CN109884560B - 三维磁场立体扫描装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超导线缆检测技术领域，尤其涉及一种三维磁场立体扫描装置、系统及方法。本发明所述的三维磁场立体扫描装置包括扫描环，扫描环内沿轴向设有扫描通道，扫描环用于套装在待测线缆样品的外部，以使扫描通道与样品之间能作轴向相对运动。该装置利用扫描环对待测线缆样品的某一位置从环向(周向)上作整体扫描，从而解决现有技术中磁场扫描多为平面扫描，只能扫描超导带材上单一方向的磁场的缺陷，实现超导带材的多方向的三维立体式扫描。

Description

三维磁场立体扫描装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及超导线缆检测技术领域，尤其涉及一种三维磁场立体扫描装置、系统及方法。

背景技术

超导体又称为超导材料，是指在某一温度下电阻为零的导体。在实验中，若导体电阻的测量值低于10E^-25Ω，可以认为电阻为零。超导体不仅具有零电阻的特性，另一个重要特征是完全抗磁性。完全抗磁性是指磁场中的金属处于超导状态时，体内的磁感应强度为零的现象。这一现象由德国科学家迈斯纳发现，因此又称为迈斯纳效应。超导体还是完全的抗磁体，外加磁场无法进入或是无法大范围地存在于超导体内部，这是超导体的另一个基本特性。

超导体由于其无电阻以及可以承载高电流的特性，可广泛应用于大型电力设备以及电力输送领域。随着超导线缆技术的发展以及超导材料制造工艺的进步，未来超导体将在越来越多的领域有所利用。

目前最为常见的应用即为超导线缆(超导电缆)。超导电缆是利用超导在其临界温度下成为超导态、电阻消失、损耗极微、电流密度高、能承载大电流的特点而设计制造的。由于单根超导带材载流能力有限，因此超导线缆普遍采用多层超导带材绕制而成，因此，分析不同结构线缆中各个超导带材的分流情况对于分析计算超导线缆载流能力，交流损耗提供有力的依据。目前超导带材的时空磁场扫描多为平面扫描，只能扫描超导带材上单一方向的磁场。因此有必要发明一种可以多方向扫描磁场的设备。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种三维磁场立体扫描装置、系统及方法，用以解决现有技术中磁场扫描多为平面扫描，只能扫描超导带材上单一方向的磁场的缺陷。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三维磁场立体扫描装置，包括扫描环，所述扫描环内沿轴向设有扫描通道，所述扫描环用于套装在待测线缆样品的外部，以使所述扫描通道与所述样品之间能作轴向相对运动。

在部分实施例中，该三维磁场立体扫描装置还包括霍尔感应器，所述扫描环的内壁上设有所述霍尔感应器，所述霍尔感应器用于对所述样品当前位置的三维磁场进行扫描，所述霍尔感应器包括多个探头，多个所述探头沿所述扫描环内壁的周向均匀排列，每个所述探头的探测面分别朝向所述扫描通道的轴线。

在部分实施例中，所述霍尔感应器包括第一探头或第二探头，多个所述第一探头沿所述扫描环内壁的周向均匀排列，多个所述第二探头沿所述扫描环内壁的周向均匀排列，每个所述第一探头分别平行于所述扫描通道外缘的切向，每个所述第二探头分别垂直于所述扫描通道外缘的切向。

在部分实施例中，所述霍尔感应器包括第一探头和第二探头，多个所述第一探头和多个所述第二探头均匀的交错排列在所述扫描环的内壁周向上，每个所述第一探头分别平行于所述扫描通道外缘的切向，每个所述第二探头分别垂直于所述扫描通道外缘的切向。

在部分实施例中，所述扫描环为一体结构或可分离结构；

所述扫描环为可分离结构时，所述扫描环为链条结构或对接结构；

所述扫描环为链条结构时，所述扫描环包括多个顺序铰接且首尾相连的链条体；

所述扫描环为对接结构时，所述扫描环包括第一半环和第二半环，所述第一半环和所述第二半环之间通过活动式插装结构对接。

在部分实施例中，所述扫描环的至少一端设有沿轴向向外延伸的延长环，所述延长环内沿轴向设有所述扫描通道，所述延长环内壁的周向上均匀排列有多个所述探头。

在部分实施例中，所述扫描通道内设有用于承载所述样品的支撑座。

在部分实施例中，该三维磁场立体扫描装置还包括：

固定机构，所述固定机构包括连接杆和所述扫描环，所述扫描环连接在所述连接杆的一端；

运动平台，连接在所述连接杆的另一端，所述运动平台用于驱动所述固定机构移动，以带动所述扫描通道与所述样品之间作轴向相对运动。

本发明还提供了一种三维磁场立体扫描系统，包括：

如上所述的三维磁场立体扫描装置；

驱动机构，与所述立体扫描装置连接，用于驱动所述立体扫描装置的扫描环沿待测线缆样品的轴线移动，以使所述扫描环内的扫描通道与所述样品之间作轴向相对运动；

数据处理机构，与所述扫描环连接，用于对所述扫描环通过移动扫描得到的所述样品的三维磁场数据进行接收并处理。

本发明还提供了一种三维磁场立体扫描方法，包括：

将如上所述的三维磁场立体扫描装置的扫描环套装在待测线缆样品外，以使所述样品沿轴向穿过所述扫描环内的扫描通道；

将所述扫描环和所述样品同时冷却，并为冷却的所述样品通流；

驱动所述立体扫描装置沿所述样品的轴向移动，以使所述扫描通道在与所述样品之间作轴向相对运动的同时，连续或同时提取所述样品上多个位置的三维磁场单元数据；

将所有所述三维磁场单元数据组合，以获取所述样品的三维磁场完整数据。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明所述的三维磁场立体扫描装置包括扫描环，扫描环内沿轴向设有扫描通道，扫描环用于套装在待测线缆样品的外部，以使扫描通道与样品之间能作轴向相对运动。该装置利用扫描环对待测线缆样品的某一位置从环向(周向)上作整体扫描，从而解决现有技术中磁场扫描多为平面扫描，只能扫描超导带材上单一方向的磁场的缺陷，实现超导带材的多方向的三维立体式扫描。

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为本发明实施例的三维磁场立体扫描装置的结构示意图(一)；

图2为本发明实施例的三维磁场立体扫描装置的结构示意图(二)；

图3为本发明实施例的三维磁场立体扫描装置的结构示意图(三)；

图4为本发明实施例的三维磁场立体扫描装置的结构示意图(四)；

图5为本发明实施例的扫描环的第二种结构的结构示意图；

图6为本发明实施例的扫描环的第三种结构的结构示意图；

图7为本发明实施例的探头的第二种排布结构的结构示意图。

其中：

图1～图4：1、运动平台；2、固定机构；21、连接杆；22、扫描环；3、样品；4、探头；5、支撑座。

图5：23、扫描环；231、链条体；232、连接板；233、螺栓组成。

图6：24、扫描环；241、第一半环； 242 、第二半环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种三维磁场立体扫描装置。该装置适用于对条形或带状或螺旋状的线缆进行三维磁场的立体扫描。特别适用于对超导线缆样品3的三维磁场进行三维立体式扫描。

本实施例中，该装置包括扫描环22。在扫描环22内沿轴向设有扫描通道。该扫描环22用于套装在待测线缆样品3的外部，以使扫描通道与样品3之间能作轴向相对运动。该装置通过驱动套装在线缆样品3 外的扫描环22沿线缆样品3的轴线移动，从而对待测线缆样品3上的任一位置从环向(周向)上作整体扫描，从而对该位置的三维磁场实现立体式(环式)扫描，以解决现有技术中磁场扫描多为平面扫描，只能扫描超导带材上单一方向的磁场的缺陷，进而实现对超导带材各个位置的三维磁场进行多位置多方向的三维立体式扫描。该装置通过一次连续扫描即可实现对线缆样品3的三维磁场完整数据的收集，能够有效简化扫描过程，提高磁场扫描的精度和效率，并且与现有技术相比，具有更加灵活简便的操作流程。

本实施例的扫描环22为一体结构，所述一体结构是指扫描环22 的环形壁面为一不可分拆的整体结构。

可理解的是，该扫描环22的截面形状包括但不限于圆形、椭圆形和多边形中的一种，或者该扫描环22也可以通过多个不同形状的节段顺序连接而成，每个节段的截面形状可以相同也可以不同，各个节段的截面形状包括但不限于圆形、椭圆形和多边形中的至少一种。只要满足该扫描环22为环形结构，其内部设有沿轴向贯穿的扫描通道即可。

本实施例所述的超导线缆样品3为一段由多层ReBCO超导体带材绕制而成的CORC线缆。该样品3可简化为如图1所示的单层螺旋线结构。优选的，本实施例的样品3带材宽度为4cm，厚度0.4cm，线缆长度8cm，最大直径1cm。

可理解的是，ReBCO是由稀土、钡、铜、氧元素组成的第二代高温超导材料的统称。其中，稀土元素是一类元素的合称，包括元素钪、钇、镧系元素，共17种元素。因此，在ReBCO的化学式中， Re可以被任一稀土元素替代。不管Re被哪一种具体元素替代，该 ReBCO超导带材的结构都包括基板、缓冲层、超导层和保护层。超导层与基板之间具有缓冲层，缓冲层为超导层的超导材料的生长提供织构模板，有益于提高超导层的载流能力。

可理解的是，CORC线缆是指线缆结构为导体沿圆芯缠绕电缆的结构。

具体的，本实施例所述的三维磁场立体扫描装置还包括霍尔感应器。在扫描环22的内壁上设有霍尔感应器，霍尔感应器用于对样品 3当前位置的三维磁场进行扫描。

可理解的是，霍尔感应器又名霍尔传感器，霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种。霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场。根据霍尔效应制成的传感器称为霍尔传感器。霍尔传感器具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，可用于扫描磁场并采集磁场数据。

本实施例中，霍尔感应器包括多个探头4，多个探头4沿扫描环22内壁的周向均匀排列，每个探头4的探测面分别朝向扫描通道的轴线。具体的，如图1所示，本实施例的霍尔感应器包括第一探头和第二探头，多个第一探头和多个第二探头均匀的交错排列在扫描环22的内壁周向上，每个第一探头分别平行于扫描通道外缘的切向，每个第二探头分别垂直于扫描通道外缘的切向。

参见图1所示可知，本实施例的第一探头和第二探头均为长条板状结构。每个探头4分别包括有相对设置的探测面和安装面，探测面上设有磁场感应探测元件。其中，第一探头以较宽的两个相对的平板表面分别作为探测面和安装面，则第一探头平铺在扫描环22的内壁上，以使第一探头平行于扫描通道外缘的切向；第二探头以较窄的两个相对的平板表面分别作为探测面和安装面，则第二探头的安装面垂直插入扫描环22的内壁内，以使第二探头垂直于扫描通道外缘的切向。

为了保证各个探头4围绕在样品3的周向上时，各个探头4的探测面能均匀的采集样品3周围的磁场数据，优选环绕在样品3一个环向位置上的多个探头4为均匀排列。

换言之，若在样品3一个环向位置上设有N个探头4，则每相邻的两个探头4之间的夹角为θ，则

以保证样品3的一个环向位置的三维磁场单元数据具有较高的完整性、可靠性和连续性。

可理解的是，为了保证扫描数据的精确性，优选将每个探头4的长度方向沿扫描通道的轴向设置，以在扫描时能将线缆样品3划分为多个长度段，每个长度段都相当于一个扫描通道的长度，从而利用扫描环22对该长度段的三维磁场单元数据进行整体收集，提高扫描和数据采集的效率，简化磁场扫描的工作。

可理解的是，本实施例所述的探头4为霍尔探头，霍尔探头中安装有磁场感应探测元件，该磁场感应探测元件利用霍尔效应检测并采集磁场数据。优选霍尔探头为砷化镓薄膜型霍尔探头。上述的霍尔探头的安装方式使得霍尔传感器拥有两个方向的测量能力，即该霍尔传感器能够分别测量扫描环22表面的平行场以及垂直场。

本实施例的扫描环22内壁上安装有八个霍尔探头，八个霍尔探头沿扫描环22的内壁一周以45°夹角均匀分布。其中包含有间隔排列的四个第一探头和四个第二探头。

如图1所示，本实施例的装置还包括固定机构2和运动平台1。固定机构2包括连接杆21和扫描环22，扫描环22连接在连接杆21的一端，运动平台1连接在连接杆21的另一端，运动平台1用于驱动固定机构2移动，以带动扫描通道与样品3之间作轴向相对运动。

本实施例中，运动平台1包括有至少一条沿扫描通道的轴向设置的导向移动杆，连接杆21可移动的套装在导向移动杆外，从而使得运动平台1可以带动扫描环22作精确导向的单自由度运动。

基于上述装置，本实施例提供了一种三维磁场的立体扫描系统。该系统包括驱动机构、数据处理机构、以及上述的三维磁场立体扫描装置。

具体的，驱动机构与立体扫描装置连接，用于驱动立体扫描装置的扫描环22沿待测线缆样品3的轴线移动，以使扫描环22内的扫描通道与样品3之间作轴向相对运动；数据处理机构与扫描环22连接，用于对扫描环22通过移动扫描得到的样品3的三维磁场数据进行接收并处理。

可理解的是，本实施例的系统还包括用于为各个部件提供电力基础的供电机构。本实施例所述的数据处理装置的一端与上述的立体扫描装置相连，另一端与用户终端相连。该数据处理装置将采集的电压数据转变为三维磁场数据，从而根据组合后的三维磁场的最终数据生成磁场图像，并展示计算而得的线缆样品3中各超导带材的电流分布情况。

基于上述的装置及系统，本实施例还提出了一种三维磁场立体扫描方法。该方法包括：

S1、将如上所述的三维磁场立体扫描装置的扫描环22套装在待测线缆样品3外，以使样品3沿轴向穿过扫描环22内的扫描通道；

S2、将扫描环22和样品3同时冷却，并为冷却的样品3通流；

S3、驱动立体扫描装置沿样品3的轴向移动，以使扫描通道在与样品3之间作轴向相对运动的同时，连续(或同时)提取样品3上多个位置的三维磁场单元数据；

S4、将所有三维磁场单元数据组合，以获取样品3的三维磁场完整数据。

本实施例的三维磁场立体扫描方法在S4之后还包括：

S5、对三维磁场完整图像进行解析线缆样品3中各超导带材的电流分布情况、温度分布情况、以及样品3缺陷数据。

本实施例的三维磁场立体扫描方法在S4之后还包括：

S6、根据三维磁场完整数据生成样品3的磁场图像。

本实施例的方法中，在S2所述的将扫描环22和样品3同时冷却的过程中时，设定有一个使样品3可以满足扫描需求的冷却临界值，冷却至该冷却临界值以下时的样品3即为上述的冷却的样品3。

本实施例的方法中，S2所述的对将扫描环22和样品3同时冷却的过程中时，将扫描环22和样品3同时浸没在冷却介质中，以得到冷却的样品3。

本实施例的方法所述的冷却介质可以采用液氮、冷氮气、液氦和冷氦气中的一种或几种组合的冷媒制冷，这都属于冷却超导磁体的常用方法，不在实施例中赘述，但都应包含在本发明所要求保护的范围内。

以液氮为冷却介质为例，本实施例的方法在具体实施时，先将超导样品3、扫描环22上的所有探头4、扫描环22连同样品3都完全浸泡于液氮中；待完全冷却后，启动各个霍尔探头4以及运动平台开始扫描全部样品3。扫描过程中，采用多路采集探头4测得的电压数据，并由程序处理为磁场数据后，绘制成磁场图像，并计算出超导线缆样品3中的各超导带材中电流分布情况。

实施例二

本实施例二提供了一种三维磁场立体扫描装置。本实施例二所述的装置与实施例一所述的装置的结构基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：

如图2所示，本实施例所述的装置中，霍尔感应器包括第一探头，多个第一探头沿扫描环22内壁的周向均匀排列，且每个第一探头分别平行于扫描通道外缘的切向。换言之，本实施例所述的每个探头4均为第一探头。即每个探头4的都平铺在扫描环22内壁的周向上。

可理解的是，本实施例的所有探头4在布设时可以为单一方向的探头4，即是说，既可以将所有探头4都设置为第一探头，也可以将所有探头4都设置为第二探头。

则本实施例的另一种设置为：本实施例的霍尔感应器包括第二探头，多个第二探头沿扫描环22内壁的周向均匀排列，且每个第二探头分别垂直于扫描通道外缘的切向。在扫描环22的内壁上一个环形位置处同时设有多个第二探头，可以进一步精简探头4的布设空间，从而在该环形位置的内壁上设置更多数量的探头4，提高数据采集精度。

实施例三

本实施例三提供了一种三维磁场立体扫描装置。本实施例三所述的装置与实施例二所述的装置的结构基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：

本实施例的装置采用如实施例二所述的装置，并将所有探头4均设置为第一探头。本实施例的装置除了可以对简化为螺旋线的超导线缆样品3进行扫描外，还可以对单条带材状的超导线缆样品3进行磁场扫描工作。

如图3所示，本实施例的装置还包括支撑座5，在扫描通道内设有支撑座5。支撑座5用于承载所述样品3。为了便于搭载样品3，优选该支撑座5安装在样品3的底部，并能沿轴向穿过扫描环22。在扫描时扫描环22同时套装在样品3和支撑座5的外部，从而保证扫描环22在移动时带材样品3能依靠支撑座5的承载力保持在扫描环22的轴线位置上。

本实施例所述的超导线缆样品3为一段YBCO超导带材，如图 3所示。优选该样品3固定在支撑座5上，样品3长度为8cm，宽为4mm，高为0.4mm。

可理解的是，YBCO超导带材是指在合金基板上沉积YBCO超导薄膜形成的超导带材。其中，YBCO是指氧化钇钡铜，是一种著名的高温超导体，它能在高于液态氮气的沸点(77K)的温度下保持超导特性(YBCO需工作在93K以下)。

实施例四

本实施例四提供了一种三维磁场立体扫描装置。本实施例四所述的装置与实施例二所述的装置的结构基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：

如图4所示，本实施例的装置中，在扫描环22的至少一端设有沿轴向向外延伸的延长环，延长环内沿轴向设有扫描通道，延长环内壁的周向上均匀排列有多个探头4。该延长环的设置能够将样品3的扫描长度段进一步加长，减少样品3扫描段的三维磁场单元数据收集组数。提高扫描和数据采集的效率。

本实施例的装置中，以图4中左侧为前方，则延长环设置在扫描环22的后端，且延长环与扫描环22一体成型。多个霍尔探头4成环形阵列分布在扫描环22和延长环的内壁上。换言之，多个探头4在扫描环22和延长环构成的整体内壁上即沿轴向分布有多组环形分布的探头4组，同时在每一组探头4组内沿环形均布有多个探头4。

可理解的是，本实施例的装置同时设有扫描环22和延长环，则该装置利用延长环将带有探头4的扫描段加长。当扫描段加长到足够长时，优选设置为线缆样品3的两个螺距长度时，可以在该装置中不设置运动平台1，如图4所示。

对应的，将探头4的数量及分布调整为：将扫描环22的内壁和延长环的内壁作为一个整体环状扫描结构，则该环状扫描结构内的扫描通道的长度延长为扫描环22和延长环的总长度。在该扫描结构的内壁上设置n组探头4，每组中包含有m个探头4，各组探头4沿扫描通道的轴向均匀分布，相邻两组的各个探头4之间可以前后对齐，也可以错位排列。该装置利用足够长的扫描段即可对静止的样品3进行整体扫描，从而直接测得样品3的周期性的三维磁场整体数据，进一步优化系统的结构，减少装置结构复杂度，并且简化扫描过程，提高扫描和数据采集的效率。

本实施例中设有四组探头4，每组的探头4中各包含有六个探头4。则每组的六个探头4沿扫描通道的周向以60°夹角均匀分布在该环状扫描结构的内壁上，且四组探头4沿扫描通道的轴向前后对齐并且均匀排列。

实施例五

本实施例五提供了一种三维磁场立体扫描装置。本实施例五所述的装置是以实施例一至四任一所述的装置的结构基础上进行的进一步改进。本实施例五的装置与上述各实施例之间的相同之处不再赘述，不同之处在于：本实施例给出了第二种结构的扫描环23。

本实施例的扫描环23为柔性结构，以达到尽量时扫描环23内的探头4贴近线缆样品3的表面，从而提高测量精度。

具体的，本实施例的扫描环23为可分离结构，即可将扫描环23 的各个部件组装和分离。

如图5所示，本实施例的扫描环23为链条结构。该扫描环23的链条结构包括多个顺序铰接且首尾相连的链条体231。可以通过增加或减少链条体231的连接数量，以适用于不同尺寸的线缆样品3。

进一步的，本实施例的立体扫描装置是采用链条结构的扫描环23 替换如实施例一至四任一实施例中所述的扫描环23。本实施例的扫描环23包括链条体231、连接板232和螺栓组成233。多个链条体41首尾相连，两个连接板232分别装配在链条体231的两侧，以将相邻的两个链条体231之间铰接，连接板232与链条体231之间通过螺栓组成233铰接。每个链条体231内分别设有用于安装探头4的安装槽。

实施例六

本实施例六提供了一种三维磁场立体扫描装置。本实施例六所述的装置是以实施例一至五任一所述的装置的结构基础上进行的进一步改进。本实施例六的装置与上述各实施例之间的相同之处不再赘述，不同之处在于：本实施例给出了第三种结构的扫描环24。

本实施例的扫描环24为可分离结构，以消除超导线缆接线端子尺寸的影响，可以使探头尽量靠近待测超导样品表面。

如图6所示，本实施例的扫描环24为可拆卸分离式的组装结构。

具体的，扫描环24包括第一半环241和第二半环242。第一半环 241和第二半环242之间通过活动式插装结构对接，以实现扫描环24 的组合和分离。

本实施例的活动式插装结构为：在第一半环241的两端分别设有插头和插座，并在第二半环242的两端对应的设有插座和插头，可将第一半环241和第二半环242的端部通过插头和插座的装配对接为一整体环形结构。在第一半环241的内壁上和第二半环242的内壁上分别均匀的设有多个用于安装探头4的安装槽。每条安装槽内可以顺序安装一个或多个探头4。

实施例七

本实施例七提供了一种三维磁场立体扫描装置。本实施例七所述的装置是以实施例一至六任一所述的装置的结构基础上进行的进一步改进。本实施例七的装置与上述各实施例之间的相同之处不再赘述，不同之处在于：本实施例给出了另一种探头4的排列结构。本实施例所述的探头4的排列结构能够替换上述各实施例中的探头排列结构。

以实施例一所述的扫描环22的结构为例，如图7所示。图7示出的视图角度为实施例一所述的扫描环22的俯视角度。

当待测线缆样品3为较短的一段超导带材时，可将样品3放置在扫描环22内，且可与扫描环22的轴线不重合，即扫描环22内的扫描通道与扫描环22的轴线之间具有非零夹角。将扫描环22内的多个探头4按样品3的长度方向排布，并保证各个探头4均与超导带材样品3 接近并尽量保持距离相等。在扫描时保证扫描环22与样品3之间相对位置固定，以避免对扫描结果的精确性造成影响。

本实施例中，在扫描环22上镶嵌有以样品3为基准相对设置的两组霍尔探头，每组的探头数量为三个，则扫描环22上共计设有六个探头4。

综上所述，本实施例的三维磁场立体扫描装置包括扫描环22，扫描环22内沿轴向设有扫描通道，扫描环22用于套装在待测线缆样品3 的外部，以使扫描通道与样品3之间能作轴向相对运动。该装置利用扫描环22对待测线缆样品3的某一位置从环向(周向)上作整体扫描，从而解决现有技术中磁场扫描多为平面扫描，只能扫描超导带材上单一方向的磁场的缺陷，实现超导带材的多方向的三维立体式扫描。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。此外，本发明中的各个实施例之间可以独立存在，也可以结合使用，本领域技术人员可以将各个实施例之间作合理结合。

Claims (8)

1.一种三维磁场立体扫描装置，其特征在于，包括扫描环，所述扫描环内沿轴向设有扫描通道，所述扫描环用于套装在待测线缆样品的外部，以使所述扫描通道与所述样品之间能作轴向相对运动；

还包括霍尔感应器，所述扫描环的内壁上设有所述霍尔感应器，所述霍尔感应器包括多个探头，多个所述探头沿所述扫描环内壁的周向均匀排列，每个所述探头的探测面分别朝向所述扫描通道的轴线；

所述霍尔感应器包括第一探头或第二探头，多个所述第一探头所述扫描环内壁的周向均匀排列，多个所述第二探头沿所述扫描环内壁的周向均匀排列，每个所述第一探头分别平行于所述扫描通道外缘的切向，每个所述第二探头分别垂直于所述扫描通道外缘切向。

2.根据权利要求1所述的三维磁场立体扫描装置，其特征在于，所述霍尔感应器包括第一探头和第二探头，多个所述第一探头和多个所述第二探头均匀的交错排列在所述扫描环的内壁周向上，每个所述第一探头分别平行于所述扫描通道外缘的切向，每个所述第二探头分别垂直于所述扫描通道外缘的切向。

3.根据权利要求1-2任一项所述的三维磁场立体扫描装置，其特征在于，所述扫描环为一体结构或可分离结构；

所述扫描环为可分离结构时，所述扫描环为链条结构或对接结构；

所述扫描环为链条结构时，所述扫描环包括多个顺序铰接且首尾相连的链条体；

所述扫描环为对接结构时，所述扫描环包括第一半环和第二半环，所述第一半环和所述第二半环之间通过活动式插装结构对接。

4.根据权利要求3所述的三维磁场立体扫描装置，其特征在于，所述扫描环的至少一端设有沿轴向向外延伸的延长环，所述延长环内沿轴向设有所述扫描通道，所述延长环内壁的周向上均匀排列有多个探头。

5.根据权利要求3所述的三维磁场立体扫描装置，其特征在于，所述扫描通道内设有用于承载所述样品的支撑座。

6.根据权利要求3所述的三维磁场立体扫描装置，其特征在于，该装置还包括：

固定机构，所述固定机构包括连接杆和所述扫描环，所述扫描环连接在所述连接杆的一端；

运动平台，连接在所述连接杆的另一端，所述运动平台用于驱动所述固定机构移动，以带动所述扫描通道与所述样品之间作轴向相对运动。

7.一种三维磁场立体扫描系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-6任一项所述的三维磁场立体扫描装置；

驱动机构，与所述立体扫描装置连接，用于驱动所述立体扫描装置的扫描环沿待测线缆样品的轴线移动，以使所述扫描环内的扫描通道与所述样品之间作轴向相对运动；

数据处理机构，与所述扫描环连接，用于对所述扫描环通过移动扫描得到的所述样品的三维磁场数据进行接收并处理。

8.一种三维磁场立体扫描方法，其特征在于，包括：

将如权利要求1-6任一项所述的三维磁场立体扫描装置的扫描环套装在待测线缆样品外，以使所述样品沿轴向穿过所述扫描环内的扫描通道；

将所述扫描环和所述样品同时冷却，并为冷却的所述样品通流；

驱动所述立体扫描装置沿所述样品的轴向移动，以使所述扫描通道在与所述样品之间作轴向相对运动的同时，连续或同时提取所述样品上多个位置的三维磁场单元数据；

将所有所述三维磁场单元数据组合，以获取所述样品的三维磁场完整数据。

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