CN103713220A - 一种可变温度变压力的低温容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可变温度变压力的低温容器，该可变温度变压力的低温容器包括：用于容纳液氮，提供超导带材测试所需的低温环境的低温容器；用于密封低温容器，且供测量线从低温容器内向低温容器外引出的法兰；设置于法兰上，用于对低温容器低温制冷的制冷机；设置于法兰上，分别用于高电位和低电位测量引线引出的高压线引出端和低压线引出端；用于在低温容器内产生不同压力的加压装置；用于连接低温容器和加压装置的加压口；用于测试低温容器内压力大小的压力表。本发明提供的可变温度变压力的低温容器可以同时提供变温度和变压力实验条件，为超导材料的测试带来便利，在提高测试精度的同时，使测试过程更加简单，提高测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及超导材料测试领域，尤其涉及一种可变温度变压力的低温容器。
背景技术
超导材料具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。
随着高温超导材料的制备技术近年来取得长足发展并实现商业供应，超导电力技术的研究在世界范围内迅速展开。研究开发所涉及的领域包括高温超导限流器、高温超导变压器、高温超导电缆、超导储能系统等。而制冷装置是各个超导装置运行系统中必不可少的核心部件。采用制冷机循环制冷的密闭超导系统可将常压状态下77K的液氮温度降低至60+K，超导装置工作压力大于1个大气压。例如文献“Design of a 380 m DC HTS Power Cable”（Xuemin Liang, Shaotao Dai et al，IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 20, NO. 3, JUNE 2010）中介绍世界上传输容量最大的10kA超导电缆运行温度为67~77K，工作压力为1~5bar。
超导装置必须运行在安全的超导状态，如果超导材料因为过流或者过热等因素引起超导装置失超，超导装置将无法正常运行。故超导装置投入正式运行之前，必须对超导材料在不同压力、不同温度下通电特性进行测量。通电特性是测量超导材料电压电流特性，1μV/cm对应的电流值即为超导材料的临界电流值，如图1所示，为采用电场强度判据的U-I特性曲线。
发明人在实施本发明的过程中发现，现有的用于测试超导材料的低温容器只能独立提供变温度或变压力实验条件，无法同时提供变温度和变压力的实验条件。这个测试带来了诸多的不便，增加了测试的复杂性，降低了测试的效率。
发明内容
为解决现有技术中用于测试超导材料的低温容器只能独立提供变温度或变压力实验条件，无法同时提供变温度和变压力的实验条件的技术问题。本发明提供一种可变温度变压力的低温容器。装置可以为超导材料的测试带来便利，使测试过程更加简单，提高测试效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种可变温度变压力的低温容器，该可变温度变压力的低温容器包括：
用于容纳液氮，提供超导带材测试所需的低温环境的低温容器；用于密封所述低温容器，且供测量线从低温容器内向低温容器外引出的法兰；
设置于所述法兰上，用于对所述低温容器低温制冷的制冷机；设置于所述法兰上，分别用于高电位和低电位测量引线引出的高压线引出端和低压线引出端；
用于在所述低温容器内产生不同压力的加压装置；用于连接所述低温容器和加压装置的加压口；用于测试低温容器内压力大小的压力表。
其中，所述可变温度变压力的低温容器还包括：
与所述高电位和低电位测量引线分别与所述高压线引出端和低压线引出端连接，用于测量高电位和低电位的电压表；
与所述电压表连接，用于采集所述电压表的输出电压的数据采集卡；
与所述数据采集卡连接，用于输入操作人员的控制指令和显示超导带材在不同温度和压力下通电性能的检测数据的计算机控制系统。
其中，所述可变温度变压力的低温容器还包括：
至少一对用于连接超导带材和直流电源输出端的电流引线；
固定在低温容器内，用于固定和安装被测样品的样品架固定座。
其中，所述样品架固定座采用可耐受低温环境的环氧树脂材料制成。
其中，所述制冷机冷头设置于所述法兰的外侧，且所述制冷机用于产生不同温度变化的冷头穿过所述法兰伸入所述低温容器内。
其中，计算机控制系统包括：
根据所述低温容器内的温度，控制所述制冷机的开断，从而控制所述低温容器内超导带材性能测试的温度环境的温度控制模块；
根据所述压力表测量的低温容器内压力，控制所述加压装置通过所述的压力口给低温容器内部施加压力，从而控制所述低温容器内超导带材性能测试的压力环境的压力控制模块。
本发明提供的可变温度变压力的低温容器可以同时提供变温度和变压力实验条件，为超导材料的测试带来便利，使测试过程更加简单，提高测试效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为采用电场强度判据的U-I特性曲线；
图2为本发明提供的可变温度变压力的低温容器第一实施例结构示意图；
图3为本发明提供的可变温度变压力的低温容器第二实施例结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的可变温度变压力的低温容器可以同时提供变温度和变压力实验条件，为超导材料的测试带来便利，使测试过程更加简单，提高测试效率。
参见图2，为本发明提供的可变温度变压力的低温容器第一实施例结构示意图。如图1所示，该可变温度变压力的低温容器包括：
用于容纳液氮，提供超导带材测试所需的低温环境的低温容器17；用于密封所述低温容器17，且供测量线从低温容器17内向低温容器外引出的法兰1；
设置于所述法兰1上，用于对所述低温容器17低温制冷的制冷机13；设置于所述法兰1上，分别用于高电位和低电位测量引线引出的高压线引出端3和低压线引出端4；
用于在所述低温容器17内产生不同压力的加压装置15；用于连接所述低温容器17和加压装置15的加压口11；用于测试低温容器17内压力大小的压力表12。
本发明提供的可变温度变压力的低温容器可以同时提供变温度和变压力实验条件，为超导材料的测试带来便利，在提高测试精度的同时，使测试过程更加简单，提高测试效率。
参见图3，为本发明提供的可变温度变压力的低温容器第二实施例结构示意图。在本实施例中，将更为详细的描述该可变温度变压力的低温容器的结构和各部件的功能。本实施例提供的可变温度变压力的低温容器如图2所示，包括：
低温容器17，所述低温容器17用于提供超导带材测试所需的低温环境和容器，测试时，所述的低温容器17内部容纳有液氮。法兰1，所述法兰用于低温容器17的密封，是室温环境到低温环境的过渡，所述法兰还用于测量线从低温容器17内向低温容器17外的引出。
制冷机13，其主体设置于法兰1上，制冷机13的冷头2穿过法兰1伸入低温容器17内，制冷机冷头2低温环境输出端用于低温容器17的低温制冷，以及产生不同的温度变化。高压线引出端3，所述高压线引出端3固定在法兰1上，用于高电位测量引线的引出。低压线引出端4，所述低压线引出端4固定在法兰1上，用于连接低电位测量引线。
数据采集卡20，所述数据采集卡20的输入端与所述电压表18的输出端连接，用于采集所述电压表的输出电压。计算机控制系统19，所述计算机控制系统25与所述数据采集卡20连接，用于输入操作人员的控制指令和显示超导带材在不同温度和压力下通电性能的检测数据。
加压装置15，所述加压装置15用于低温容器17内产生不同的压力；加压口11，所述加压口11用于低温容器17和加压装置15的连接；压力表12，所述压力表12用于测试低温容器17内压力大小。
进一步的，本发明实施例提供的可变温度变压力的低温容器还包括：电流引线5、6、7、8、9、10，所述电流引线5、6、7、8、9、10用于连接超导带材和直流电源的输出端。样品架固定座16，所述样品架架固定座16用于固定和安装被测样品，所述样品架固定座16固定在低温容器17内并浸泡在液氮中，一般采用可耐受低温环境的环氧树脂材料制成。
更为具体的，本发明实施例提供的可变温度变压力的低温容器中，计算机控制系统19包括：温度控制模块和压力控制模块。
温度控制模块根据所述低温容器内的温度，控制所述制冷机的开断，从而控制所述低温容器内超导带材性能测试的温度环境；压力控制模块根据所述压力表测量的低温容器内压力，控制所述加压装置通过所述的压力口给低温容器内部施加压力，从而控制所述低温容器内超导带材性能测试的压力环境。温度控制模块和压力控制模块使低温容器17处于测试所需的温度和压力条件。
本发明提供的可变温度变压力的低温容器可以同时提供变温度和变压力实验条件，为超导材料的测试带来便利，在提高测试精度的同时，使测试过程更加简单，提高测试效率。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种可变温度变压力的低温容器，其特征在于，该可变温度变压力的低温容器包括：
用于容纳液氮，提供超导带材测试所需的低温环境的低温容器；用于密封所述低温容器，且供测量线从低温容器内向低温容器外引出的法兰；
设置于所述法兰上，用于对所述低温容器低温制冷的制冷机；设置于所述法兰上，分别用于高电位和低电位测量引线引出的高压线引出端和低压线引出端；
用于在所述低温容器内产生不同压力的加压装置；用于连接所述低温容器和加压装置的加压口；用于测试低温容器内压力大小的压力表。
2.如权利要求1所述的可变温度变压力的低温容器，其特征在于，所述可变温度变压力的低温容器还包括：
与所述高电位和低电位测量引线分别与所述高压线引出端和低压线引出端连接，用于测量高电位和低电位的电压表；
与所述电压表连接，用于采集所述电压表的输出电压的数据采集卡；
与所述数据采集卡连接，用于输入操作人员的控制指令和显示超导带材在不同温度和压力下通电性能的检测数据的计算机控制系统。
3.如权利要求2所述的可变温度变压力的低温容器，其特征在于，所述可变温度变压力的低温容器还包括：
至少一对用于连接超导带材和直流电源输出端的电流引线；
固定在低温容器内，用于固定和安装被测样品的样品架固定座。
4.如权利要求3所述的可变温度变压力的低温容器，其特征在于，所述样品架固定座采用可耐受低温环境的环氧树脂材料制成。
5.如权利要求1所述的可变温度变压力的低温容器，其特征在于，所述制冷机冷头设置于所述法兰的外侧，且所述制冷机用于产生不同温度变化的冷头穿过所述法兰伸入所述低温容器内。
6.如权利要求1至5中任一项所述的可变温度变压力的低温容器，其特征在于，计算机控制系统包括：
根据所述低温容器内的温度，控制所述制冷机的开断，从而控制所述低温容器内超导带材性能测试的温度环境的温度控制模块；
根据所述压力表测量的低温容器内压力，控制所述加压装置通过所述的压力口给低温容器内部施加压力，从而控制所述低温容器内超导带材性能测试的压力环境的压力控制模块。
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