CN108490066A - 超导电缆局部缺陷的连续无损检测装置 - Google Patents

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羊新胜
李建刚
陈炜
赵勇
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Abstract

本发明公开了一种超导电缆局部缺陷的连续无损检测装置，其特征在于：杜瓦的左上方和右上方分别安装放线轮和收线轮，放线轮的轴与阻尼器相连，收线轮的轴与步进电机相连；杜瓦内从左往右依次安装有导轮一，励磁线圈，磁场检测器，导轮二；所述的磁场检测器为为前、后、上、下四排霍尔传感器构成的方形霍尔传感器阵列；放线轮上的超导电缆伸出后，先绕过导轮一、再依次穿过励磁线圈、磁场检测器的中心，随后绕过导轮二、最后缠绕于收线轮上。该装置能够连续无损地检测出超导电缆的局部缺陷，从而为超导电缆的绞缆工艺的制定及超导电缆的使用维护，提供可靠的测试数据，进而保证超导磁体的性能和可靠性。

Description

超导电缆局部缺陷的连续无损检测装置
技术领域
本发明涉及一种超导电缆的检测装置。
背景技术
大型超导磁体能在大空间内提供强大磁场而几乎不消耗电能，在高能离子加速器、核聚变、磁流体发电等领域得到了广泛的应用。超导磁体主要采用管内电缆导体(Cable-in-Conduit Conductor,CICC)绕制构成。管内电缆导体又是由超导股线多级扭绞形成的超导电缆、中心冷却孔以及外套管组成。其中，超导电缆的性能直接决定了制备的磁体是否能正常运行以及超导磁体产生的磁场强弱。超导电缆在扭绞过程中，超导股线可能受到不同程度的应力作用，会使超导电缆发生局部缺陷，在该局部的性能发生退化(临界电流降低)。因此，有必要对超导电缆的性能进行无损检测，以便得出扭绞工艺条件与超导电缆的局部缺陷的关系，从而为超导电缆的绞缆工艺的制定，提供可靠的实验数据。同时，在超导电缆的使用维护过程中也需要进行局部缺陷的无损检测，以便确定制备的超导电缆是否合格，进而保证实验超导电缆的设备的性能。
现有的超导性能无损检测装置，是先对单根的超导带材或单根的超导线材进行磁化，再使超导带材或超导线材从霍尔传感器的一侧通过，由霍尔传感器连续测量超导带材或超导线材经过霍尔传感器处的剩余磁场，得到均匀或基本均匀的超导带材或超导线材的剩余磁场轴向分布，进而获得单根的超导带材或超导线材的临界电流的轴向分布，当轴向分布出现明显的下陷即某处的临界电流明显偏低时，可判定超导带材或超导线材在该处发生局部缺陷，其性能退化。其测量效率高，空间分辨率高。而超导电缆，由于其是超导股线多级扭绞形成，超导电缆在连续经过旁边的霍尔传感器时，其最靠近的超导部分截面并不相同，而是一个连续扭转(旋转)变化的非圆形；因此，霍尔传感器连续测得的剩余磁场并不均匀，而会产生很大的起伏变化；从而会掩盖局部缺陷产生的剩余磁场变化，而不能检测出超导电缆的局部缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种超导电缆的局部缺陷连续无损检测装置，该装置能够连续无损地检测出超导电缆的局部缺陷，从而为超导电缆的绞缆工艺的制定及超导电缆的使用维护，提供可靠的测试数据，进而保证超导磁体的性能和可靠性。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种超导电缆局部缺陷的连续无损检测装置，其特征在于：
杜瓦的左上方和右上方分别安装放线轮和收线轮，放线轮的轴与阻尼器相连，收线轮的轴与步进电机相连；
杜瓦内从左往右依次安装有导轮一，励磁线圈，磁场检测器，导轮二；所述的磁场检测器为为前、后、上、下四排霍尔传感器构成的方形霍尔传感器阵列；
放线轮上的超导电缆伸出后，先绕过导轮一、再依次穿过励磁线圈、磁场检测器的中心，随后绕过导轮二、最后缠绕于收线轮上。
本发明的工作过程和原理如下：
在步进电机的驱动作用下，放线轮上的超导电缆经过导轮一后，从左往右移动，随后经过励磁线圈处的超导电缆被励磁线圈的磁场磁化，并在离开后产生剩余磁场，带剩余磁场的超导电缆穿过方形霍尔传感器阵列的中心，再从杜瓦的检测出口穿出。
带剩余磁场的超导电缆连续不断穿过方形霍尔阵列中心时，方形霍尔阵列中前、后、上、下的霍尔传感器感应、检测出各自所在位置的磁场强度；数据采集控制装置将超导电缆四周各个方向的霍尔传感器测出的磁场强度求和，得到超导电缆磁场强度全向总和值，超导电缆的磁场强度全向值消除了单一方向的霍尔传感器测得的剩余磁场的起伏变化，也即连续测得的磁场强度全向值均匀或基本均匀，进而获得均匀或基本均匀的超导电缆的临界电流的轴向分布，而当轴向分布出现明显的下陷即某处的临界电流明显偏低，可判定超导电缆在该处发生局部缺陷，其性能退化。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的磁场检测器为前、后、上、下四排霍尔传感器构成的方形霍尔传感器阵列，检测时超导电缆连续不断穿过方形霍尔阵列的中心，将超导电缆四周各个方向的霍尔传感器测出的磁场强度求和得到磁场强度全向总和值；进而消除、避免了单一方向霍尔传感器测得的剩余磁场的起伏变化对局部缺陷产生的剩余磁场变化的掩盖；能有效准确地检测出超导电缆的局部缺陷。从而为超导电缆的绞缆、挤压成型工艺的抗局部缺陷设计、制备和超导电缆的使用、维护，提供可靠的测试数据；进而保证超导磁体的性能和可靠性。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方法
实施例
图1示出，本发明的一种具体实施方式是，一种超导电缆局部缺陷的连续无损检测装置，其特征在于：
杜瓦3的左上方和右上方分别安装放线轮1和收线轮9，放线轮1的轴与阻尼器2相连，收线轮9的轴与步进电机相连；
杜瓦3内从左往右依次安装有导轮一4，励磁线圈5，磁场检测器6，导轮二7；所述的磁场检测器6为为前、后、上、下四排霍尔传感器构成的方形霍尔传感器阵列；
放线轮1上的超导电缆8伸出后，先绕过导轮一4、再依次穿过励磁线圈5、磁场检测器6的中心，随后绕过导轮二7、最后缠绕于收线轮9上。

Claims (1)

1.一种超导电缆局部缺陷的连续无损检测装置，其特征在于：
杜瓦(3)的左上方和右上方分别安装放线轮(1)和收线轮(9)，放线轮(1)的轴与阻尼器(2)相连，收线轮(9)的轴与步进电机相连；
杜瓦(3)内从左往右依次安装有导轮一(4)，励磁线圈(5)，磁场检测器(6)，导轮二(7)；所述的磁场检测器(6)为为前、后、上、下四排霍尔传感器构成的方形霍尔传感器阵列；
放线轮(1)上的超导电缆(8)伸出后，先绕过导轮一(4)、再依次穿过励磁线圈(5)、磁场检测器(6)的中心，随后绕过导轮二(7)、最后缠绕于收线轮(9)上。
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