[發明專利]一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 201811582337.2
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN111366879A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 左佳欣;黃超;李鵬遠;孫林煜;陳輝;賴小強
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: G01R31/68
• 分類號: G01R31/68;G01R31/69
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高安娜

1.一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試裝置，包括杜瓦罐、壓力源部件、電極部件和測試臺；

其特征在于：所述測試裝置中，杜瓦罐提供低溫測試環境，杜瓦罐的罐壁內為真空環境；

壓力源部件使用桿固定在蓋板中央，從蓋板往上依次是抗重彈簧、下活動彈簧板、壓力彈簧、上活動彈簧板、壓力傳感器、加力螺桿和加力扳手；

加力扳手實現手動施加壓力，壓力作用在壓力傳感器上，再傳遞給活動彈簧板和壓力彈簧，抗重彈簧用于抵消活動彈簧板及彈簧重力，減小壓力測量值與實際值間的偏差；

壓力傳感器布置在較高位置，通過改變壓力彈簧的行程，可調節壓力的控制精度；

位于蓋板下方的壓力源部件是壓桿和可更換壓塊，壓桿上端連接下活動彈簧板，將壓力傳導至可更換壓塊，最后壓力作用在測試樣品上；

樣品被夾持在T形減壓臺和壓塊中間，可更換壓塊和壓桿之間采用圓弧面接觸，側面開孔連接；

測試臺為樣品安裝和測試的區域，中部抵近壓塊壓塊，兩端與電流引線和平臺拉桿連接，有5對電極安裝槽及其相應的失超保護回路；

失超保護回路由剩余電阻率較高的銅條構成，與其對應的測試回路并聯；

電極壓板用于固定測試樣品端部，實現樣品與電極的電連接；中間絕緣板用于實現失超保護回路與測試樣品的中間絕緣；T形減壓臺用于降低施加在中間絕緣板上的壓強；

電極部件和測試樣品構成的測試回路，需要完全浸泡在液氦或液氮中，此電極部件的結構為，電極連接板一端連接到外部電纜上，另一端連接電流引線，電流引線從蓋板上方延伸至液氮或液氦環境，下端固定在承力平臺上并與其絕緣，同時與可拆卸電極塊接觸，電極塊與樣品的連接。

2.如權利要求1所述的一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試裝置，其特征在于：測試樣品為高溫超導帶材或其線纜接頭，樣品被安裝在同一回路的電極塊之間，并固定在壓塊與T形減壓臺之間，其中接頭正對壓塊，壓塊將壓力作用在樣品上，壓力傳導到T形減壓臺，將壓強減小后，分散到中間絕緣墊板，中間絕緣墊板上加工有凹槽，用以容納失超保護回路和液氮，發生失超時，電流主要從失超保護回路通過，壓力最終傳導到承力平臺上，承力平臺由六個平臺拉桿定位，共同與蓋板、壓桿構成反力架。

3.如權利要求1所述的一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試裝置，其特征在于：杜瓦罐內盛裝液氮或液氦，可使溫度分別達到約77K和4.2K。

4.如權利要求1所述的一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試裝置，其特征在于：杜瓦罐的蓋板下側填充泡沫絕熱層，以減少熱傳導。

5.如權利要求1所述的一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試裝置，其特征在于：本裝置的壓力源為手動螺桿加力方式，除此之外，還可以使用液壓缸或氣壓缸做壓力源，其中的液壓缸或氣壓缸可以是電驅動的，也可以是手動的。

6.如權利要求1所述的一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試裝置，其特征在于：壓塊寬度大于所測帶材寬度，受力面長度方向的下邊緣做倒角處理，避免在施加較大壓力時出現邊緣擠壓，破壞樣品。

7.如權利要求1所述的一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試裝置，其特征在于：樣品裝方式包括壓力連接和焊接兩種。

8.如權利要求1所述的一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試裝置，其特征在于：電極壓板壓接樣品和電極塊，并連接到電流引線。

9.如權利要求1所述的一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試裝置，其特征在于：樣品和電極塊焊接好以后通過電極壓板連接到電流引線。

10.一種高溫超導帶材及其線纜接頭的測試方法，其特征在于：安裝接頭樣品，使接頭處于壓塊能夠完全覆蓋到的區域；

a、對于單帶接頭樣品，將接頭樣品兩端分別連接到測試臺兩側同一回路的電極塊上；

b、對于多帶接頭樣品，分別將同一層帶材的兩端焊接到兩個分流器上，再將兩個分流器分別連接到測試臺兩側同一回路的電極塊上，并聯多條測試回路；

(1)安裝指定規格的壓塊，調節壓塊位置，保持其下端面與帶材平面平行，并輕微壓緊；

(2)布置電壓采樣點，并將電壓引線固定到平臺拉桿上，經蓋板預留的通孔引出：

a、對于單帶接頭樣品，在距離接頭搭接區域兩側2cm處焊接電壓引線；

b、對于多帶接頭樣品，對每根帶材都采用a方式設置電壓引線，并獲取帶材兩側分流器的電壓；

(3)分別在樣品表面、電極塊上表面以及壓塊側面布置溫度傳感器，信號線固定到平臺拉桿上，經蓋板預留的通孔中引出；

(4)將安裝完成的待測樣品裝入杜瓦罐，向杜瓦罐中緩慢注入液氮或液氦，直至完全浸沒待測樣品和壓塊；

(5)旋轉加力螺桿，使其向下移動，向接頭加載指定壓力，

(6)以指定加電速率向樣品通入電流，測量各電壓采樣點的電壓，當電壓不再隨電流線性增加時，降低加電速率，并繼續加電至電壓不再增加，即此時樣品已完全失超，絕大部分電流已分流到保護回路中，記錄上述所有數據；

(7)通過公式U＝I*R+L*Vc計算樣品的臨界電流Ic，分流電流Is，其中U是所測接頭壓降，I為當前通入電流，R為接頭電阻，L為兩電壓采樣點間的帶材長度，Ic和Is的判據分別為1uV/cm，0.1uV/cm；

重復步驟6逐步增加施加壓力，重復步驟7、8，直到測量到的Ic為所測最大Ic值的95％，即接頭樣品的臨界壓強為95％Ic。