[發明專利]一種傳導冷卻高溫超導電纜的應變檢測方法

有效

• 申請號: 202011166709.0
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112414293B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 韓晶旺;楊勇;李曉航;師陽;吳云翼
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種傳導冷卻高溫超導電纜的應變檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，高溫超導電纜帶材沿高溫超導電纜支撐管螺旋纏繞，確定低溫應變片安裝在高溫超導電纜帶材層上的位置，對安裝位置處進行預處理；

低溫應變片沿帶材層按照點式分布等間距設置，對于帶材層危險點至少增設一個低溫應變片，危險點包括電纜接頭、電纜拐彎點和電纜與冷頭接觸點；

步驟2，將低溫應變片按照點式分布方式安裝在高溫超導電纜的帶材層上，并確定低溫應變片的安裝方向；

通過定位加壓模具采用50±20Kpa的壓力將低溫應變片定位在高溫超導電纜帶材層上；

步驟3，采用三線制1/4橋橋路接法通過引線將低溫應變片接至試驗腔體上的航空插頭上，并將航空插頭通過引線連接至動態應變儀；

步驟4，將動態應變儀采集得到的應變數據進行插值多項式擬合，得到高溫超導電纜帶材層的應變量與軸向坐標的ε-x曲線，判斷是否有應變量大于許用應變值的點，即ε＞[ε]，進而判斷傳導冷卻高溫超導電纜的運行狀態；

動態應變儀采集得到的應變數據ε_I(x₀)，ε_I(x₁)，...，ε_I(x_n)進行插值多項式擬合，被測點上應變值與擬合后的函數值相等，插值公式如下：

ε_I(x)＝ε_I(x₀)+ε_I[x₀,x₁](x-x₀)+ε_I[x₀,x₁,x₂](x-x₀)(x-x₁)+···+ε_I[x₀,x₁,···,x_n](x-x₀)···(x-x_n)

其中，ε_I是在電流I下傳導冷卻高溫超導電纜經過擬合的分布式應變曲線；x_n表示被測點的坐標；ε_I[x₀,x₁,···,x_n]為ε_I(x)的n階均差，計算公式如下：

一階均差：

二階均差：

……

n階均差：

2.根據權利要求1所述的傳導冷卻高溫超導電纜的應變檢測方法，其特征在于，低溫應變片運行的溫度范圍為-269～30℃。

3.根據權利要求1所述的傳導冷卻高溫超導電纜的應變檢測方法，其特征在于，步驟2中，低溫應變片的分布方向應與高溫超導電纜帶材層沿高溫超導電纜支撐管繞制方向相同。

4.根據權利要求1所述的傳導冷卻高溫超導電纜的應變檢測方法，其特征在于，步驟3中，動態應變儀對應變片進行溫度補償，公式如下：

其中，ε_ΔT為溫度每變化1度被測高溫超導電纜帶材的應變；α為電阻元件的溫度系數；Ks為應變片的應變率；γ_s為高溫 超導電纜帶材的線膨脹系數；λ_g為應變片電阻元件的線膨脹系數。

5.根據權利要求1所述的傳導冷卻高溫超導電纜的應變檢測方法，其特征在于，步驟3中，采用的動態應變儀采樣頻率為1～5KHz。

6.根據權利要求1所述的傳導冷卻高溫超導電纜的應變檢測方法，其特征在于，步驟4中，許用應變值計算公式如下：

[ε]＝min([ε]_Thermal,[ε]_Tensile,[ε]_Curl)

其中，[ε]是帶材層的許用應變值；[ε]_Thermal表示熱應變的許用值，計算公式為[ε]_Thermal＝α[ΔT]；

其中，α表示高溫 超導電纜 帶材的熱膨脹系數，[ΔT]表示許用溫度變化值；

[ε]_Tensile表示拉伸應變的許用值，計算公式為

其中，[F]表示許用拉力，E表示帶材的彈性模量，A表示帶材的橫截面積；

[ε]_Curl表示彎曲應變的許用值，計算公式為

其中，[M]表示許用彎矩，W表示帶材的抗彎截面系數。