[發(fā)明專利]一種基于非粘貼光纖光柵溫度傳感器的高溫超導(dǎo)體溫度監(jiān)測(cè)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110019293.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN112834071B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉延超;尹立坤;吳云翼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01K11/32
• 分類號(hào): G01K11/32
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 李登橋

本發(fā)明提供了一種基于非粘貼光纖光柵溫度傳感器的高溫超導(dǎo)體溫度監(jiān)測(cè)裝置及方法，它包括光纖光柵溫度傳感器，所述光纖光柵溫度傳感器直接嵌入待監(jiān)測(cè)溫度的高溫超導(dǎo)體的樣本骨架內(nèi)部。該方法將光纖光柵溫度傳感器嵌入進(jìn)超導(dǎo)帶材或超導(dǎo)磁體樣本骨架內(nèi)部，可以有效保護(hù)光纖光柵溫度傳感器，避免由粘貼膠導(dǎo)致的光纖光柵波長(zhǎng)扭曲的問題，使得測(cè)量具有穩(wěn)定、可靠的特點(diǎn)。此外，針對(duì)高溫超導(dǎo)帶材失超特性機(jī)理的研究，非粘貼式光纖光柵溫度傳感器可以多次利用，避免浪費(fèi)，具有經(jīng)濟(jì)節(jié)約的特點(diǎn)，本方法能夠配合粘貼式光纖光柵溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)一起使用，對(duì)高溫超導(dǎo)體進(jìn)行全方位溫度實(shí)施監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫超導(dǎo)體溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)裝置領(lǐng)域，特別是涉及一種基于非粘貼光纖光柵溫度傳感器的高溫超導(dǎo)體溫度監(jiān)測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)

經(jīng)過多年的發(fā)展，高溫超導(dǎo)體制作而成的電機(jī)、變壓器、限流器、儲(chǔ)能磁體等電力設(shè)備已經(jīng)嘗試用于高能物理、航空航天、醫(yī)療設(shè)備、交通運(yùn)輸、電力能源等領(lǐng)域。然而，高溫超導(dǎo)體應(yīng)用中存在的穩(wěn)定性隱患，一直是限制其應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵因素。對(duì)于超導(dǎo)體而言，只有當(dāng)其處于超導(dǎo)態(tài)時(shí)，才具有常規(guī)導(dǎo)體不具有的零電阻、完全抗磁性等優(yōu)點(diǎn)。而在實(shí)際應(yīng)用中超導(dǎo)體通常工作在低溫、高電流、強(qiáng)磁場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境下，在某種情況下不可抗的電磁力、熱積累等擾動(dòng)會(huì)導(dǎo)致超導(dǎo)體退出超導(dǎo)態(tài)，即出現(xiàn)失超現(xiàn)象。一旦超導(dǎo)體退出超導(dǎo)態(tài)，其將會(huì)表現(xiàn)出巨大的電阻性，從而導(dǎo)致焦耳熱的產(chǎn)生。如果不及時(shí)的發(fā)現(xiàn)失超現(xiàn)象，并快速的釋放產(chǎn)生的焦耳熱，將會(huì)對(duì)超導(dǎo)磁體帶來(lái)災(zāi)難性的后果以及巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為了使高溫超導(dǎo)體能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，有必要針對(duì)高溫超導(dǎo)體的失超機(jī)理進(jìn)行研究，并開發(fā)出先進(jìn)、穩(wěn)定的高溫超導(dǎo)體在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。

目前，最常用的失超檢測(cè)方法為基于失超后出現(xiàn)電壓信號(hào)的電壓檢測(cè)法和基于溫升信號(hào)的溫度檢測(cè)法。其中，電壓檢測(cè)方法基本只適用于短帶材樣本。一方面，超導(dǎo)線圈通常具有很大的電感，因此會(huì)對(duì)電壓信號(hào)的測(cè)量帶來(lái)誤差。另一方面，只有當(dāng)磁體的運(yùn)行溫度大于分流溫度后，超導(dǎo)磁體才會(huì)出現(xiàn)可被檢測(cè)的信號(hào)，也就是說(shuō)對(duì)于失超而言，溫度信號(hào)的升高是先于電壓信號(hào)的。因此，和溫度檢測(cè)法相比，電壓檢測(cè)法會(huì)有一定的延遲。所以，基于溫度檢測(cè)的失超檢測(cè)方法是一種可行的檢測(cè)方法。溫度檢測(cè)除了在高溫超導(dǎo)磁體運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面比較實(shí)用外，在高溫超導(dǎo)體的失超機(jī)理研究方面也具有重要的價(jià)值，通過對(duì)高溫超導(dǎo)體的分流溫度等參數(shù)的研究，可以從本質(zhì)上更好的理解和掌握高溫超導(dǎo)體的失超機(jī)理，為高溫超導(dǎo)體在線溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)方法通常是基于熱電偶和熱電阻等傳統(tǒng)電溫度傳感器，是基于電信號(hào)的測(cè)量，而高溫超導(dǎo)磁體通常是運(yùn)行在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境，因此測(cè)量結(jié)果易受電磁干擾。同時(shí)，熱電偶和熱電阻等傳感器都是點(diǎn)測(cè)量式傳感器，要想實(shí)現(xiàn)磁體的分布式溫度測(cè)量，就需要用到大量的傳感器，每個(gè)傳感器通常都是4線制接法，因此需要用到大量的銅引線，布線需要占用大量的空間，同時(shí)，大量的使用銅引線，還會(huì)對(duì)低溫系統(tǒng)帶來(lái)漏熱問題。