CN109786062A - 一种新型可自检高温超导线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明公开属于超导电工技术领域的一种新型可自检高温超导线圈，所述可自检高温超导线圈是由高温超导导线绕制成的线圈，并在高温超导线圈表面附着有绝缘层或者有并绕的强化层；在高温超导导线表面附着反射层，热敏光学层附在反射层外面；检测光信号在经过热敏光学层‑反射层‑热敏光学层作用后产生干涉条纹图样、光强、光谱分布的变化，由此判断出该超导线圈是否存在缺陷以及缺陷的位置，实现高温超导线圈缺陷位置的自检。

Description

一种新型可自检高温超导线圈
技术领域
本发明属于超导电工技术领域，特别涉及一种新型可自检高温超导线圈。
背景技术
超导材料因其无阻高电流密度的特性可广泛应用于大型电力设备，随着绿色节能环保产业的不断兴起，随着超导带材性能、产量以及稳定性的不断提高，普遍认为即将迎来高温超导材料的大规模应用。在大多数超导电力装备当中，高温超导导线都是以线圈的形式存在的，线圈是超导电工器件的基本单元，其质量也直接决定了电工器件的质量。高温超导材料是一种陶瓷材料，由于带材本身的机械特性，很容易在生产和使用过程中引入缺陷，因此有必要对线圈生产的全部流程进行质量监控。目前已有成熟的对带材检测的系统。而在带材绕制成线圈的过程，存在诸多不确定因素，很可能在线圈制备过程中引入各种缺陷，目前对高温超导线圈质量进行无损检测的唯一方法是对线圈整体测量伏安特性，但这种方法并不能对线圈局部缺陷的位置和程度形成有效检测，而高温超导线圈的局部缺陷往往是引起高温超导器件严重故障，甚至烧毁的重要因素，因此有必要研究一种能够进行局部缺陷和热稳定性检测的高温超导线圈。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述可自检高温超导线圈是由高温超导导线绕制成线圈；在高温超导导线表面附着反射层，热敏光学涂层附在反射层外面；检测光信号在经过热敏光学层-反射层-热敏光学层作用后产生干涉条纹图样、光强、光谱分布的变化，由此判断出该超导线圈是否存在缺陷以及缺陷的位置，实现高温超导线圈缺陷位置的自检。
所述高温超导导线为BSCCO或者YBCO高温超导导线，或者转变温度高于40K的超导导线。
所述高温超导线圈表面附着有绝缘层或者有并绕的强化层。
所述反射层是高反射率涂层，具体是超导带材表面的金属层(银胶)或者绝缘层。
所述热敏光学层是附着在反射层外面的折射率热敏光学层、散射率热敏光学层、反射率热敏光学层或者热敏光栅层。
所述折射率热敏光学层所用的材料包括各项同性的晶体材料或者各项异性的晶体材料，或暂时双折射材料，其暂时双折射材料为环氧树脂、光热敏折射率玻璃。
所述热敏光学层所用的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯或其共聚物。(环氧树脂)
所述热敏光栅层为离散分布在线圈表面或连续的分布在整个线圈表面。
所述热敏荧光层所用的材料为三(3-三氟乙酰樟脑)合铕或为荧光强度随温度变化的材料；该热敏荧光层附着在导线表面或附着在线圈表面。
所述光信号由激光光源、Led光源或者白光光源发出；经过凸透镜、凹透镜、棱镜或者偏振片后产生作用。
所述光信号在经过热敏光学层-反射层-热敏光学层作用后由光谱仪或者照相机进行检测分析。
所述超导线圈在检测时由线圈励磁电源进行激励。
所述超导线圈在检测时由恒温平台进行制冷。
本发明的有益效果是提供的新型可自检高温超导线圈根据检测光信号在经过热敏光学层-反射层-热敏光学层作用后的干涉条纹图样、光强、光谱分布等变化，判断所述供超导线圈是否存在缺陷以及缺陷的位置，实现了所述高温超导线圈缺陷位置的自检。
附图说明
图1为自检高温超导线圈的结构及检测系统示意图。
图2为在线圈的上方没有放置光学透镜检测系统示意图。
图3为热敏反射光栅膜直接粘贴在超导线圈表面的检测系统示意图。
图4为热敏光学层为热敏荧光层，直接粘贴在超导线圈表面的检测系统示意图。
具体实施方式
本发明提供一种新型可自检高温超导线圈，下面结合附图与实施例对本发明予以进一步说明。
实施例1
图1所示为自检高温超导线圈的结构及检测系统示意图，其中可自检高温超导线圈是由高温超导导线1绕制成的线圈；该线圈为80匝YBCO高温超导饼状线圈，该线圈内半径为0.2m,外半径为0.3m，总计用线量628m；放在恒温平台4上，通过接触方式为线圈制冷；线圈的电流引线5与外部电源连接，通过外接电源为线圈励磁；在高温超导导线1表面附着反射层2，折射率热敏光学涂层3附在反射层2外面；包括超导导线1，其中反射层2采用银胶作为金属涂层；热敏光学层3采用环氧树脂；在线圈的上方放置光学透镜6；光学透镜6上方两侧分别固定光源7和照相装备8，组成自检高温超导线圈的的检测系统。
检测时，光源7将光信号通过光学透镜6作用在线圈上；照相装置8对着光学透镜6，待测检测时候，恒温平台4冷却超导导线1、反射层2和热敏光学层3至70K，利用检测光源7发出的光经过偏振片6，热敏光学层3以及反射层2进行一次或多次作用后产生光信号；此时通过电流引线5为超导导线1励磁，同时利用照相装备8观测线圈通以不同电流下绕组表面发热状况，如果线圈内部存在缺陷则会发热，会改变热敏光学层3以及反射层2的双折射率，从而改变照相设备8检测到的干涉条纹图样。根据干涉条纹图样改变情况可定量判定线圈在不同的通电电流情况下的热稳定性和缺陷位置及程度。由此实现高温超导线圈的自检。
实施例2
如图2所示。与实施例1不同的是在线圈的上方没有放置光学透镜6；另外热敏光学层3的材质改用聚甲基丙烯酸甲酯或其共聚物，或采用该两种透明聚合物的单体进行共聚或采用分段聚合的方式制备的光散射材料。检测时候，恒温平台4冷却超导导线1、反射层2和热敏光学层3至70K，利用照相装备8检测光源8发出的光经过热敏光学层3散射形成的散射光或反射光；此时外部电源通过电流引线5为超导导线1励磁，同时利用照相装备8观测线圈通以不同电流下绕组表面发热状况，如果线圈内部存在缺陷则会发热，会改变热敏光学层9的散射率或反射率，从而改变照相设备8检测到的图像光强分布。根据图像光强分布改变情况可定量判定线圈在通以不同电流情况下的热稳定性和缺陷位置及程度。
实施例3
如图3所示。与实施例1、2不同的是，本实施例中热敏光学层为热敏反射光栅膜12，直接粘贴在超导线圈的表面。检测时候，恒温平台4冷却超导导线1和热敏反射光栅膜12至70K，利用光谱分析装备13检测激光光源14发出的光经过热敏光栅膜12的衍射和反射光。此时通过电流引线5为超导导线1励磁，同时利用光谱分析装备13观测线圈通以不同电流下绕组表面发热状况，如果线圈内部存在缺陷则会发热，会改变热敏光栅膜12的中心波长，从而改变光谱分析装备13检测到的光谱分布。根据光谱改变情况可定量判定线圈在不同通流情况下的热稳定性和缺陷位置及程度。
实施例4
如图4所示。与实施例2不同的是，本实施例中热敏光学层为热敏荧光层13，采用的材料为三(3-三氟乙酰樟脑)合铕，直接粘贴在超导线圈的表面。检测时候，恒温平台4冷却超导导线1和热敏荧光层13至70K，利用高速照相机8检测Led光源7发出的光经过热敏荧光层13吸收后激发出的光信号；此时通过电流引线5为超导导线1励磁，同时利用高速照相机8观测线圈通以不同电流下绕组表面发热状况，如果线圈内部存在缺陷则会发热，会改变热敏荧光层13的激发光强，从而改变高速照相机8检测到的光信号强度。根据光强改变情况可定量判定线圈在通以不同电流下的热稳定性和缺陷位置及程度。
上系统还包括接触制冷恒温平台，所述接触制冷恒温平台设置于所述待测超导线圈中未设置检测装置的一个表面上。但实际使用时候，也可以采用液氮，冷氮气，液氦，冷氦气等冷媒制冷，这都属于冷却超导磁体的常用方法，不在实施例中赘述。

Claims (12)

1.一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述可自检高温超导线圈是由高温超导导线绕制成的线圈，并在高温超导线圈表面附着有绝缘层或者有并绕的强化层；在高温超导导线表面附着反射层，热敏光学层附在反射层外面；
检测光信号在经过热敏光学层-反射层-热敏光学层作用后产生干涉条纹图样、光强、光谱分布的变化，由此判断出该超导线圈是否存在缺陷以及缺陷的位置，实现高温超导线圈缺陷位置的自检。
2.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述高温超导导线为BSCCO或者YBCO高温超导导线，或者转变温度高于40K的超导导线。
3.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述高温超导导线为BSCCO或者YBCO高温超导导线，或者转变温度高于40K的超导导线。
4.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述反射层是高反射率涂层，具体是超导带材表面的金属涂层为银胶，或者绝缘层。
5.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述热敏光学层是附着在反射层外面的折射率热敏光学层、散射率热敏光学层、反射率热敏光学层或者热敏光栅层。
6.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述折射率热敏光学层所用的材料包括各项同性的晶体材料或者各项异性的晶体材料，或暂时双折射材料，其暂时双折射材料为环氧树脂、光热敏折射率玻璃。
7.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述热敏光学层所用的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯或其共聚物。
8.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述热敏光栅层为离散分布在线圈表面或连续的分布在整个线圈表面。
9.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述热敏荧光层所用的材料为三(3-三氟乙酰樟脑)合铕或为荧光强度随温度变化的材料；该热敏荧光层附着在导线表面或附着在线圈表面。
10.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述光信号由激光光源、Led光源或者白光光源发出；经过凸透镜、凹透镜、棱镜或者偏振片后产生光信号，光信号在经过热敏光学层-反射层-热敏光学层作用后由光谱仪或者照相机进行检测分析。
11.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述超导线圈在检测时由线圈励磁电源进行激励。
12.根据权利要求1所述一种新型可自检高温超导线圈，其特征在于，所述超导线圈在检测时由恒温平台进行制冷。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105301093A (zh) * 2015-10-21 2016-02-03 北京原力辰超导技术有限公司 一种超导线圈缺陷位置检测系统
WO2017193011A1 (en) * 2016-05-05 2017-11-09 The Florida State University Research Foundation, Inc. Defect-irrelevant high temperature superconductor (hts) magnet
CN107462581A (zh) * 2016-06-02 2017-12-12 株式会社岛津制作所 缺陷检测方法以及缺陷检测装置
CN108827978A (zh) * 2018-08-16 2018-11-16 东部超导科技（苏州）有限公司 超导基带表面缺陷检测系统及其检测方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105301093A (zh) * 2015-10-21 2016-02-03 北京原力辰超导技术有限公司 一种超导线圈缺陷位置检测系统
WO2017193011A1 (en) * 2016-05-05 2017-11-09 The Florida State University Research Foundation, Inc. Defect-irrelevant high temperature superconductor (hts) magnet
CN107462581A (zh) * 2016-06-02 2017-12-12 株式会社岛津制作所 缺陷检测方法以及缺陷检测装置
CN108827978A (zh) * 2018-08-16 2018-11-16 东部超导科技（苏州）有限公司 超导基带表面缺陷检测系统及其检测方法

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