CN202330679U - 高温超导材料多场耦合测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温超导材料多场耦合测试系统，在磁场发生装置内部为空腔结构，在空腔（10）内设置有磁场均匀区（9），低温杜瓦装置设置在该磁场均匀区（9），低温杜瓦装置包括低温施力机构（4、5）、绝缘构件（3）、低温夹具（2）、封盖（8）、绝缘构件（3）、杜瓦容器（1）和温度探头（6）。在密封的均匀磁场空间中通过低温杜瓦装置测量出力、电、磁、热对高温超导材料的综合作用，以实现测量出力、磁、热、电对高温超导材料多场耦合作用的目的。

Description

高温超导材料多场耦合测试系统

技术领域

本实用新型涉及高温超导材料测量领域，具体地，涉及一种用来测量力、磁、热、电对高温超导材料作用的多场耦合测试系统。 

背景技术

高温超导材料(泛指临界温度高于77K的超导材料)的发现有力的推动了应用超导相关领域的研究与发展，预计其在低压大电流输电、变压器、限流器、储能系统、超导磁体等方面的应用将在本世纪成为现实。与传统的低温超导体类似，高温超导体也具有三个临界特征参数，临界磁场(包括上、下临界磁场)、临界温度和临界电流密度。考虑到其一般应用领域存在的多场耦合特性，即高温超导材料工作区域通常涉及力-电-磁-热多场的相互作用。已有的实验结果表明超导材料存在较为显著的多场耦合的特性，如应力场会改变高温超导材料的临界温度和临界电流密度，而磁场能够改变其临界电流密度和应力场(材料的杨氏模量等)。受实验装置限制，截止目前还没有全面的对其力-电-磁-热多场耦合特性相关测试结果的报告。 

目前，针对高温超导材料的力-电-磁-热多场耦合测试一般仅涉及到其中的一项或者两项，对于材料研究工作者来说，集中于外加磁场对高温超导材料的临界电流密度的影响研究，很少关注外加磁场对其力学特性如杨氏模量的影响规律；应用高温超导材料研究学者一般重点关注应力场(材料和结构变形)对磁体磁场构型的影响，而很少关注其对临界电流密度的影响，如前所述，高温超导材料的这些特性都是相互关联，相互影响，不能对其隔离研究。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种高温超导材料多场耦合测试系统，以实现测量出力、磁、热、电对高温超导材料多场耦合作用的优点。 

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是： 

一种高温超导材料多场耦合测试系统，包括低温杜瓦装置和磁场发生装置，所述磁场发生装置内部为空腔结构，在空腔内设置有磁场均匀区，所述低温杜瓦装置设置在该磁场均匀区，所述低温杜瓦装置包括低温施力机构、绝缘构件、低温夹具、封盖、绝缘构件、杜瓦容器和温度探头，所述低温施力机构组成 “U”形结构，该“U”形结构的两个自由端固定在封盖上，所述低温施力机构穿透封盖并固装在封盖上，在该“U”形结构的底部与低温施力机构的底部相对设置有绝缘构件，所述绝缘构件上装置用来固定试样的低温夹具，所述温度探头装置在固定在低温夹具间的试样上，所述低温夹具上设置有接线柱，所述杜瓦容器半封闭包裹在低温杜瓦装置的外围，所述封盖盖装在杜瓦容器的开口上。

根据本实用新型的优选实施例，所述空腔直径150mm，高度为450mm，中心磁场均匀区为100mm。 

根据本实用新型的优选实施例，所述温度探头采用铑铁温度计。 

本实用新型的技术方案提供了一种用于测量力、电、磁、热对高温超导材料相互作用的测量系统，在密封的均匀磁场空间中通过低温杜瓦装置测量出力、电、磁、热对高温超导材料的综合作用，以实现测量出力、磁、热、电对高温超导材料多场耦合作用的目的。 

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。 

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中： 

图1为本实用新型实施例所述的高温超导材料多场耦合测试系统中低温杜瓦装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的高温超导材料多场耦合测试系统中磁场发生装置的结构示意图。

结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下： 

1-杜瓦容器；2-低温夹具；3-绝缘构件；4-低温施力机构；5-低温施力机构；6-温度探头；7-接线柱；8-封盖；9-均匀磁场区；10-空腔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

如图1、图2所示，高温超导材料多场耦合测试系统，包括低温杜瓦装置和磁场发生装置，磁场发生装置内部为空腔结构，空腔直径150mm，高度为450mm，在空腔内设置有100mm的磁场均匀区9，低温杜瓦装置设置在该磁场均匀区9，低温杜瓦装置包括低温施力机构4 、低温施力机构 5、绝缘构件3、低温夹具2、封盖8、绝缘构件3、杜瓦容器1和温度探头6，低温施力机构4组成 “U”形结构，该“U”形结构的两个自由端焊接在封盖8上，低温施力机构5穿透封盖并固装在封盖8上，在该“U”形结构的底部与低温施力机构5的底部相对设置有绝缘构件3，绝缘构件3上装置用来固定试样的低温夹具2，温度探头6采用铑铁温度计装置在固定在低温夹具2间的试样上，低温夹具2上设置有接线柱7，杜瓦容器1半封闭包裹在低温杜瓦装置的外围，封盖8盖装在杜瓦容器的开口上。 

该装置首先置于空腔外围，即非磁场环境，在低温杜瓦装置中倒入液氮，并将选用的实验样品置于低温夹具中，将安装好样品的加压与测试传感器整体放入液氮容器中，待高温超导体冷却至液氮温度（温度传感器可知，且在非磁场环境可以观察液氮容量，实时添加液氮），将整体低温与压力及测试装置一起置于磁场均匀区域，并固定好位置。完成实验的装置安放。 

开始实验时，首先按照实验要求，给予样品一定的预加载荷，然后由外围的磁场发生机构提供可达5特斯拉（T）的磁场，给予样品通入电流，并在样品周围安装低温磁环境测试仪器，实时测量磁场环境，通过样品的接线柱，实时测试样品流经电流的大小，并通过温度传感器，测试样品及环境温度的变化；同时，样品的磁感应强度也进行了实时测量，由此，完成了高温超导体在力磁加载下的，磁-电-热等特性变化，从而实现了超导体力-磁-热-电多场耦合特性的实验研究，为理论研究和工程应用提供的关键有效的依据。 

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种高温超导材料多场耦合测试系统，其特征在于，包括低温杜瓦装置和磁场发生装置，所述磁场发生装置内部为空腔结构，在空腔（10）内设置有磁场均匀区（9），所述低温杜瓦装置设置在该磁场均匀区（9），所述低温杜瓦装置包括低温施力机构（4、5）、绝缘构件（3）、低温夹具（2）、封盖（8）、绝缘构件（3）、杜瓦容器（1）和温度探头（6），所述低温施力机构（4）组成 “U”形结构，该“U”形结构的两个自由端固定在封盖（8）上，所述低温施力机构（5）穿透封盖（8）并固装在封盖上，在该“U”形结构的底部与低温施力机构（5）的底部相对设置有绝缘构件（3），所述绝缘构件（3）上装置用来固定试样的低温夹具（2），所述温度探头（6）装置在固定在低温夹具（2）间的试样上，所述低温夹具（2）上设置有接线柱（7），所述杜瓦容器（1）半封闭包裹在低温杜瓦装置的外围，所述封盖（8）盖装在杜瓦容器（1）的开口上。

2.根据权利要求1所述的高温超导材料多场耦合测试系统，其特征在于，所述空腔直径150mm，高度为450mm，中心磁场均匀区为100mm。

3.根据权利要求1所述的高温超导材料多场耦合测试系统，其特征在于，所述温度探头（6）采用铑铁温度计。

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