CN110426661A - 超导材料的临界电流测量方法、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超导材料的临界电流测量方法、系统及介质，包括：时变电流加载步骤：在样品中通以时变电流；磁场测量步骤：将包括感性线圈的传感器设置在预设位置，通过传感器测量样品周围的磁场分布，获得测量信息；临界电流判断步骤：根据获得的测量信息，判断样品是否达到临界电流状态以及样品在时变电流加载步骤中的哪一时刻达到临界电流，并获得样品的临界电流。本发明经过短样的实验，在电流远远大于样品临界电流(临界电流300A的样品中通过550A电流)的情况下，多次重复实验，避免了样品的烧坏。

Description

超导材料的临界电流测量方法、系统及介质

技术领域

本发明涉及超导材料或应用超导领域，具体地，涉及超导材料的临界电流测量方法、系统及介质。尤其的，涉及利用脉冲电流的超导材料临界电流感应测量方法，实现对于非理想第二类超导体的临界电流测量。

背景技术

一、超导体和临界电流

在低温状态下进入电阻变为零的超导宏观量子态，是超导材料最大的特点。针对这一奇特的现象，人们在电力、磁体等强电领域提出了许多奇思妙想的应用。然而，超导材料真正应用于无阻的高密度电流传输，是在超导现象发现后的50年左右之后。

对于超导材料的强电应用而言，临界电流，或者临界电流密度，是一个非常关键的参数，它指的是超导材料可以保持无阻特性加载的最大电流/电流密度。早先的超导材料，在很小的电流密度之下，就失去了无电阻的特性，甚至在电流感生的磁场下，发生相变失去超导状态。上世纪60年代，非理想第二类超导体材料的深入研究与技术发展(NbTi,Nb3Sn等材料)，才让超导体可以加载远高于铜导线的电流，而仍然处于无电阻状态，使超导体的强电应用变成可能。这一技术催生了核磁共振磁体、强场磁体、大科学装置等超导设备。

应用超导材料发展的另一个里程碑是1987年，转变温度高于液氮温度的陶瓷高温超导材料的出现。鉴于液氮的低廉价格，高温超导材料在电力等大规模，经济性主导的应用中充满了前景，高温超导材料一面世，当年就成就了一对诺贝尔物理学奖得主。然而由于高温超导材料的种种特性，主要是低相干长度和高各向异性，导致其加工工艺远比低温超导材料复杂。不管是以Bi2223为主材料的第一代高温超导导线，还是以REBCO为主材料的第二代高温超导导线，在目前相对成熟的工艺中，只能被加工成宽而薄的扁带形状。直到近40年后的今天，经过几代材料工作者的不懈努力，高温超导材料才逐步地走向了商业化。尤其是近几年，REBCO涂层导体主导的高温超导应用项目在国内外如火如荼地发展起来。在这样的背景下，许多超导导线的用户对超导带材提出了较高的测量要求。比如在电缆应用和限流器应用中，用户希望得到高分辨率(比如每厘米一个数据点)的传输测量临界电流数据。目前的技术完全无法满足用户的需求。同时，鉴于长带测量的困难，长带临界电流这项重要的行业标准迟迟不能形成。

二、临界电流的测量

随着超导体应用规模的增加，高温超导长带临界电流的测量问题变得异常重要。

对于传统的实用低温超导材料NbTi和Nb3Sn，其①加工的低难度和高成品率，②大规模测量对液氦不经济的消耗和③低阻金属基体对超导多芯起到的天然分流作用，让长带临界电流测量在低温超导体应用中的重要性远不如在高温超导材料中的情形。

现有的非理想第二类超导体临界电流测量方法主要分为传输方法和感应方法两类。传输方法就是在超导体内通电流，并测量导体两端电压(液氮下的高温超导导线产品通常为100A量级)，不断升高电流直到出现高于一定判据的可观测阻性压降(通常是1μV量级)，具体的实现方法包括通以直流电流或脉冲电流等。而感应方法的实现方式往往是在样品附近施加一个交流或直流磁场，通过测量磁矩或磁场分布来测量样品中的感生电流，然后根据非理想第二类超导体的理论计算临界电流密度。实现方法比较多，以激励磁场分类可以分为交流激励或者直流激励，直流激励又可以根据测量和励磁的顺序分为屏蔽电流测量和捕获电流测量；以样品信号测量方式可以分为霍尔探针测量，磁路加霍尔探针测量，线圈测量和SQUID测量等；以信号的分析方法可以分为局域临界电流密度测量(如三次谐波法)，平均临界电流密度测量(如直流VSM，交流磁化率法，MCorder法等)，二维临界电流密度分布测量(如SHPM)，或准二维的临界电流密度测量(如TapeStar)。

传输和感应方法这两大类，诸多种的临界测量方法，如果应用于长带测量，各有其优势和缺陷。其中感应方法的优点在于测量安全，速度快，深受材料制造方的青睐。但是对于用户来说，有一个重要的缺陷就是感应方法的测量结果不够直接，不能达到足够的可信度，造成这个问题的原因有二，第一是感应方法中，超导电流往往是以环流形式存在，其流线与真正应用中从一端到另一端的流通方式大不相同。第二是感应方法中设计到较为复杂的计算和分析，难免在推导的过程中产生误差，事实上，感应测量中最通用的方法是与传输测量比较，然后用一个校正参数来修正各种测量结果，这样的测量方式远不如直接通电让人信服；而传输方法最重要的问题在于输入功率过高，有烧毁样品风险，而长带测量中不能直接焊接焊接电流引线导致的接触电流引线处有阻性发热，更加加剧了带材的烧毁风险，此外传输测量方法的测量速度堪忧，做1cm级别的高分辨率临界电流测量不具备现实性。相比之下，脉冲传输方法由于其有限的发热时间，基本上解决了测量安全性的问题。目前的脉冲测量中，测量一个电流-电压数据点，需要给样品通入一个平顶电流脉冲，并在脉冲的平顶部分测量电压，其实是直流传输测量的单数据点版本，为了测量一条电流-电压曲线，需要输入一系列的脉冲，并在脉冲之间等待制冷剂带走脉冲可能带来的焦耳热，故而测量所需时间仍然很长。甚至在目前没有优化的设备中，花费时间比直流传输方法更长。

这里必须指出的是，由于脉冲过程中由电流变化引起的感性电压，以及待测的阻性电压信号非常微弱，严重影响了脉冲测量的速度。原则上通更短的脉冲可以加快测量时间，并由于减小的焦耳热而减小风险，但是感性电压是脉冲传输测量的重要局限，为了排除感性电压的影响，平顶脉冲的时长存在最低的限制(通常为10ms量级)。更加重要的是，如果没有感性电压的影响，可以在合理的测量速度和目标分辨率约束下，通以一个三角波形或连续变化的脉冲电流，并测量阻性电压出现的时间对应的电流，这样可以通过单脉冲完成整个测量，极大地提高测量速度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种超导材料的临界电流测量方法、系统及介质。

根据本发明提供的一种超导材料的临界电流测量方法，包括：

时变电流加载步骤：在样品中通以时变电流；

磁场测量步骤：将传感器设置在预设位置，通过传感器测量样品周围的磁场分布或感性电压的分布，获得测量信息；

临界电流判断步骤：根据获得的测量信息，判断样品是否达到临界电流状态，并获得样品的临界电流。

优选地，所述样品包括：非理想第二类超导体。

所述传感器包括以下任一种或任多种：

感应线圈、霍尔传感器、巨磁阻效应传感器、SQUID传感器、磁通门磁强计。

优选地，所述脉冲电流的峰值大于样品的临界电流。

优选地，所述临界电流判断步骤：

根据获得的测量信息，获得电压波形图或磁场强度波形图；

根据电压波形图或磁场强度波形图的临界特征，根据临界特征对应的时刻，获得脉冲电流对应时刻的电流，记为临界电流。

优选地，所述临界特征包括以下任一种或任多种：

电压波形图或磁场强度波形图的波峰、电压波形图或磁场强度波形图的波谷。

根据本发明提供的一种超导材料的临界电流测量系统，包括：

时变电流加载模块：在样品中通以时变电流；

磁场测量模块：将传感器设置在预设位置，通过传感器测量样品周围的磁场分布或感性电压的分布，获得测量信息；

临界电流判断模块：根据获得的测量信息，判断样品是否达到临界电流状态，并获得样品的临界电流。

优选地，所述样品包括：非理想第二类超导体。

所述传感器包括以下任一种或任多种：

感应线圈、霍尔传感器、巨磁阻效应传感器、SQUID传感器、磁通门磁强计。

优选地，所述脉冲电流的峰值大于样品的临界电流。

优选地，所述临界电流判断模块：

根据获得的测量信息，获得电压波形图或磁场强度波形图；

根据电压波形图或磁场强度波形图的临界特征，根据临界特征对应的时刻，获得脉冲电流对应时刻的电流，记为临界电流；

所述临界特征包括以下任一种或任多种：

电压波形图或磁场强度波形图的波峰、电压波形图或磁场强度波形图的波谷。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的超导材料的临界电流测量方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明经过短样的实验，在电流远远大于样品临界电流(临界电流300A的样品中通过550A电流)的情况下，多次重复实验，避免了样品的烧坏。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的一种典型实现方法示意图。

图2为本发明提供的一种实现方法中脉冲的电流波形和对应的线圈电压波形示意图。

图3为本发明提供的一种典型实现方法的电路示意图。

图4为本发明提供的一种典型实现方法的测量电流波形和线圈感应电压波形示意图。

图5为本发明提供的一种替代方案中的样品和线圈的位置示意图。

图6为本发明提供的一种替代方案中的脉冲的电流波形和对应的线圈电压波形示意图。

图7位本发明提供的一种替代实现方案其主要模块及电路示意图。

图8为本发明提供的一种替代实现方案中铁磁回路和霍尔探针的位置示意图。

图9为本发明提供的一种替代实现方案中脉冲的电流波形和对应的线圈侧磁场强度波形示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种超导材料的临界电流测量方法，包括：

时变电流加载步骤：在样品中通以时变电流；

磁场测量步骤：将传感器设置在预设位置，通过传感器测量样品周围的磁场分布或感性电压的分布，获得测量信息；

临界电流判断步骤：根据获得的测量信息，判断样品是否达到临界电流状态，并获得样品的临界电流。

具体地，所述样品包括：非理想第二类超导体。

所述传感器包括以下任一种或任多种：

感应线圈、霍尔传感器、巨磁阻效应传感器、SQUID传感器、磁通门磁强计。

具体地，所述脉冲电流的峰值大于样品的临界电流。

具体地，所述临界电流判断步骤：

根据获得的测量信息，获得电压波形图或磁场强度波形图；

根据电压波形图或磁场强度波形图的临界特征，根据临界特征对应的时刻，获得脉冲电流对应时刻的电流，记为临界电流。

具体地，所述临界特征包括以下任一种或任多种：

电压波形图或磁场强度波形图的波峰、电压波形图或磁场强度波形图的波谷。

本发明提供的系统，可以通过本发明给的方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将所述方法，理解为所述系统的一个优选例。

根据本发明提供的一种超导材料的临界电流测量系统，包括：

时变电流加载模块：在样品中通以时变电流；

磁场测量模块：将传感器设置在预设位置，通过传感器测量样品周围的磁场分布或感性电压的分布，获得测量信息；

临界电流判断模块：根据获得的测量信息，判断样品是否达到临界电流状态，并获得样品的临界电流。

具体地，所述样品包括：非理想第二类超导体。

所述传感器包括以下任一种或任多种：

感应线圈、霍尔传感器、巨磁阻效应传感器、SQUID传感器、磁通门磁强计。

具体地，所述脉冲电流的峰值大于样品的临界电流。

具体地，所述临界电流判断模块：

根据获得的测量信息，获得电压波形图或磁场强度波形图；

根据电压波形图或磁场强度波形图的临界特征，根据临界特征对应的时刻，获得脉冲电流对应时刻的电流，记为临界电流；

所述临界特征包括以下任一种或任多种：

电压波形图或磁场强度波形图的波峰、电压波形图或磁场强度波形图的波谷。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的超导材料的临界电流测量方法的步骤。

下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明。

优选例1：

我们将上述测量方法应用于长带测量的优缺点总结于下表，并且特别提及了连续通流测量和扫描霍尔探针显微镜(SHPM)两项独特的技术，它们分属于传输测量和感应测量的方法，各自有一定的特殊性，可以解决一些现有的问题，但同时还有各自难以解决的问题。对于连续通流技术而言，相比常规传输方法，该方法大大提高了测量速度和分辨率，但由于涉及到了运动部件通流，其安全性更低；而对于SHPM而言，相比于别的感应方法，虽然样品中一样是环流，但它可以给出样品电流流线二维分布的全面信息，故而有迂回解决电流流向问题的可能，经过继续发展，也可能解决校正参数的问题。但是其复杂的理论计算很可能成为最大的瓶颈，况且迂回解决电流流向问题并不是真的让其电流与应用场景完全一致。

#该特点目前尚无法达到，在对应技术发展后有望实现。

在上表最后，我们列出了本发明的方法在长带连续测量中，在各项指标中的优势。本发明基于对非理想第二类超导体磁通运动的深刻理解，针对脉冲测量速度受到感性电压限制的特点，特别提出了在脉冲电流下专门利用感性电压来测量临界电流的脉冲感应测量法。该方法中，测量者为样品通一个脉冲电流，并通过测量样品附近的磁场分布或感性电压的分布来判断样品是否达到临界电流状态。一个典型的方法如图1，对样品(1)施加绝对值连续变大的电流，并在样品的中间位置附近放置一个或多个线圈(2)。根据理论计算，如果对临界电流200A的超导带材通以峰值300A，上升沿30ms的脉冲电流，电流波形如图2左图，电流连续增大的过程中，其中一个线圈中的感生电压并非一直正比于电流(线性阻性电压)或者电流的时间变化率(线性感性电压)，而是呈一个如图2右图的曲线，在样品电流达到临界电流的时候，电压会有一个峰值(3)。根据峰值或其他典型特征出现的时间，可以得到样品的临界电流。

该方法不同于现有的任何测量技术，具备新颖性：

1.本方法不同于现有的各种感应测量方法，因为本方法中，超导样品的临界电流产生原因是脉冲电源，而非磁场变化感生出的感生电压。

2.本方法不同于现有的传输测量方法，因为本方法中利用的是样品上的感生磁场，或感应电压，而非阻性压降。其最明显的特征是，本方法中，信号采集端子与样品之间无需电气连接，这是与传统传输测量法本质的不同。若干实现方法中，包括感应线圈，霍尔探针或者磁路中，探头与样品都没有电气连接。

3.现有科学研究中有对样品通电并采用霍尔探针扫描显微镜研究样品磁场分布的工作，但与本方法不同的是：(1)该研究的目的是研究样品中的磁通运动过程，并非测量临界电流；(2)该研究中的电流源并非脉冲电流；(3)更重要的是，该研究采用的方式(霍尔探针扫描)无法适应脉冲测量的速度。

4.本方法不同于现有的脉冲电流测量，且具备独创性，因为在常规的脉冲测量中，设计者需要利用平顶波，延长脉冲，多脉冲测量等复杂方法来规避感性电压的影响，而本发明则特意利用感性电压，巧妙地从感性电压的特征，得到临界电流的信号。对于常规脉冲测量方法和传输测量法有颠覆性地改变，其特征仍然是测量端子无需与样品有电气连接。

该方法可以应用于短样或长带测量，在长带测量中具有明显优于现有测量技术的特征，具备创新性：

1.相比于直流或多平顶脉冲四点法测量，本方法采用脉冲电流，一次测量，可以缩短测量时间。

2.相比于直流或多平顶脉冲四点法测量，本方法无需采用导通的电压触点，从原理上避免了长带测量可能出现的霜化，弱接触等可能的电压接触不良现象，减小了系统的复杂度。

3.本方法可以采用多个线圈沿超导样品长度排布的方式，同时测量多点数据，进一步提高测量速度，使高分辨率的测量结果成为可能。相比之下，直流如果采用多电压触点，不光需要配备昂贵的高精度电压表(电压精度要求远高于本方法)，而且面临着临界电流最低的一段限制其他段测量的问题。而本方法由于发热时间短，可以允许超过临界电流运行。

4.在长带测量中，无法使用焊接电流引线手段，巨大的接触电阻(mΩ级别)会造成样品之外的发热，影响测量结果，而本方法应用于长带测量，短暂的测量时间使接触电阻的影响大为降低。

5.本方法中超导样品中通以电流，电流的流向和真实的应用场景一致，而非常规感应测量方法中的环流；而且本方法中，临界电流直接通过对比电流-电压曲线得到，并不需要额外的校正。这两点使本方法相比感应法置信度大大提高。

6.本方法探测部分设备简单，比如使用线圈，其造价低廉，而数据采集所需电子器件仅需普通精度的数据采集卡，成本较低。

7.如果用于长带测量，常规传输方法每次测量时间较长，为了提高总体速度，需要保证每个测量对应的长度够长，比如一次测一米，就必须保证设备长度在一米量级。本方法的高速度让设备的小型化成为可能。

需要指出的是，本方法也适用于短样测量，然而由于以上所列原因，在长带测量中的优势尤其明显。

优选例2：

本专利提供了一种适用于超导材料的临界电流测量方法。该方法包含在样品中通以时变电流，并通过测量样品周围磁场来测量样品的临界电流。其中，时变电流可以是脉冲的上升沿(电流的绝对值增加)，或者脉冲的下降沿(电流的绝对值减小)；测量样品周围的磁场可以通过感应线圈，霍尔传感器，巨磁阻效应传感器，SQUID等传感器实现，测量中可以添加或不添加铁磁回路；判断样品临界电流的方法是测量到磁通贯穿了整个样品，且样品的磁通运动行为开始表现出常规导体的行为(上升沿)或者相反地磁通运动开始局限于样品的一部分，且样品的磁通运动行为开始表现出超导体的特征(下降沿)。在测量中，可以引入或不引入用以对比的常规导体材料进行信号修正。

在下面将介绍一种典型的测量方法实现方式，并结合实际例子介绍上面提及的种种替代方案。

一、典型实现方式

一种典型的实现方案其主要模块及电路图如图3所示，该方案最重要的组成部分包括脉冲电流源(4)，样品(1)，测量线圈(2)和电流传感器(这里画出了两种传感器包括如可夫斯基线圈(5)和定值电阻(6)，需要指出的是实际使用中可以使用其中的的出一种或多种组合)。其中，(2)的具体位置见图1。

在测量中，采取以下步骤：

1.对样品通以脉冲电流，比较理想的情况为慢升快降的锯齿波或三角波。上升沿的恒定斜率对于数据分析可以带来方便，但是对于正弦波或其他的任意上升波形都可以使用。电流峰值应大于样品的临界电流，比如对于临界电流为200A的样品，可以采用峰值300A，上升沿1ms，下降沿<0.1ms的锯齿波脉冲。

2.在电流增加的过程中，采集电流随时间变化的信号。可以直接读取定值电阻上的电压或者利用如可夫斯基线圈上的信号进行积分得到电流波形。读取方式可以使用通用的电压记录器件,电压数量级在10mV到1V。

3.在电流增加的过程中，采集样品线圈(2)上的电压随时间变化的信号。读取方式可以使用通用的电压记录器件,电压数量级根据线圈的形状和匝数可以变化，适于测量的电压在10mV到1V。

4.在步骤3中得到的信号中找到对应临界电流的特征，比如图2中的(3)。

5.对比出现步骤4中该特征的时间，结合步骤2中得到的电流波形，得到该时间对应的样品电流，这个电流值就是样品的临界电流。

例如图4是一个利用该方法测量得到的曲线，左图为电流波形，右图为电压波形，在右图中，寻找到电压的峰位(7)，对应47.28ms，并在左图中找到其对应的电流值380A(8)，就是该样品的临界电流。

需要说明的是，本发明技术方案并不局限于上述特定实施方式，上述形式及各项参数仅作为举例证明其可行性。

二、其他实现方式

根据本发明的核心脉冲时变电流和感应法测量，可以发展出许多变形，比如：

1.测量探头可以变成霍尔探针，磁阻效应传感器，SQUID，磁通门磁强计等磁场传感器；

2.测量探头可以安装在样品附近，或通过靠近样品的铁磁磁路导引到其他位置进行测量；

3.可以加入或不加入对同形状常规导体的测量和校正；

4.可以利用时变电流的上升沿或下降沿，利用峰值或其他的特征进行测量；

5.其他显而易见的变体。

这里举出两个例子，分别是1.改变线圈位置和利用下降沿测量的设计；2.利用铁磁回路+霍尔探针+常规导体信号测量和校正的设计。

1、改变线圈位置和利用下降沿测量

该方案其主要模块及电路图如图3所示，该方案最重要的组成部分与典型实现方案相同，参考图3，不同之处在这里改变了感应线圈(2)的位置，具体位置见图5所示。在测量中，采取以下步骤：

1).对样品通以脉冲电流，比较理想的情况为快升慢降的锯齿波或三角波。上升沿的恒定斜率对于数据分析可以带来方便，但是对于正弦波或其他的任意上升波形都可以使用。电流峰值应大于样品的临界电流，比如对于临界电流为200A的样品，可以采用峰值300A，上升沿<0.1ms，下降沿1ms的锯齿波脉冲。

2).在脉冲电流，尤其是电流下降的过程中，采集电流随时间变化的信号。可以直接读取定值电阻上的电压或者利用如可夫斯基线圈上的信号进行积分得到电流波形。读取方式可以使用通用的电压记录器件,电压数量级在10mV到1V。

3).在脉冲电流，尤其是电流下降的过程中，采集样品线圈(2)上的电压随时间变化的信号。读取方式可以使用通用的电压记录器件,电压数量级根据线圈的形状和匝数可以变化，适于测量的电压在10mV到1V。

4).在步骤3中得到的信号中找到对应临界电流的特征，比如图6中的曲线突变谷值(10)。

5).对比出现步骤4中该特征的时间，结合步骤2中得到的电流波形，得到该时间对应的样品电流，这个电流值就是样品的临界电流。

2、利用铁磁回路+霍尔探针+常规导体信号测量和校正

一种替代实现方案其主要模块及电路图如图7所示，该方案最重要的组成部分包括脉冲电流源(4)，样品(1)，与样品形状相近的常规导体(13)，测量使用的铁磁回路(11)，霍尔探针(12)和电流传感器(这里画出了两种传感器包括如可夫斯基线圈(5)和定值电阻(6)，需要指出的是实际使用中可以使用其中的的出一种或多种组合)。其中，(11)和(12)的具体位置见图8。

在测量中，采取以下步骤：

1).对样品通以脉冲电流，比较理想的情况为慢升快降的锯齿波或三角波。上升沿的恒定斜率对于数据分析可以带来方便，但是对于正弦波或其他的任意上升波形都可以使用。电流峰值应大于样品的临界电流，比如对于临界电流为200A的样品，可以采用峰值300A，上升沿1ms，下降沿<0.1ms的锯齿波脉冲。

2).在电流增加的过程中，采集电流随时间变化的信号。可以直接读取定值电阻上的电压或者利用如可夫斯基线圈上的信号进行积分得到电流波形。读取方式可以使用通用的电压记录器件,电压数量级在10mV到1V。

3).在电流增加的过程中，铁磁回路(11)将感应到样品(1)和常规导体(13)附近的磁通变化，并由安放在铁磁回路(11)中的霍尔探针(12)测得相应的磁场强度随时间的变化，如图(9)。

4).在步骤3中得到的信号中找到对应临界电流的特征，比如图9中的(14)。

5).对比出现步骤4中该特征的时间，结合步骤2中得到的电流波形，得到该时间对应的样品电流，这个电流值就是样品的临界电流。

优选例3：

一种超导材料的临界电流测量方法，包括：

时变电流加载步骤：在样品中通以时变电流；磁场测量步骤：将包括感性线圈的传感器设置在预设位置，通过传感器测量样品周围的磁场分布，获得测量信息；临界电流判断步骤：根据获得的测量信息，判断样品是否达到临界电流状态以及样品在时变电流加载步骤中的哪一时刻达到临界电流，并获得样品的临界电流。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种超导材料的临界电流测量方法，其特征在于，包括：

时变电流加载步骤：在样品中通以时变电流；

磁场测量步骤：将传感器设置在预设位置，通过传感器测量样品周围的磁场分布或感性电压的分布，获得测量信息；

临界电流判断步骤：根据获得的测量信息，判断样品是否达到临界电流状态，并获得样品的临界电流。

2.根据权利要求1所述的超导材料的临界电流测量方法，其特征在于，所述样品包括：非理想第二类超导体。

所述传感器包括以下任一种或任多种：

感应线圈、霍尔传感器、巨磁阻效应传感器、SQUID传感器、磁通门磁强计。

3.根据权利要求1所述的超导材料的临界电流测量方法，其特征在于，所述脉冲电流的峰值大于样品的临界电流。

4.根据权利要求1所述的超导材料的临界电流测量方法，其特征在于，所述临界电流判断步骤：

根据获得的测量信息，获得电压波形图或磁场强度波形图；

根据电压波形图或磁场强度波形图的临界特征，根据临界特征对应的时刻，获得脉冲电流对应时刻的电流，记为临界电流。

5.根据权利要求4所述的超导材料的临界电流测量方法，其特征在于，所述临界特征包括以下任一种或任多种：

电压波形图或磁场强度波形图的波峰、电压波形图或磁场强度波形图的波谷。

6.一种非理想第二类超导体的临界电流的测量系统，其特征在于，包括：

时变电流加载模块：在样品中通以时变电流；

磁场测量模块：将传感器设置在预设位置，通过传感器测量样品周围的磁场分布或感性电压的分布，获得测量信息；

临界电流判断模块：根据获得的测量信息，判断样品是否达到临界电流状态，并获得样品的临界电流。

7.根据权利要求6所述的非理想第二类超导体的临界电流的测量系统，其特征在于，所述样品包括：非理想第二类超导体。

所述传感器包括以下任一种或任多种：

感应线圈、霍尔传感器、巨磁阻效应传感器、SQUID传感器、磁通门磁强计。

8.根据权利要求1所述的非理想第二类超导体的临界电流的测量系统，其特征在于，所述脉冲电流的峰值大于样品的临界电流。

9.根据权利要求1所述的非理想第二类超导体的临界电流的测量系统，其特征在于，所述临界电流判断模块：

根据获得的测量信息，获得电压波形图或磁场强度波形图；

根据电压波形图或磁场强度波形图的临界特征，根据临界特征对应的时刻，获得脉冲电流对应时刻的电流，记为临界电流；

所述临界特征包括以下任一种或任多种：

电压波形图或磁场强度波形图的波峰、电压波形图或磁场强度波形图的波谷。

10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的超导材料的临界电流测量方法的步骤。