CN105510746A - 一种高温超导带材性能测试装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种高温超导带材性能测试装置及使用方法，包括超导磁体、第一制冷机、第二制冷机、同轴测试引线以及真空密封的壳体，其中，壳体包括壳体本体以及延伸出壳体的第一延伸体和第二延伸体，壳体本体内设置超导磁体；第一延伸体和第二延伸体互相垂直设置，第一延伸体上设置有第一制冷机和抽空阀门；第二延伸体上设置有第二制冷机、低温氦气腔，同轴测试引线设置于低温氦气腔内，且同轴测试引线上设置有加热器。通过低温超导线圈提供中心均匀的磁场，并通过同轴测试引线将待测高温超导带材设置于位于均匀磁场中的低温氦气腔内，通过对磁场与温度的控制，实现对不同磁场和不同温度下超导带材的载流能力测试。
Description
技术领域
本发明涉及低温与超导技术领域，特别是涉及一种高温超导带材性能测试装置及使用方法。
背景技术
超导指某些金属及其合金在温度非常低的情况下，表现出的电阻为零的特性，具备这种特性的材料称为超导材料，用超导材料制作的线材绕制成的线圈称为超导线圈，而超导线圈通电后，则会产生磁场强度非常高的磁场。
与普通的导线不同的是，超导带材有着独特的载流特性，一般来讲，在磁场下，超导带材的载流能力会有一定的衰减，且在磁场中的超导带材与磁力线在不同角度的情况下，其载流能力也各不相同，同时，外界的温度也会对超导带材的载流能力产生一定的影响。
然而，迄今为止，并没有一种可以直接对超导带材在不同磁场和不同温度下进行载流能力测量的装置和方法。
发明内容
本发明实施例中提供了一种高温超导带材性能测试装置及使用方法，以解决现有技术中对超导带材无法同时进行不同磁场不同温度下载流能力测试的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
本发明实施例提供了一种高温超导带材性能测试装置，包括超导磁体、第一制冷机、第二制冷机、同轴测试引线以及真空密封的壳体，其中，壳体包括壳体本体以及延伸出壳体的第一延伸体和第二延伸体，壳体本体内设置超导磁体；第一延伸体和第二延伸体互相垂直设置，第一制冷机设置在第一延伸体上，第一制冷机的冷头穿过第一延伸体、与超导磁体连接，且第一延伸体上还设置有抽空阀门；第二制冷机设置在第二延伸体上；第二延伸体上还设置有低温氦气腔，低温氦气腔穿过第二延伸体、且端部位于超导磁体的中央，低温氦气腔与第二延伸体为活动连接；同轴测试引线设置于低温氦气腔内，且同轴测试引线上设置有加热器。
优选地，超导磁体为两组沿同一水平线方向缠绕、且对称分布于壳体本体内两侧的超导线圈。
优选地，第二制冷机包括一级冷头和二级冷头，且一级冷头和二级冷头分别伸入低温氦气腔内。
优选地，低温氦气腔内的温度为20K-77K。
优选地，同轴测试引线为复合零电阻电流引线。
优选地，氦气腔为实现氦气自动循环的密闭腔室。
优选地，超导磁体中心位置的磁场为均匀磁场。
优选地，壳体为金属壳体。
优选地，壳体本体上还设置有底座。
本发明实施例提供的一种高温超导带材性能测试装置的使用方法，包括以下步骤：通过超导磁体提供中心位置为均匀的磁场；将待测高温超导带材固定于同轴测试引线上，并设置于低温氦气腔内；将低温氦气腔设置于磁场的中心位置；调节低温氦气腔的温度以及与磁场的角度，从而对高温超导带材的性能进行测试。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的高温超导带材性能测试装置及使用方法，通过低温超导线圈提供中心均匀的磁场，并通过同轴测试引线将待测高温超导带材设置于位于均匀磁场中的低温氦气腔内，通过对磁场与温度的控制，从而实现对不同磁场和不同温度下超导带材的载流能力测试。
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，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明实施例提供的一种高温超导带材性能测试装置的结构示意图；
图示说明：
101-第一制冷机，102-超导磁体，103-壳体本体，104-抽空阀门，105-第二制冷机，106-同轴测试引线，107-低温氦气腔，108-底座。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
参见图1，为本发明实施例提供的一种高温超导带材性能测试装置的结构示意图。
如图1所示，本发明实施例提供的高温超导带材性能测试装置，包括超导磁体102、第一制冷机101、第二制冷机105、同轴测试引线106以及真空密封的壳体，其中壳体包括壳体本体103以及从壳体的侧面延伸出的第一延伸体和第二延伸体，壳体本体103可设置为圆柱状，超导磁体102设置于壳体本体103内，超导磁体102为超导材料绕制成的超导线圈，超导线圈设置为两组，两组线圈均沿水平方向缠绕，且对称分布于壳体本体103内的两侧，其产生的磁场的中心位置为均匀磁场。
在壳体本体103的外周延伸出两个延伸体，即第一延伸体和第二延伸体，第一延伸体上设置有第一制冷机101，第一制冷机101的冷头穿过第一延伸体、与超导磁体102连接，用于给超导磁体102降温，保证超导磁体102在低温下工作，产生较高强度的磁场。
第一延伸体上还设置有抽空阀门104，抽空阀门104与外界抽空系统(如机械泵、分子泵、离子泵等)连接，用于对壳体内的系统抽真空，保证壳体内工作环境下处于高真空状态。
第二延伸体和第一延伸体为垂直设置，第二延伸体上设置有低温氦气腔107，低温氦气腔107穿过第二延伸体，端部位于超导磁体102中央位置，且低温氦气腔107与第二延伸体为活动连接，其可进行360度旋转，从而使得该装置可以测量与磁场不同角度下的性质。
低温氦气腔107内设置有同轴测试引线106，同轴测试引线106为复合零电阻电流引线，采用复合结构以实现电流的低电阻循环运行。
同轴测试引线106上还设置有加热器，加热器可以对同轴测试引线106进行加热控温。
第二延伸体上还设置有第二制冷机105，第二制冷机105包括一级冷头和二级冷头，一级冷头和二级冷头均用于对低温氦气腔107内的氦气进行冷却控温。
通过加热器113和第二制冷机105的作用，低温氦气腔107内的温度可控制在20K-77K范围内变化，以便测量不同温度下材料的特性。
低温氦气腔107通过氦气通道与外界氦气罐相连接，可以实现氦气的自动循环。
氦气罐内的氦气通过氦气通道分别经过第二制冷机105的一级冷头和二级冷头降温后到达低温氦气腔107，从而对同轴测试引线106和设置于同轴测试引线106上的高温超导带材进行冷却降温，同时，加热器根据设定温度对低温氦气腔进行加热，从而使得低温氦气腔107内的温度可进行20K-77K不同温度的控温调节。
在测量高温超导带材的性能时，需要通过超导磁体来提供一个中心位置为均匀的磁场，并将待测高温超导带材固定于同轴测试引线106的端部，通过同轴测试引线106的牵引，将高温超导带材引入低温氦气腔107内，同时，将低温氦气腔107设置于磁场的中心位置，即均匀磁场内，旋转低温氦气腔107与磁场的角度至合适位置、并调节低温氦气腔的温度，即可测量高温超导带材在不同磁场条件、不同温度的载流能力。
结合不同磁场与不同温度的调节，本发明提供的高温超导带材性能测试装置及使用方法，通过低温超导线圈提供中心均匀的磁场，并通过同轴测试引线将待测高温超导带材设置于位于均匀磁场中的低温氦气腔内，通过对磁场与温度的控制，从而实现对不同磁场和不同温度下超导带材的载流能力测试。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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性能测试装置，其特征在于，包括超导磁体(102)、第一制冷机(101)、第二制冷机(105)、同轴测试引线(106)以及真空密封的壳体，其中：
所述壳体包括壳体本体(103)以及延伸出所述壳体本体(103)的第一延伸体和第二延伸体，所述壳体本体(103)内设置所述超导磁体(102)；
所述第一延伸体和第二延伸体垂直设置，所述第一制冷机(101)设置在所述第一延伸体上，所述第一制冷机(101)的冷头穿过所述第一延伸体、与所述超导磁体(102)连接，所述第一延伸体上还设置有抽空阀门(104)；
所述第二制冷机(105)设置在所述第二延伸体上；
所述第二延伸体上还设置有低温氦气腔(107)，所述低温氦气腔(107)穿过所述第二延伸体、且端部位于所述超导磁体(102)中央，所述低温氦气腔(107)与所述第二延伸体为活动连接；所述同轴测试引线(106)设置于所述低温氦气腔(107)内，所述同轴测试引线(106)上设置有加热器。
2.根据权利要求1所述的高温超导带材性能测试装置，其特征在于，所述超导磁体(102)为两组沿同一水平线方向缠绕、且对称分布于所述壳体本体(103)内两侧的超导线圈。
3.根据权利要求1所述的高温超导带材性能测试装置，其特征在于，所述第二制冷机(105)包括一级冷头和二级冷头，所述一级冷头和二级冷头分别伸入所述低温氦气腔(107)内。
4.根据权利要求1所述的高温超导带材性能测试装置，其特征在于，所述低温氦气腔(107)内温度为20K-77K。
5.根据权利要求1所述的高温超导带材性能测试装置，其特征在于，所述同轴测试引线(106)为复合零电阻电流引线。
6.根据权利要求1所述的高温超导带材性能测试装置，其特征在于，所述低温氦气腔(107)为实现氦气自动循环的密闭腔室。
7.根据权利要求1所述的高温超导带材性能测试装置，其特征在于，所述超导磁体(102)中心位置的磁场为均匀磁场。
8.根据权利要求1所述的高温超导带材性能测试装置，其特征在于，所述壳体为金属壳体。
9.根据权利要求1所述的高温超导带材性能测试装置，其特征在于，所述壳体本体(103)上还设置有底座(108)。
10.一种高温超导带材性能测试装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过超导磁体提供中心位置为均匀的磁场；
将待测高温超导带材固定于同轴测试引线上，并设置于低温氦气腔内；
将所述低温氦气腔设置于所述磁场的中心位置；
调节所述低温氦气腔的温度以及与所述磁场的角度，从而对所述高温超导带材的性能进行测试。
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