CN109143127A - 超导带材磁场特性测量装置 - Google Patents

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王邦柱
戴少涛
马韬
胡磊
张腾
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    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
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Abstract

本发明公开了一种超导带材磁场特性测量装置，属于超导带材性能测量装置技术领域，包括背景磁场发生装置，用于产生测量所述超导带材磁场特性的背景磁场；固定装置，用于将超导带材沿垂直于所述背景磁场的磁场方向固定于所述背景磁场中；旋转驱动机构，与所述固定装置连接，用于驱动所述固定装置带动所述超导带材在所述背景磁场中旋转。本发明通过伺服步进电机驱动超导带材在背景磁场中旋转，使超导带材与北背景磁场形成不同的角度，从而精确测量不同各向异性的超导带材提供高精度的磁场特性测量条件，结构简单，操作方便。

Description

超导带材磁场特性测量装置
技术领域
本发明涉及超导带材性能测量装置技术领域，具体涉及一种自动化高精度超导带材磁场特性测量装置。
背景技术
超导材料具有零电阻特性、完全抗磁性、临界值下的电阻快速转变特性等独特性质，具有广阔的应用价值。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磁体、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。
超导体的超导态仅存在于由临界电流、临界磁场和临界温度围成的相平面内。对于超导磁体等应用，超导体的外磁场对超导体的超导状态影响极大，是超导磁体设计的关键约束因素。特别是对于超导带材，由于其强烈的各相磁场异性，对其进行高精度的磁场性能测量就更为重要了。
现有用于测试超导带材磁场性能的装置大多是手动操作的，在测量不同磁场角度下的带材性能的时候，测量误差较大，不能真实的反应超导带材的磁场特性。这种现状对以超导带材的磁场特性为基准的超导磁体设计研发增加了复杂性和不确定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以精确测量各向异性超导带材在背景磁场不同角度下的磁场性能的超导带材磁场性能测量装置，以解决上述背景技术中存在的在测量不同磁场角度下的带材性能的时候，测量误差较大，不能真实的反应超导带材的磁场特性的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
本发明提供的一种超导带材磁场特性测量装置，包括：
背景磁场发生装置，用于产生测量所述超导带材磁场特性的背景磁场；
固定装置，用于将超导带材沿垂直于所述背景磁场的磁场方向固定于所述背景磁场中；
旋转驱动机构，与所述固定装置连接，用于驱动所述固定装置带动所述超导带材在所述背景磁场中旋转。
进一步的，所述背景磁场发生装置包括对称布置于一低温容器内部的两个相互对应的永磁体；所述低温容器的顶部可拆卸的设有顶盖；
所述旋转驱动机构包括设于所述顶盖上的伺服步进电机，所述顶盖的中部设有供所述伺服步进电机的旋转轴穿过的通孔；
所述固定装置包括一连接杆，所述连接杆的上端与所述伺服步进电机的旋转轴连接，所述连接杆的下端固定所述超导带材。
进一步的，所述低温容器为圆柱型容器或方形容器。
进一步的，所述顶盖的形状与所述低温容器的形状相对应。
进一步的，所述低温容器的侧壁为双层绝热结构，所述双层绝热结构包括有内胆、外胆以及内胆和外胆之间的绝热层。
进一步的，所述绝热层为真空绝热或由隔热材料制成。
进一步的，所述内胆和所述外胆均由无磁不锈钢材料或玻璃钢材料制成。
优选的，所述连接杆的下端设有超导带材夹具，所述超导带材夹具包括两个夹块和用于拧紧两个夹块的螺栓。
优选的，所述连接杆的下端为长方形板状结构，长方形板状结构上设有螺栓孔，通过螺栓与螺栓孔的配合将超导带材固定在所述长方形板状结构上。
进一步的，所述顶盖的周边通过螺栓与所述低温容器的上沿可拆卸连接。
本发明有益效果：通过伺服步进电机驱动超导带材在背景磁场中旋转，使超导带材与北背景磁场形成不同的角度，从而精确测量不同各向异性的超导带材提供高精度的磁场特性测量条件，结构简单，操作方便。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例所述的超导带材磁场特性测量装置纵向剖视结构图。
图2为本发明实施例所述的超导带材磁场特性测量装置的连接杆结构图。
图3为本发明实施例所述的超导带材磁场特性测量装置的连接杆结构图。
图4为本发明实施例所述的超导带材磁场特性测量装置工作原理图。
其中：1-低温容器；2-永磁体；3-顶盖；4-伺服步进电机；5-旋转轴；6-连接杆；7-内胆；8-外胆；9-绝热层；10-夹块；11-螺栓；12-长方形板状结构；13-超导带材。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接，使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
实施例
本发明实施例提供一种超导带材磁场特性测量装置，包括：
背景磁场发生装置，用于产生测量所述超导带材磁场特性的背景磁场；
固定装置，用于将超导带材沿垂直于所述背景磁场的磁场方向固定于所述背景磁场中；
旋转驱动机构，与所述固定装置连接，用于驱动所述固定装置带动所述超导带材在所述背景磁场中旋转。
如图1所示，在本发明的一个具体实施例中，所述背景磁场发生装置包括对称布置于一低温容器1内部的两个相互对应的永磁体2；所述低温容器1的顶部可拆卸的设有顶盖3；
所述旋转驱动机构包括设于所述顶盖3上的伺服步进电机4，所述顶盖3的中部设有供所述伺服步进电机4的旋转轴5穿过的通孔；
所述固定装置包括一连接杆6，所述连接杆6的上端与所述伺服步进电机4的旋转轴5连接，所述连接杆6的下端固定所述超导带材。
在本发明的一个具体实施例中，所述低温容器1为圆柱型容器或方形容器。
在实际应用中，上述低温容器1的形状并不受上述形状的限制，本领域技术人员可根据具体情况设置上述低温容器1的形状，只要便于永磁体在其内部对称设置产生背景磁场B即可，所述顶盖3的形状与所述低温容器的形状相对应。
所述低温容器1的侧壁为双层绝热结构，所述双层绝热结构包括有内胆7、外胆8以及内胆7和外胆8之间的绝热层9。
所述绝热层9为真空绝热或由隔热材料制成。
所述内胆7和所述外胆8均由无磁不锈钢材料或玻璃钢材料制成。
如图2所示，在本发明的一个具体实施例中，所述连接杆6的下端设有超导带材夹具，所述超导带材夹具包括两个夹块10和用于拧紧两个夹块的螺栓11。
如图3所示，在本发明的一个具体实施例中，所述连接杆6也可以为，在下端为长方形板状结构12，长方形板状结构12上设有螺栓孔，通过螺栓与螺栓孔的配合将超导带材固定在所述长方形板状结构12上。
在本发明的一个具体实施例中，所述顶盖3的周边通过螺栓与所述低温容器的上沿可拆卸连接。
如图4所示，本装置在具体使用时，永磁体产生横向磁场B，超导带材13垂直于横向磁场B，伺服步进电机的高精度可控旋转运动通过旋转轴带动超导带材固定装置产生同步的轴向转动，横向磁场的均匀部分至少超过超导带材的长度。通过旋转超导带材，可以改变其与背景横向磁场B的相对角度θ，通过伺服步进电机的高精度角度旋转控制，可以精确测量各向异性超导带材在背景磁场不同角度下的磁场性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超导带材磁场特性测量装置，其特征在于，包括：
背景磁场发生装置，用于产生测量所述超导带材磁场特性的背景磁场；
固定装置，用于将超导带材沿垂直于所述背景磁场的磁场方向固定于所述背景磁场中；
旋转驱动机构，与所述固定装置连接，用于驱动所述固定装置带动所述超导带材在所述背景磁场中旋转。
2.根据权利要求1所述的超导带材磁场特性测量装置，其特征在于：
所述背景磁场发生装置包括对称布置于一低温容器(1)内部的两个相互对应的永磁体(2)；所述低温容器(1)的顶部可拆卸的设有顶盖(3)；
所述旋转驱动机构包括设于所述顶盖(3)上的伺服步进电机(4)，所述顶盖(3)的中部设有供所述伺服步进电机(4)的旋转轴(5)穿过的通孔；
所述固定装置包括一连接杆(6)，所述连接杆(6)的上端与所述伺服步进电机(4)的旋转轴(5)连接，所述连接杆(6)的下端固定所述超导带材。
3.根据权利要求2所述的超导带材磁场特性测量装置，其特征在于：
所述低温容器(1)为圆柱型容器或方形容器。
4.根据权利要求3所述的超导带材磁场特性测量装置，其特征在于：
所述顶盖(3)的形状与所述低温容器的形状相对应。
5.根据权利要求4所述的超导带材磁场特性测量装置，其特征在于：
所述低温容器(1)的侧壁为双层绝热结构，所述双层绝热结构包括有内胆(7)、外胆(8)以及内胆(7)和外胆(8)之间的绝热层(9)。
6.根据权利要求5所述的超导带材磁场特性测量装置，其特征在于：所述绝热层(9)为真空绝热或由隔热材料制成。
7.根据权利要求5所述的超导带材磁场特性测量装置，其特征在于：所述内胆(7)和所述外胆(8)均由无磁不锈钢材料或玻璃钢材料制成。
8.根据权利要求2所述的超导带材磁场特性测量装置，其特征在于：所述连接杆(6)的下端设有超导带材夹具，所述超导带材夹具包括两个夹块(10)和用于拧紧两个夹块的螺栓(11)。
9.根据权利要求2所述的超导带材磁场特性测量装置，其特征在于：所述连接杆(6)的下端为长方形板状结构(12)，长方形板状结构(12)上设有螺栓孔，通过螺栓与螺栓孔的配合将超导带材固定在所述长方形板状结构(12)上。
10.根据权利要求2所述的超导带材磁场特性测量装置，其特征在于：所述顶盖(3)的周边通过螺栓与所述低温容器的上沿可拆卸连接。
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