同時也是高溫超導應用所面臨和急需解決的關鍵問題。因此，對高溫超導線圈的研究具有特殊的重要意義。高溫超導應用要求超導體應具有小的損耗和高的穩定性。而在實際應用中，絕大多數用電器通常采用交流供電，即交流應用是最普遍、最廣泛的情況，也是超導應用的一個最重要的方向。然而，在交流狀態下，超導體的交流損耗在所難免。由于高溫超導體交流損耗的大小直接關系到超導裝置的效率與運營成本，而失超傳播與保護則影響到高溫超導裝置的可靠性與安全性，所以，在超導裝置的設計和實際應用中，必須清楚高溫超導體的交流損耗大小、最小失超能量、及失超傳播（正常區傳播）速度等特性，設計失超保護系統，以確保超導裝置的長期穩定安全運行。故關于超導材料與線圈的交流損耗與失超傳播特性的研究一直是應用超導研究的重要方面。

目前關于高溫超導帶材的交流損耗與失超傳播的文獻和專利，大多是在只有磁場、溫度或應力等單一變化場環境下測量帶材的損耗和一維失超傳播情況，其測量環境，如磁場背景，熱傳導環境，機械應力/應變情況與帶材在線圈中所處的實際環境有較大差別。在線圈中，超導帶材所處的磁場與應力/應變作用、及傳熱環境比單場環境要復雜得多。如果用實際的高溫超導線圈去測量，則造價太高、難度大且不能更換被測樣品。

發明內容

本發明的目的是克服現有測量裝置大多是在單一變化外場下測量單根帶材的損耗和一維失超傳播特性，其測量環境與帶材在線圈中所處的實際環境有較大差別的缺點，提出一種高溫超導帶材多場特性測量裝置。本發明可以測量繞制高溫超導線圈的高溫超導帶材在不同溫度區間、不同曲率半徑、不同應力及不同磁場環境下的臨界電流、交流損耗和失超傳播特性。

使用本發明測量裝置測量臨界電流使用四引線法，測量交流損耗采用電測法，即使用鎖相放大器測量樣品中與電流同相的電壓分量的方法，失超傳播的測量則是通過給樣品施加熱脈沖激發一個正常區，測量脈沖點兩側不同位置的電壓和溫度的變化，從而得到最小失超能及失超傳播速度。

被測超導帶材的電流引線和背景磁體的電流引線均與電源連接，以便為其供電。測量交流損耗實驗時所使用的鎖相放大器與被測超導帶材測量引線連接，放置在杜瓦容器外面。測量失超傳播特性實驗時，將加熱絲纏繞在被測超導帶材上，以備實驗時給高溫超導帶材提供一個熱沖擊，加熱絲兩端接有脈沖電源，以便給加熱絲供電。

本發明可以模擬高溫超導帶材在高溫超導線圈中所處的熱傳導環境，所受的應力環境和電磁環境，使得高溫超導帶材的臨界電流、交流損耗與失超傳播特性測量更接近于高溫超導帶材的實際工作環境，并且能夠方便地反復測量不同樣品，從而可以更加準確地獲得高溫超帶材在真實工作環境情況下的特性參數。

本發明的高溫超導帶材多場特性測量裝置包括杜瓦容器、背景磁體、超導帶材樣品架、連接桿、螺栓、第一施力桿、第二施力桿、施力彈簧、施力板、支架板、被測超導帶材電流引線、被測超導帶材測量引線，以及背景磁體的電流引線。