CN100495063C - 高温超导磁悬浮性能测试装置及使用该装置的测试方法 - Google Patents

Abstract

一种高温超导磁悬浮性能测试装置及方法，装置的光学平台上有平面二维精密定位仪；支架由平台上四根不导磁的立柱及立柱上部固定的梁板组成；梁板的下方设有与平台平行的滑座，该滑座套合于四根立柱上，导向螺杆滑套中的导向螺杆与滑座下方的座盖相连，导向螺杆滑套与滑座相连。滑座与座盖之间连有导向力传感器；座盖下部固定有垂向力传感器，垂向力传感器下部固定有吊板，吊板下面安装挂置样品的机构；导向力传感器及垂向力传感器与计算机相连。梁板上方固定有电动缸，其丝杆穿过梁板与滑座相连。该装置能测出垂向力或导向力与位移的关系以及与时间的关系；还能测出垂向力及导向力的磁刚度。整个测试过程可由电脑控制、自动进行，操作简单。

Description

高温超导磁悬浮性能测试装置及使用该装置的测试方法

技术领域

本发明涉及高温超导磁悬浮测试技术领域。 背景技术

高温超导磁悬浮列车的研究还处于起步状态，已经进行的研究大都是关于 高温超导体块材本身的研究及其为提高材料性能对单一块材进行的磁悬浮力的 研究。对于在高温超导块材在高温超导磁悬浮列车上的性能研究，由于实验研 究手段的限制，还有很多问题没有进行研究。现有的高温超导磁悬浮测试如本

申请人的99117455. 0号专利"高温超导磁悬浮测试方法"，是将超导块材悬置 于支架下的中，而在杜瓦容器下方的平台上通过一维的水平定位仪放置永磁导 轨。该测试装置可分别、单独测试垂向力和导向力，无法实现垂向力（悬浮力） 与导向力的同时测试；并且低温装置（杜瓦容器）固定置于永磁轨道的上方， 只测试永磁轨道与其上方的块材之间的悬浮力或导向力，而不能测试块材与其 上方的磁铁之间的悬浮力或导向力，使其测试应用领域受限。测试时是采用先 驱动到指定位置，再一次性地采集测试数据，无法实现连续测试。也无法实现 导向力、悬浮力与时间的关系（即力弛豫）的测试。更不能实现磁刚度的自动 测试。整个测试装置采用二轴驱动，无法实现全自动三维定位与移动。测试过 程繁瑣。尤其是永磁轨道与块材的横向对中，需人工挪动，十分困难，甚至无 法对中。 发明内容

本发明的目的是提供一种高温超导磁悬浮测试装置，该种装置既能测出垂 向力或导向力与位移的关系；又能测出垂向力或导向力与时间的关系，即力弛 豫；还能测出指定位置的垂向力及导向力的磁刚度。整个测试过程可由电脑控 制、自动进行，操作简单方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种高温超导块材磁悬浮性 能测试装置，包括平台及平台上的移动机构，平台上的支架，支架上挂置样品 的机构，其结构特点是：平台为光学平台，光学平台上的移动机构为由计算机控制的两个伺服电机驱动的平面二维精密定位仪；平台上的支架由平台上四相_ 不导磁的立柱及四根立柱的上部固定的梁板组成；梁板的下方设有与平台平行 的滑座，该滑座四角的滑套孔套合于四根立柱上，两4艮相互平行的导向螺杆与

滑座下方的座盖相连；导向螺杆滑套与滑座相连，导向螺杆套合在导向螺杆滑套中。

两根导向螺杆的中间位置设有导向力传感器，该导向力传感器的一端与滑

座相连，另一端与座盖相连；座盖下部固定有垂向力传感器，垂向力传感器下 部固定有吊板，吊板下面安装挂置样品的机构；导向力传感器及垂向力传感器 均通过数据采集卡与计算W目连。

梁板上方固定有计算机控制的伺服电机驱动的电动缸，该电动缸的丝杆穿 过梁板与滑座相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、 吊板与座盖之间的垂向力传感器可以直接测出吊板所受到的垂向力，该 垂向力与吊板及吊板下挂置的样品的自重之差，即为高温超导》兹悬浮的悬浮力， 同时，由于吊板与导向螺杆相连，吊板上的滑座则与导向螺杆滑套相连，从而 吊板可沿水平的导向螺杆方向与滑座之间产生自由的相对滑动，因此，在垂向 力传感器测定垂向力的同时，吊板所受的导向力可由安装于吊板与滑座之间的 导向力传感器测出，克服了现有测试装置中垂向力与导向力不能同时测量的缺 陷。

2、 电脑控制并由伺服电机驱动的平面二维精密定位仪，能够实现高温超导 块材与永磁铁或7JCf兹轨道的自动精密对中；加之吊板也是电脑控制并由伺服电 机驱动，因此，能通过计算机实时准确记录位移，从而通过传感器的连续检测， 结合位移数据得到垂向力及导向力与位移的对应关系。实现垂向力及导向力与 位移关系的测量。

3、 计算机控制的平面二维精密定位仪能够方便的实现导向螺杆方向 0. 5-lmra的往复运动，计算机控制的电动缸及吊板也能够方便的实现0. 5-lmm 的垂向往复运动。从而，计算机可以根据测得的垂向力及导向力与0. 5-lmm往 复运动位移关系的数据，自动计算得到往复运动中心位置的垂向力或导向力的 磁刚度。

4、 计算机控制的平面二维精密定位仪及吊板要精确移动并定位固定在指定位置，然后由传感器连续地测量指定时间段内的垂向力及导向力，并结合计算 机时间数据得出垂向力及导向力与时间的关系，也即本发明可以方便地测出力弛豫。

5、 平台采用光学平台，并且四个不导磁的立柱及梁板构成呈井字支架，整 个装置的平稳性和抗振性很好，使得测量结果的精度高、可靠性好。

6、 整个测试过程可由计算机控制、全自动运行，操作简单方便。 上述的四根立柱的顶部设有滑轮，滑轮的钢绳一端与滑座相连，另一端与

光学平台上方的配重相连，滑座四角的滑套孔上套有带滚珠的滑套，滑座通过 该滑套套合于立柱上。采用这样的配重方式，使得滑座及其相连的吊板、吊板 下挂置的样品，在进行垂向移动时，其移动更加稳定。带滚珠的滑套则使滑座 垂向滑动时，减少摩擦力，移动更自如。

上述的吊板下面安装的挂置样品的机构为夹持永》兹铁的夹具，平面二维精 密定位仪的上面设置有安放高温超导块材的杜瓦容器。这种样品下置方式使得 本发明能够测得位于永磁铁下方的高温超导块材的磁悬浮性能，使得本发明装 置的测定适用范围更广。

上述的吊板下面安装的桂置样品的机构的组成为：吊板下面固定杜瓦容器， 杜瓦容器内安放高温超导块材；平面二维精密定位仪的上面设置有永磁轨道。 这种上置方式，使得本发明能够方便模拟测出磁悬浮列车中高温超导块材的磁 悬浮性能，为磁悬浮列车的研究开发提供了实验参数和依据。

本发明的第二个目的是提供一种使用以上装置测试高温超导块材垂向力及 导向力与位移关系的测试方法。该测试方法的具体步骤是：

A步、样品的移动：通过梁板上的伺服电机驱动电动缸的丝杆控制吊板下

的样品在垂直方向实现精确定位移动，通过平面二維精密定位仪驱动平面二维

精密定位仪上的样品在水平面上精确定位移动；吊板上的样品为永磁体时，则 平面二维精密定位仪上的样品则为高温超导块材；吊板上的样品为高温超导块

材时，则平面二维精密定位仪上的样品则为永磁轨道；平面二维精密定位仪上 的样品水平面上沿导向螺杆方向移动时，将对吊板上的样品产生导向力，使其 依次带动吊板、座盖、导向螺杆产生沿导向螺杆滑套移动的力。

B步、垂向力与位移关系的检测：在A步的样品移动过程中，同时由座盖据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计算得到吊板上的样品与平面 二维精密定位仪上的样品的垂向力与位移的关系。

C步、导向力与位移关系的检测：在A步的样品移动过程中，还同时由连 于滑座与座盖之间的导向力传感器不间断地测出座盖沿导向螺杆滑套移动方向 受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计 算得到吊板上的样品与平面二维精密定位仪上的样品的导向力与位移的关系。

本发明的第三个目的是提供一种使用以上装置测试高温超导块材垂向力及 导向力与时间关系的测试方法。该测试方法的具体步骤是：

A步、样品的移动：通过梁板上的伺服电机驱动电动缸的丝杆控制吊板下 的样品在垂直方向实现精确移动至指定位置即固定不动，通过平面二维精密定 位仪驱动平面二维精密定位仪上的样品在水平面上精确移动至指定位置即固定 不动；吊板上的样品为永磁体时，则平面二维精密定位仪上的样品则为高温超 导块材；吊板上的样品为高温超导块材时，则平面二维精密定位仪上的样品则 为永磁轨道；平面二维精密定位仪上的样品水平面上沿导向螺杆方向移动时， 将对吊板上的样品产生导向力，使其依次带动吊板、座盖、导向螺杆产生沿导 向螺杆滑套移动的力。

B步、垂向力与时间关系的检测：在A步的样品固定后，由座盖与吊板之 间的垂向力传感器不间断地测出吊板上的垂向受力，并将该垂向力数据传送给 计算机，并结合计算机中的时间数据，计算得到指定检测时间段、指定时间间 隔的垂向力与时间的关系。

C步、导向力与时间关系的检测：在A步的样品固定后，由连于滑座与座 盖之间的导向力传感器不间断地测出座盖沿导向螺杆滑套移动方向受到的力， 并将该导向力数据传送给计算机，并结合计算机中的的时间数据，计算得到指 定检测时间段、指定时间间隔的导向力与时间的关系。

本发明的第四个目的是提供一种使用以上装置测试高温超导块材垂向力磁 刚度的测试方法。该测试方法的具体步骤是：

A步、样品的移动：通过梁板上的伺服电机驱动电动缸的丝杆控制吊板下 的样品在垂直方向实现精确移动至指定位置后，即以该位置为中心，进行 0.5〜lmm的垂向往复移动；通过平面二维精密定位仪驱动平面二维精密定位仪上 的样品在水平面上精确移动至指定位置即固定不动；吊板上的样品为永》兹体时，则平面二维精密定位仪上的样品则为高温超导块材；吊板上的样品为高温超导 块材时，则平面二维精密定位仪上的样品则为永磁轨道；平面二维精密定位仪

上的样品水平面上沿导向螺杆方向移动时，将对吊板上的样品产生导向力，使 其依次带动吊板、座盖、导向螺杆产生沿导向螺杆滑套移动的力。

B步、垂向力磁刚度的检测：在A步进行垂向往复移动的过程中，由座盖 与吊板之间的垂向力传感器不间断地测出吊板上的垂向受力，并将该垂向力数 据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计算得到该指定位置处的垂向 力磁刚度。

本发明的第五个目的是提供一种使用以上装置测试高温超导块材导向力磁 刚度的测试方法。该测试方法的具体步骤是：

A步、样品的移动：通过梁板上的伺服电机驱动电动缸的丝杆控制吊板下 的样品在垂直方向实现精确移动至指定位置后即固定不动；通过平面二维精密 定位仪驱动平面二维精密定位仪上的样品在水平面上精确移动至指定位置后， 即以该位置为中心，进行0. 5〜lmm的导向螺杆方向往复移动；吊板上的样品为 永磁体时，则平面二维精密定位仪上的样品则为高温超导块材；吊板上的样品 为高温超导块材时，则平面二维精密定位仪上的样品则为永磁轨道；平面二维 精密定位仪上的样品水平面上沿导向螺杆方向移动时，将对吊板上的样品产生 导向力，使其依次带动吊板、座盖、导向螺杆产生沿导向螺杆滑套移动的力。

B步、导向力磁刚度的检测过程，在A步进行导向螺杆方向往复移动的过程 中，由连于滑座与座盖之间的导向力传感器不间断地测出座盖沿导向螺杆滑套 移动方向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位移 数据，计算得到该指定位置处的导向力磁刚度。

下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步的描述。 附图说明

图1为本发明实施例一的测试装置的主视结构示意图。 图2为本发明实施例一的测试装置的左视结构示意图。 图3为本发明实施例二的测试装置的主视结构示意图。 具体实施方式 实施例一

图l、图2示出，本发明的一种具体实施方式。一种高温超导块材磁悬浮性能测试装置，包括平台及平台上的移动机构， 平台上的支架，支架上挂置样品的才几构。平台为光学平台1,光学平台l上的移

动机构为由计算机控制的两个伺服电机驱动的平面二维精密定位仪16;平台上 的支架由平台上四根不导磁的立柱3及四根立柱3的上部固定有梁板8组成； 梁板8的下方设有与平台平行的滑座7，该滑座7四角的滑套孔套合于四根立柱 3上，两根相互平行的导向螺杆6与滑座7下方的座盖5相连；导向螺杆滑套 12与滑座7相连，导向螺杆6套合在导向螺杆滑套12中。

两根导向螺杆6的中间位置设有导向力传感器13，该导向力传感器13的一 端与滑座7相连，另一端与座盖5相连；座盖5下部固定有垂向力传感器4，垂 向力传感器4下部固定有吊板14，吊板14下面安装挂置样品的机构；导向力传 感器13及垂向力传感器4均通过数据采集卡与计算^M目连。

梁板8上方固定有计算机控制的伺服电机驱动的电动缸10，该电动缸10 的丝杆穿过梁板8与滑座7相连。

四根立柱3的顶部设有滑轮9,滑轮9的钢绳一端与滑座7相连，另一端与 光学平台l上方的配重2相连；滑座7四角的滑套孔上套有带滚珠的滑套7a， 滑座7通过该滑套7a套合于立柱3上。

吊板14下面安装的挂置样品的机构为夹持永磁铁11的夹具19，平面二维 精密定位仪16的上面设置有安放高温超导块材的杜瓦容器15。杜瓦容器15可 采用矩形大口径低温容器。以实现单块永磁体ll做为外场下的高温超导块材磁 悬浮测试。

采用本实施装置进行各种性能参数测试时，吊板14上的样品为永磁体11， 平面二维精密定位仪16上的样品则为高温超导块材，各种性能参数测试方法的 具体作法是-.

一、测试高温超导块材垂向力及导向力与位移关系的测试方法，其步骤是： A步、样品的移动：通过梁板8上的伺服电机驱动电动缸10的丝杆控制吊 板14上永磁体11在垂直方向实现精确定位移动，通过平面二维精密定位仪16 驱动平面二维精密定位仪16上的高温超导块材在水平面上精确定位移动；平面 二维精密定位仪16上的高温超导块材水平面上沿导向螺杆6方向移动时，将对 吊板14上的永磁体11产生导向力，使其依次带动吊板14、座盖5、导向螺杆6 产生沿导向螺杆滑套12移动的力。B步、垂向力与位移关系的检测：在A步的样品移动过程中，同时由座盖5 与吊板14之间的垂向力传感器4不间断地测出吊板14上的垂向受力，并将该 垂向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计算得到吊板14上的 永磁体11与平面二维精密定位仪上的高温超导块材的垂向力与位移的关系。

C步、导向力与位移关系的检测：在A步的样品移动过程中，还同时由连 于滑座7与座盖5之间的导向力传感器13不间断地测出座盖5沿导向螺杆滑套 12移动方向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位 移数据，计算得到吊板14上的永磁体11与平面二维精密定位仪16上的高温超 导块材的导向力与位移的关系。

当然在测试时，既可以同时进行B步的垂向力与位移关系检测及C步的导 向力与位移关系的检测，也可以仅进行其中的B步或C步中的一项检测。

二、 测试高温超导块材垂向力及导向力与时间关系的测试方法，其步骤是： A步、样品的移动：通过梁板8上的伺服电机驱动电动缸10的丝杆控制吊

板14下的永磁体11在垂直方向实现精确移动至指定位置即固定不动，通过平 面二维精密定位仪16驱动平面二维精密定位仪16上的高温超导块材在水平面 上精确移动至指定位置即固定不动；平面二维精密定位4义16上的高温超导块材 水平面上沿导向螺杆6方向移动时，将对吊板14上的永磁体11产生导向力， 使其依次带动吊板14、座盖5、导向螺杆6产生沿导向螺杆滑套12移动的力。

B步、垂向力与时间关系的检测：在A步的样品固定后，由座盖5与吊板 14之间的垂向力传感器4不间断地测出吊板14上的垂向受力，并将该垂向力数 据传送给计算机，并结合计算机中的时间数据，计算得到指定检测时间段、指 定时间间隔的垂向力与时间的关系。

C步、导向力与时间关系的检测'.在A步的样品固定后，由连于滑座7与 座盖5之间的导向力传感器13不间断地测出座盖5沿导向螺杆滑套12移动方 向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计算机中的的时间数据， 计算得到指定检测时间段、指定时间间隔的导向力与时间的关系。

当然在测试时，既可以同时进行B步的垂向力与时间关系检测及C步的导 向力与时间关系的检测，也可以仅进行其中的B步或C步中的一项检测。

三、 测试高温超导块材垂向力磁刚度的方法，其步骤为：

A步、样品的移动：通过梁板8上的伺服电机驱动电动缸10的丝杆控制吊板14下的永磁体11在垂直方向实现精确移动至指定位置后，即以该位置为中 心，进行0. 5〜1隱的垂向往复移动；通过平面二维精密定位仪16驱动平面二维 精密定位仪16上的高温超导块材在水平面上精确移动至指定位置即固定不动； 平面二维精密定位仪16上的高温超导块材水平面上沿导向螺杆6方向移动时， 将对吊板14上的永磁体11产生导向力，使其依次带动吊板14、座盖5、导向 螺杆6产生沿导向螺杆滑套12移动的力。

B步、垂向力^f兹刚度的检测：在A步进行垂向往复移动的过程中，由座盖5 与吊板14之间的垂向力传感器4不间断地测出吊板14上的垂向受力，并将该 垂向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计算得到该指定位置 处的垂向力磁刚度。

四、测试高温超导块材导向力磁刚度的测试方法，其步骤是：

A步、样品的移动：通过梁板8上的伺服电机驱动电动缸10的丝杆控制吊 板14下的永磁体11在垂直方向实现精确移动至指定位置后即固定不动；通过 平面二维精密定位仪16驱动平面二维精密定位仪16上的高温超导块材在水平 面上精确移动至指定位置后，即以该位置为中心，进行0. 5-lmm的导向螺杆方 向往复移动；平面二维精密定位仪16上的高温超导块材水平面上沿导向螺杆方 向6移动时，将对吊板14上的永磁体11产生导向力，使其依次带动吊板14、 座盖5、导向螺杆6产生沿导向螺杆滑套12移动的力。

B步、导向力磁刚度的检测过程，在A步进行导向螺杆6方向往复移动的过 程中，由连于滑座7与座盖5之间的导向力传感器13不间断地测出座盖5沿导 向螺杆滑套12移动方向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计 算机中的位移数据，计算得到该指定位置处的导向力磁刚度。

实施例二

图3示出，本例的测试装置的组成与实施一基本相同，不同的仅仅是：吊 板14下面安装的挂置样品的机构的组成为：吊板14下面固定杜瓦容器15，杜 瓦容器15内安放高温超导块材；平面二维精密定位仪16的上面设置有永磁轨 道18。杜瓦容器15可采用大口径薄底低温杜瓦容器，内安置夹具以夹持高温超 导块材，永磁轨道18通过螺栓方式固定设置在平面二维精密定位仪16的上面。 以实现单块或多块高温超导块材组合与永磁轨道18的磁悬浮性能测试测试。采用本实施装置进行各种测试方法时，吊板14上的样品为高温超导块材， 平面二维精密16定位仪上的样品为永磁轨道，每种性能参数的测试方法的具体 作法是：

一、 测试高温超导块材垂向力及导向力与位移关系的测试方法，其步骤是： A步、样品的移动：通过梁板8上的伺服电机驱动电动缸10的丝杆控制吊

板14下的高温超导块材在垂直方向实现精确定位移动，通过平面二维精密定位 仪16驱动平面二维精密定位仪16上的永磁轨道18在水平面上精确定位移动； 平面二维精密定位仪16上的永磁轨道18水平面上沿导向螺杆6方向移动时， 将对吊板M上的高温超导块材产生导向力，使其依次带动吊板14、座盖5、导 向螺杆6产生沿导向螺杆滑套12移动的力。

B步、垂向力与位移关系的检测：在A步的样品移动过程中，同时由座盖5 与吊板之14间的垂向力传感器4不间断地测出吊板14上的垂向受力，并将该 垂向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计算得到吊板14上的 高温超导块材与平面二维精密定位仪16上的永磁轨道18的垂向力与位移的关 系。

C步、导向力与位移关系的检测：在A步的样品移动过程中，还同时由连 于滑座7与座盖5之间的导向力传感器13不间断地测出座盖5沿导向螺杆滑套 12移动方向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位 移数据，计算得到吊板14上的高温超导块材与平面二维精密定位仪16上的永 磁轨道18的导向力与位移的关系。

二、 测试高温超导块材垂向力及导向力与时间关系的测试方法，其步骤是： A步、样品的移动：通过梁板8上的伺服电机驱动电动缸10的丝杆控制吊

板14下的高溫超导块材在垂直方向实现精确移动至指定位置即固定不动，通过 平面二维精密定位仪16驱动平面二维精密定位仪16上的永磁轨道18在水平面 上精确移动至指定位置即固定不动；平面二维精密定位仪16上的永磁轨道18 水平面上沿导向螺杆6方向移动时，将对吊板14上的高温超导块材产生导向力， 使其依次带动吊板14、座盖5、导向螺杆6产生沿导向螺杆滑套12移动的力。 B步、垂向力与时间关系的检测：在A步的样品固定后，由座盖5与吊板 14之间的垂向力传感器4不间断地测出吊板14上的垂向受力，并将该垂向力数 据传送给计算机，并结合计算机中的时间数据，计算得到指定检测时间段、指 定时间间隔的垂向力与时间的关系。C步、导向力与时间关系的检测：在A步的样品固定后，由连于滑座7与 座盖5之间的导向力传感器13不间断地测出座盖5沿导向螺杆滑套12移动方 向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计算机中的的时间数据， 计算得到指定检测时间^险、指定时间间隔的导向力与时间的关系。

三、 测试高温超导块材垂向力磁刚度的方法，其步骤为：

A步、样品的移动：通过梁板8上的伺服电机驱动电动缸10的丝杆控制吊 板14下的高温超导块材在垂直方向实现精确移动至指定位置后，即以该位置为 中心，进行O. 5〜lmm的垂向往复移动；通过平面二维精密定位仪16驱动平面二 维精密定位仪16上的永磁轨道18在水平面上精确移动至指定位置即固定不动； 平面二维精密定位仪16上的永磁轨道18水平面上沿导向螺杆6方向移动时， 将对吊板14上的高温超导块材产生导向力，使其依次带动吊板14、座盖5、导 向螺杆6产生沿导向螺杆滑套12移动的力。

B步、垂向力磁刚度的检测：在A步进行垂向往复移动的过程中，由座盖5 与吊板14之间的垂向力传感器4不间断地测出吊板14上的垂向受力，并将该 垂向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计算得到该指定位置 处的垂向力磁刚度。

四、 测试高温超导块材导向力磁刚度的测试方法，其步骤是：

A步、样品的移动：通过梁板8上的伺服电机驱动电动缸10的丝杆控制吊 板14下的高温超导块材在垂直方向实现精确移动至指定位置后即固定不动；通 过平面二维精密定位仪16驱动平面二维精密定位仪16上的永磁轨道18在水平 面上精确移动至指定位置后，即以该位置为中心，进行0. 5~1咖的导向螺杆6 方向往复移动；平面二维精密定位仪16上的永磁轨道18水平面上沿导向螺杆6 方向移动时，将对吊板14上的高温超导块材产生导向力，使其依次带动吊板14、 座盖5、导向螺杆6产生沿导向螺杆滑套12移动的力。

B步、导向力磁刚度的检测过程，在A步进行导向螺杆6方向往复移动的过 程中，由连于滑座7与座盖5之间的导向力传感器13不间断地测出座盖5沿导 向螺杆滑套12移动方向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计 算机中的位移数据，计算得到该指定位置处的导向力磁刚度。

本发明装置样机的移动定位精度达0. 013mm。光学平台1上还可设有间距为 的6mm螺孔群，以便需要时可方便安装其它设备和装置，扩展系统的测试能力。 平面二维精密定位仪16可由两套一维精密定位仪重叠正交安装构成。

Claims (8)

1. 一种高温超导磁悬浮性能测试装置，包括平台及平台上的移动机构，平台上的支架，支架上挂置样品的机构，其特征在于：所述的平台为光学平台(1)，光学平台(1)上的移动机构为由计算机控制的两个伺服电机驱动的平面二维精密定位仪(16)；光学平台(1)上的支架由光学平台(1)上四根不导磁的立柱(3)及四根立柱(3)的上部固定的梁板(8)组成；梁板(8)的下方设有与光学平台(1)平行的滑座(7)，该滑座(7)四角的滑套孔套合于四根立柱(3)上，两根相互平行的导向螺杆(6)与滑座(7)下方的座盖(5)相连；导向螺杆滑套(12)与滑座(7)相连，导向螺杆(6)套合在导向螺杆滑套(12)中；两根导向螺杆(6)的中间位置设有导向力传感器(13)，该导向力传感器(13)的一端与滑座(7)相连，另一端与座盖(5)相连；座盖(5)下部固定有垂向力传感器(4)，垂向力传感器(4)下部固定有吊板(14)，吊板(14)下面安装挂置样品的机构；导向力传感器(13)及垂向力传感器(4)均通过数据采集卡与计算机相连；梁板(8)上方固定有计算机控制的伺服电机驱动的电动缸(10)，该电动缸(10)的丝杆穿过梁板(8)与滑座(7)相连。

2、 根据权利要求1所述的高温超导磁悬浮性能测试装置，其特征在于：所 述的四根立柱（3)的顶部设有滑轮（9)，滑轮（9)的钢绳一端与滑座（7)相连，另 一端与光学平台（1)上方的配重（2)相连；滑座（7)四角的滑套孔上套有带滚珠的 滑套(7a),滑座（7)通过该滑套(7a)套合于立柱（3)上。

3、 根据权利要求1所述的高温超导磁悬浮性能测试装置，其特征在于： 所述的吊板（14)下面安装的挂置样品的机构为夹持永磁铁的夹具（19),平面 二维精密定位仪（16)的上面设置有安放高温超导块材的杜瓦容器（15 )。

4、 根据权利要求1所述的高温超导磁悬浮性能测试装置，其特征在于： 所述的吊板（14)下面安装的挂置样品的机构的组成为，吊板（14)下面固定杜瓦容 器（15),杜瓦容器（15)内安放高温超导块材；平面二维精密定位仪（16)的上面设置有永磁轨道（18)。

5 、 一种使用权利要求1所述的测试装置测试高温超导块材垂向力及导向 力与位移关系的测试方法，其步骤是：A步、样品的移动：通过梁板（8)上的伺服电机驱动电动缸（10)的丝杆控制 吊板（14)下的样品在垂直方向实现精确定位移动，通过平面二维精密定位仪（16) 驱动平面二维精密定位仪（16)上的样品在水平面上精确定位移动；吊板（14)上 的样品为永磁体（11)时，平面二维精密定位仪（16)上的样品则为高温超导块材；吊板（14)上的样品为高温超导块材时，平面二维精密定位仪（16)上的样品 则为永磁轨道（18);平面二维精密定位仪（16)上的样品在水平面上沿导向螺杆 (6)方向移动时，将对吊板（14)上的样品产生导向力，使吊板（14)上的样品依次 带动吊板(14)、座盖（5)、导向螺杆(6)产生沿导向螺杆滑套(12)移动的力；B步、垂向力与位移关系的检测：在A步的样品移动过程中，同时由座盖并将该垂向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计算得到吊板 (14)上的样品与平面二维精密定位仪（16)上的样品的垂向力与位移的关系；C步、导向力与位移关系的检测：在A步的样品移动过程中，还同时由连 于滑座（7)与座盖（5)之间的导向力传感器（13)不间断地测出座盖（5)沿导向螺 杆滑套（12)移动方向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计算 机中的位移数据，计算得到吊板（14)上的样品与平面二维精密定位仪（16)上的 样品的导向力与位移的关系。

6、 一种使用权利要求1所述的测试装置测试高温超导块材垂向力及导向 力与时间关系的测试方法，其步骤是：A步、样品的移动：通过梁板（8)上的伺服电机驱动电动缸（10)的丝杆控制 吊板（14)下的样品在垂直方向实现精确移动至指定位置即固定不动，通过平面 二维精密定位仪（16)驱动平面二维精密定位4义（16)上的样品在水平面上精确移 动至指定位置即固定不动；吊板（14)上的样品为永磁体（11)时，平面二维精 密定位仪（16)上的样品则为高温超导块材；吊板（14)上的样品为高温超导块材 时，平面二精密维定位仪（16)上的样品则为永磁轨道（18);平面二维精密定位 仪（16)上的样品在水平面上沿导向螺杆（6)方向移动时，将对吊板（14)上的样品 产生导向力，使吊板（14)上的样品依次带动吊板（14)、座盖（5)、导向螺杆（6) 产生沿导向螺杆滑套（12)移动的力；B步、垂向力与时间关系的检测：在A步的样品固定后，由座盖（5)与吊板力数据传送给计算机，并结合计算机中的时间数据，计算得到指定检测时间段、 指定时间间隔的垂向力与时间的关系；C步、导向力与时间关系的检测：在A步的样品固定后，由连于滑座（7)与 座盖（5)之间的导向力传感器（13)不间断地测出座盖（5)沿导向螺杆滑套（12)移 动方向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计算机中的的时间数据，计算得到指定检测时间段、指定时间间隔的导向力与时间的关系。

7 、 一种使用权利要求1所述的测试装置测试高温超导块材垂向力磁刚度 的方法，其步骤为：A步、样品的移动：通过梁板（8)上的伺服电机驱动电动缸（10)的丝杆控制 吊板（14)下的样品在垂直方向实现精确移动至指定位置后，即以该位置为中心， 进行0. 5~lmm的垂向往复移动；通过平面二维精密定位仪（16)驱动平面二维精 密定位仪（16)上的样品在水平面上精确移动至指定位置即固定不动；吊板(14) 上的样品为永磁体（ll)时，平面二维精密定位仪（16)上的样品则为高温超导 块材；吊板（14)上的样品为高温超导块材时，平面二维精密定位仪（16)上的样 品则为永磁轨道（18);平面二维精密定位仪（16)上的样品在水平面上沿导向螺 杆（6)方向移动时，将对吊板（14)上的样品产生导向力，使吊板（14)上的样品依 次带动吊板（14)、座盖（5)、导向螺杆（6)产生沿导向螺杆滑套(12)移动的力；B步、垂向力磁刚度的检测：在A步进行垂向往复移动的过程中，由座盖 (5)与吊板（14)之间的垂向力传感器（4)不间断地测出吊板（14)上的垂向受力， 并将该垂向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计算得到该指 定位置处的垂向力磁刚度。

8、 一种使用权利要求1所述的测试装置测试高温超导块材导向力磁刚度 的测试方法，其步骤是：A步、样品的移动：通过梁板（8)上的伺服电机驱动电动缸（10)的丝杆控制 吊板（14)下的样品在垂直方向实现精确移动至指定位置后即固定不动；通过平 面二维精密定位仪（16)驱动平面二維精密定位仪（16)上的样品在水平面上精确 移动至指定位置后，即以该位置为中心，进行O. 5〜lmm的导向螺杆（6)方向往复 移动；吊板（14)上的样品为永磁体（11)时，平面二维精密定位仪（16)上的样 品则为高温超导块材；吊板（14)上的样品为高温超导块材时，平面二维精密定 位仪（16)上的样品则为永磁轨道（18);平面二维精密定位仪（16)上的样品在水 平面上沿导向螺杆（6)方向移动时，将对吊板（14)上的样品产生导向力，使吊板 (14)上的样品依次带动吊板（14)、座盖（5)、导向螺杆（6)产生沿导向螺杆滑套 (12)移动的力;B步、导向力磁刚度的检测过程，在A步进行导向螺杆（6)方向往复移动的 过程中，由连于滑座（7)与座盖（5)之间的导向力传感器（13)不间断地测出座盖 (5)沿导向螺杆滑套（12)移动方向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机， 并结合计算机中的位移数据，计算得到该指定位置处的导向力磁刚度。