CN104198800A - 一种高温超导带材临界电流测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温超导带材临界电流测试装置，包括干燥柜内的电流引入装置和电压引入装置及盛放液氮的杜瓦罐，电流引入装置的电流值由零逐渐增加到预设值；干燥柜内的轨道，电流引入装置和电压引入装置均可滑动以调节之间距离的安装在轨道上，电压引入装置设置在电流引入装置之间；对带材进行导向的导向轮。将电流引入装置和电压引入装置均设置为之间距离可调，测量到焊点位置时，可调节电流引入装置之间的距离，避免焊点位于两个电流引入装置之间，避免了焊点的高电阻导致临界电流值无法测出。电流引入装置的电流值由零逐渐增大到预设值，避免了单一的稳定高电流加在具有焊点的位置或加在均匀性变化幅度较大的带材上无法测出临界电流值。

Description

一种高温超导带材临界电流测试装置

技术领域

本发明涉及工业机械技术领域，更具体的说，是涉及一种高温超导带材临界电流测试装置。

背景技术

随着高温超导技术的发展，超导产品逐渐产业化。高温超导材料是超导产品的核心，而带材是高温超导材料的主要应用形式。

高温超导带材的均匀性和载流能力是衡量超导带材好坏的重要指标，为了保证高温超导带材产品的质量需要了解带材的性能指标，即均匀性和载流能力。

目前，对于高温超导带材的均匀性和载流能力的测试方法为：首先采用磁测法(磁测法是利用磁场感应测试高温超导带材的均匀性和载流大小)测试高温超导带材的均匀性；然后对通过均匀性测试的高温超导带材两端截取一定的长度，作为取样，并利用“四探针法”(又称电测法，是将引线直接接触于高温超导带材)测试取样部分的临界电流值；然后将电测法所得数据与磁测法所得数据进行比较，以进一步判定高温超导带材的性能，两者相互配合，相互印证，以提高测试的准确性。

但是，虽然磁测法可以对高温超导带材进行连续测试，对其没有破坏性，但是，采用磁测法不与带材直接接触测出的超导带材的临界电流大小存在较大的误差；而电测法虽然通过引线与高温超导带材直接接触进行测试，但是，其测试的带材只能为短样，即不能对长度较长的高温超导带材进行连续测试，而且电测法进行测试时需要焊接电流及高压引线，对带材具有破坏性。随着制备工艺的逐渐成熟，高温超导带材的长度已达千米级，现有装置无法满足高温超导带材的发展需要。

鉴于上述描述，目前采用具有电流引入轮和信号导出轮的杜瓦罐、以及可控直流电源装置对高温超导带材进行测量。将高温超导带材绕设在电流引入轮和信号导出轮上，并通过控制系统控制高温超导带材的运动以实现对高温超导带材的连续分段检测。但是由于电流引入轮和信号导出轮之间的距离是固定不变的，不能调节，这使得该装置只能测试单一条的高温超导带材，而对于具有多段高温超导带材或高温超导带材与金属引线焊接或高温超导带材的均匀性差的情况，即具有焊点或缺陷的带材则存在不能测量的距离，若直接测量很可能烧毁带材。

因此，如何保证被测试带材的安全性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高温超导带材临界电流测试装置，以提高被测试带材的安全性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高温超导带材临界电流测试装置，包括安装在干燥柜内的至少一对电流引入装置和至少一对电压引入装置以及盛放液氮的杜瓦罐，其中，所述电流引入装置的电流值由零逐渐增加到预设值；

还包括：

安装在所述干燥柜内的轨道，所述电流引入装置和所述电压引入装置均可滑动以调节相邻两者之间距离的安装在所述轨道上，且所述电压引入装置设置在所述电流引入装置之间；

安装在所述干燥柜内，用于对高温超导带材进行导向的导向轮。

优选地，上述的高温超导带材临界电流测试装置中，所述轨道为平行于所述导向轮之间的高温超导带材的平板，且所述轨道具有沿所述电流引入装置移动的方向的刻度值。

优选地，上述的高温超导带材临界电流测试装置中，所述电流引入装置为电流引线夹，所述电流引线夹与电流计相连。

优选地，上述的高温超导带材临界电流测试装置中，所述电压引入装置为电压引线夹，所述电压引线夹与电压计相连。

优选地，上述的高温超导带材临界电流测试装置中，所述电流引线夹和所述电压引线夹两者与高温超导带材接触的一端均为可转动的球体。

优选地，上述的高温超导带材临界电流测试装置中，还包括安装在所述导向轮上，用于记录高温超导带材测量结果对应位置的测长传感器。

优选地，上述的高温超导带材临界电流测试装置中，还包括用于驱动所述杜瓦罐沿垂直于所述轨道平面的方向运动，以实现所述高温超导带材浸入所述杜瓦罐的液氮内的传动装置。

优选地，上述的高温超导带材临界电流测试装置中，还包括设置在所述杜瓦罐内，用于检测液氮液面高度的液位传感器，且当所述杜瓦罐内的液氮液位高度到达预设值时，液位传感器发出信号。

优选地，上述的高温超导带材临界电流测试装置中，还包括驱动所述电流引入装置和所述电压引入装置在所述轨道上移动的驱动装置。

优选地，上述的高温超导带材临界电流测试装置中，还包括与所述驱动装置相连，用于控制所述驱动装置启停以实现对所述电流引入装置和所述电压引入装置之间距离的调节的控制器。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种高温超导带材临界电流测试装置，包括安装在干燥柜内的至少一对电流引入装置和至少一对电压引入装置以及盛放液氮的杜瓦罐，其中，上述的电流引入装置的电流值由零逐渐增加到预设值，此外，该测试装置还包括：安装在干燥柜内的轨道，且上述的电流引入装置和电压引入装置均可滑动以调节相邻两者之间距离的安装在轨道上，且电压引入装置设置在电流引入装置之间；安装在干燥柜内，用于对高温超导带材进行导向的导向轮。本申请中通过将电流引入装置和电压引入装置均设置为之间距离可调，在对具有焊点的高温超导带材而言，在测量到焊点位置时，可调节电流和电压引入装置之间的距离，以避免焊点位于两个电流引入装置之间，从而避免了焊点的高电阻而导致带材的临界电流值无法测出。

此外，本申请中的电流引入装置的电流值是由零逐渐增大到预设值，在检测过程中，避免了单一的稳定高电流加在具有焊点的位置或加在均匀性变化幅度较大的带材上无法测出带材的临界电流值。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的高温超导带材临界电流测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的高温超导带材临界电流测试装置的局部视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种高温超导带材临界电流测试装置，以提高被测试带材的准确性及安全性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明公开了一种高温超导带材临界电流测试装置，包括安装在干燥柜1内的至少一对电流引入装置2和至少一对电压引入装置3以及用于盛放液氮的杜瓦罐4，其中，上述的电流引入装置2的电流值由零逐渐增加到预设值，具体地，将电流引入装置2和电压引入装置3均设置一对，即有两个电流引入装置2和两个电压引入装置3。此外，该测试装置还包括：安装在干燥柜1内的轨道7，且上述的电流引入装2置和电压引入装置3均可滑动安装在轨道7上，在滑动过程中实现可对电流引入装置2和电压引入装置3之间距离的调节，具体地，电压引入装置3设置在电流引入装置2之间；还包括安装在干燥柜1内，用于对高温超导带材进行导向的导向轮6。

本申请中通过将电流引入装置2和电压引入装置3均设置为之间距离可调的结构，在对具有焊点的高温超导带材而言，在测量到焊点位置时，可调节电流引入装置2之间的距离，以防止出现焊点位于两个电流引入装置2之间，而出现电阻产热的问题，从而避免了焊点出现高电阻而导致带材的临界电流值无法测出。

此外，本申请中的电流引入装置2的电流值是由零逐渐增大到预设值，在检测过程中，避免了单一的稳定高电流加在具有焊点的位置或加在均匀性变化幅度较大的带材上则也无法测出带材的临界电流值。

具体的实施例中，上述的轨道7为平行于导向轮6之间的高温超导带材的平板，并且该轨道7具有沿电流引入装置2移动的方向的刻度值。本申请中将轨道7设置为平行于绕设在导向轮6之间的高温超导带材，使轨道7与高温超导带材之间的距离各个位置均相同，以保证安装在轨道7上的电流引入装置2和电压引入装置3能够与高温超导带材稳定接触，避免出现接触失效或对高温超导带材的顶接。通过在轨道7上设置沿电流引入装置2移动的方向的刻度值，可方便操作者统计电流引入装置2之间的距离。

优选的实施例中，将电流引入装置2设置为电流引线夹，并将电流引线夹与电流计连接。具体地，电流引线夹的两个连线分别与电流计的正负极相连。通过对电流计显示的数值的监测，实现对高温超导带材临界电流数值的测试。

进一步地，将电压引入装置3设置为电压引线夹，并相应的将电压引线夹与电压计相连，通过增加电压计可时刻监测施加在该高温超导带材上的电压的数值，并在该电压值到达带材承受的压力临界值时(1μV/cm)，相应的，该电流计上显示的电流值为该段高温超导带材临界电流数值。通过导向轮6的传送，电流引线夹在高温超导带材上滑行，以实现对高温超导带材的连续测量。

为了保证电流引线夹和电压引线夹均能够与高温超导带材稳定接触，本申请中便将电流引线夹和电压引线夹两者中与高温超导带材接触的一端均设置为可转动的球体，通过球体的转动可实现在高温超导带材传输过程中，电流引线夹和电压引线夹均与高温超导带材滚动摩擦接触，避免了滑动摩擦对高温超导带材的磨损。由于球体结构没有锐角，因此可进一步降低对高温超导带材的磨损，同时保证接触的稳定性。

进一步的实施例中，该高温超导带材临界电流测试装置还包括安装在上述导向轮6上，并用于记录高温超导带材测量结果对应位置的测长传感器，即通过该测长传感器记录两个电压引线夹持续检测的带材的长度，实现对高温超导带材分段连续检测。具体地，该测长传感器通过检测高温超导带材上设置有标记的位置之间的长度。在实际中，可根据不同的需要设定该段距离的长度。

上述技术方案的基础上，本申请中的高温超导带材临界电流测试装置还包括用于驱动上述杜瓦罐4沿垂直于轨道7平面的方向运动的传动装置，通过该传动装置的驱动可以实现高温超导带材浸入杜瓦罐4的液氮内或脱离杜瓦罐4。由于对高温超导带材临界电流测试的实施环境需要在液氮内完成，而在该装置不工作时将需要将导向轮6从杜瓦罐内取出，以提高该导向轮6的使用寿命。鉴于上述目的，同时为了降低操作者的劳动强度，相应的设置了传动装置，以实现对杜瓦罐4位置的机械化调节。在实际中，还可将传动装置与导向轮6相连，以通过驱动装置实现导向轮6与杜瓦罐4相对位置的调节。

在另一具体实施例中该高温超导带材临界电流测试装置还包括设置在杜瓦罐4内，用于检测液氮液面高度的液位传感器，并且在杜瓦罐4内的液氮液位高度到达预设值时，该液位传感器发出信号，以提醒操作者液氮填充完成，以避免浪费。

为了进一步优化上述技术方案，以降低操作者的劳动强度，该高温超导带材临界电流测试装置还包括驱动上述电流引入装置2和电压引入装置3在轨道7上移动的驱动装置。在需要对电流引入装置2之间距离和电压引入装置3之间距离进行调节时，操作者可通过人工进行调节，但是会增加操作者的劳动强度，在较为优选的实施例中，操作者可通过与电流引入装置2和电压引入装置3相连的驱动装置进行调节。具体地，每个电流引入装置2和每个电压引入装置3分别对应一个驱动装置，以便于对不同的电流引入装置2和电压引入装置3进行调节。

更进一步的实施例中，该高温超导带材临界电流测试装置还包括与上述驱动装置相连，用于控制驱动装置启停以实现对电流引入装置2和电压引入装置3之间距离调节的控制器9。操作者可根据需要通过控制器9控制驱动装置的启停，实现对电流引入装置2和电压引入装置3的自动化调节。

通过上述设置操作过程为：首先，高温超导带材处于待测试状态，上述的电流引线夹和电压引线夹闭合，由控制器9控制测量距离(电流引线之间距离以及电压引线之间距离)；然后，在控制器9中设置扫描电流值及电压值，通电测量，数据即时保存在该控制器9中；最后，测量完成后，高温超导带材移动(移动距离已通过控制器设定，但是可根据高温超导带材的长度进行更改)，然后通电、记录数据，重复动作。

具体地，高温超导带材从放线盘51在一定张力的条件下放出，经过导向轮6，并通过导向轮6处测长传感器记录高温超导带材位置，然后经过干燥柜1内烘干装置8，干燥除湿后，该高温超导带材进入杜瓦罐4，穿过电流引线夹和电压引线夹，之后再通过干燥柜1内的烘干装置8进行干燥除湿，导入收线盘52。电流引线夹和电压引线夹在测试过程中处于液氮液面以下，通过电流引线夹通入逐渐升高的电流，通过测量电压信号的变化来得到高温超导带材的临界电流值，通入的最大电流值由控制器9设置。

为了更优化本申请公开的高温超导带材临界电流测试装置，在干燥柜1内设置的干燥装置8为风切干燥装置，以提供暖风吹扫高温超导带材，除去其表面灰尘和水汽。进一步地，杜瓦罐4内设置有加热装置，以使完成检测后烘干杜瓦罐4内残存液氮和水汽，保护设备。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高温超导带材临界电流测试装置，包括安装在干燥柜(1)内的至少一对电流引入装置(2)和至少一对电压引入装置(3)以及盛放液氮的杜瓦罐(4)，其特征在于，所述电流引入装置(2)的电流值由零逐渐增加到预设值；

还包括：

安装在所述干燥柜(1)内的轨道(7)，所述电流引入装置(2)和所述电压引入装置(3)均可滑动以调节相邻两者之间距离的安装在所述轨道(7)上，且所述电压引入装置(3)设置在所述电流引入装置(2)之间；

安装在所述干燥柜(1)内，用于对高温超导带材进行导向的导向轮(6)。

2.根据权利要求1所述的高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，所述轨道(7)为平行于所述导向轮(6)之间的高温超导带材的平板，且所述轨道(7)具有沿所述电流引入装置(2)移动的方向的刻度值。

3.根据权利要求1所述的高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，所述电流引入装置(2)为电流引线夹，所述电流引线夹与电流计相连。

4.根据权利要求3所述的高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，所述电压引入装置(3)为电压引线夹，所述电压引线夹与电压计相连。

5.根据权利要求4所述的高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，所述电流引线夹和所述电压引线夹两者与高温超导带材接触的一端均为可转动的球体。

6.根据权利要求1所述的高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，还包括安装在所述导向轮(6)上，用于记录高温超导带材测量结果对应位置的测长传感器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，还包括用于驱动所述杜瓦罐(4)沿垂直于所述轨道(7)平面的方向运动，以实现所述高温超导带材浸入所述杜瓦罐(4)的液氮内的传动装置。

8.根据权利要求7所述的高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，还包括设置在所述杜瓦罐(4)内，用于检测液氮液面高度的液位传感器，且当所述杜瓦罐(4)内的液氮液位高度到达预设值时，液位传感器发出信号。

9.根据权利要求7所述的高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，还包括驱动所述电流引入装置(2)和所述电压引入装置(3)在所述轨道(7)上移动的驱动装置。

10.根据权利要求9所述的高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，还包括与所述驱动装置相连，用于控制所述驱动装置启停以实现对所述电流引入装置(2)和所述电压引入装置(3)之间距离的调节的控制器(9)。