CN211426770U - 一种超导电缆短样的临界电流测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超导电缆短样的临界电流测试装置，包括箱体及设于箱体内的梯度放大器、交流损耗测试装置、AD采集卡、液氮槽、工业控制计算机、隔离前置放大器、保护电阻和霍尔电流传感器，梯度放大器的一个输出端通过保护电阻连接设于液氮槽中电缆样品的正极，梯度放大器的另一个输出端通过霍尔电流传感器连接设于液氮槽中电缆样品的负极，梯度放大器的输入端连接交流损耗测试装置，霍尔电流传感器连接交流损耗测试装置，设于液氮槽中缆样品通过隔离前置放大器连接交流损耗测试装置，交流损耗测试装置连接AD采集卡，AD采集卡连接工业控制计算机。与现有技术相比，本实用新型具有节约空间、操作方便、适用范围广等优点。

Description

一种超导电缆短样的临界电流测试装置

技术领域

本实用新型涉及超导测试技术领域，尤其是涉及一种超导电缆短样的临界电流测试装置。

背景技术

在无外磁场的环境下，处于超导态的超导带材通以直流电流，当电流增加到临界值时，样品转入正常态，此时的最大电流称为自场临界电流。通常所说的临界电流即为超导带材自场电流，也就是用无电阻状态下的最大直流电流，用Ic(Critical Current)表示。临界电流是超导带材的关键基本参数之一，决定了超导带材无阻通过电流的能力的大小，决定了超导材料的实际应用价值。

高温超导电缆通过直流电流时无损耗，但通过交流电流时会产生交流损耗，因交流损耗产生的热量一般会全部由制冷机带走，若热量无法及时带走，则将会导致超导电缆温度升高而引起临界电流退化，甚至引起超导电缆失超，因此，临界电流是超导电缆特征稳定性的关键基础，建立超导电缆的临界电流测试装置，不仅能为超导电缆的结构设计及应用提供实验与理论依据，还可大大提高超导电缆测试水平。现有的超导电缆检测设备大多根据四引线测量法设计，结构繁琐且占据空间较大，操作难度大，测试成本高，且测试周期较长。而针对超导电缆短样的临界电流测试，目前尚未有一个小型化的简单快速的测试设备，致使电缆布设范围及电缆测试设备的使用范围都受到了很大限制。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节约空间、操作方便、适用范围广泛的超导电缆短样的临界电流测试装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超导电缆短样的临界电流测试装置，包括箱体及设于箱体内的梯度放大器、交流损耗测试装置、AD采集卡、液氮槽、工业控制计算机、隔离前置放大器、保护电阻和霍尔电流传感器，所述梯度放大器的一个输出端通过保护电阻连接设于液氮槽中待测试电缆样品的正极，所述梯度放大器的另一个输出端通过霍尔电流传感器连接设于液氮槽中待测试电缆样品的负极，所述梯度放大器的输入端连接交流损耗测试装置，所述霍尔电流传感器连接交流损耗测试装置，设于液氮槽中待测试电缆样品通过隔离前置放大器连接交流损耗测试装置，所述交流损耗测试装置连接AD采集卡，所述AD采集卡连接工业控制计算机。

优选地，所述的交流损耗测试装置为设有信号隔离接口、D/A输出接口、信号输入接口的交流损耗测试装置，所述信号隔离接口包括低压输入接口、低压输出接口。

优选地，所述梯度放大器设有输出电流接口、输入信号电压接口和输出电压接口。

优选地，所述待测试电缆样品通过铜母排与大功率直流电源相连，铜母排上安装所述霍尔电流传感器，所述铜母排连接电压测量引线，电压测量引线通过所述隔离前置放大器连接所述交流损耗测试装置的信号输入接口。

优选地，所述梯度放大器的输入信号电压接口连接所述低压输出接口，所述低压输入接口连通D/A输出接口，所述D/A输出接口连接AD采集卡。

优选地，所述工业控制计算机采用设有供应面板并带有USB接口的开关电源的工业控制计算机，所述工业控制计算机通过USB连接线与AD采集卡连接。

优选地，所述工业控制计算机采用FPC3000-P150F工业平板电脑。

优选地，所述AD采集卡采用AD7112采集卡。

优选地，所述交流损耗测试装置采用LND-506B变压器容量损耗参数测试仪或ZZRL-III便携式变压器容量及损耗特性测试仪.

优选地，所述梯度放大器采用AD7792梯度放大器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)本实用新型装置的各设备体积小，且设备数量少，各设备设置在一个箱体中，提供了一种可实现小型化的便携式超导电缆短样的临界电流测试装置，实用性更强；

2)本实用新型所需设备少且体积小，在空间有限的场所也能灵活导入电缆，并对电缆短样的临界电流进行测试，使用灵活、方便，适用范围广泛；此外，所待测电缆样品的尺寸最小只需要1cm²，可大大节约空间；

3)本实用新型通过交流损耗测试装置的D/A输出接口通过数据线连接AD采集卡，AD采集卡连接工业控制计算机，可实现简单、快速、准确的超导电缆短样的临界电流测试，操作方便；

4)利用样品完全浸泡在液氮中的设计达成超导临界温度，不需要电接触样品，从而避免了电阻热效应。

附图说明

图1为本实用新型超导电缆短样的临界电流测试装置内各组件连接示意图；

图中标号所示：

1、梯度放大器，2、交流损耗测试装置，3、AD采集卡，4、工业控制计算机，5、隔离前置放大器，6、待测试电缆样品，7、保护电阻，8、霍尔电流传感器，21、信号隔离接口，22、D/A输出接口，23、信号输入接口，211、低压输入接口，212、低压输出接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

实施例

本实用新型涉及一种超导电缆短样的临界电流测试装置，包括箱体，以及设于箱体内的交流损耗测试装置2、梯度放大器1、保护电阻7、霍尔电流传感器8、隔离前置放大器5、AD采集卡3、液氮槽、工业控制计算机4。

本实用新型的交流损耗测试装置2为现有技术中设有信号隔离接口21、D/A输出接口22、信号输入接口23的交流损耗测试装置。信号隔离接口21包括低压输入接口211、低压输出接口212。本实用新型的梯度放大器1设有输出电流接口、输入信号电压接口、输出电压接口。

如图1所示，在实际测试中，待测试电缆样品6放入液氮槽，使其浸泡在液氮中，待测试电缆样品6通过铜母排与大功率直流电源相连，铜母排上安装有霍尔电流传感器8，铜母排连接电压测量引线，电压测量引线通过隔离前置放大器5连接交流损耗测试装置2的信号输入接口。

具体地，梯度放大器1的输出电流接口连接霍尔电流传感器8，霍尔电流传感器8连接液氮中待测试电缆样品6的负极。梯度放大器1的输出电压接口连接保护电阻7，保护电阻7连接液氮中待测试电缆样品6的正极。霍尔电流传感器8连接交流损耗测试装置2的信号输入接口23。梯度放大器1的输入信号电压接口连接交流损耗测试装置2的信号隔离接口21的低压输出接口212，信号隔离接口21的低压输入接口211连通D/A输出接口22。待测试电缆样品6通过隔离前置放大器5连接交流损耗测试装置2的信号输入接口23。交流损耗测试装置2的D/A输出接口22通过数据线连接AD采集卡3，AD采集卡3连接工业控制计算机4。本实用新型的工业控制计算机4优先选用设有供应面板的带有USB接口的开关电源的工业控制计算机，其通过USB连接线与AD采集卡3连接。

实际操作时，在液氮槽中加入液氮，待液氮没过待测试电缆样品，保持样品完全浸泡在液氮中6小时。(此时导体温度与液氮温度相差小于1k)。随后打开大功率直流电源和交流损耗测试装置，利用交流损耗测试装置施加电流并采集电压电流信号，电压电流信号通过AD采集卡获取，并传输至工业计算机，工业计算机根据U-I特性曲线计算获得电缆临界电流数据。本实用新型装置的各个设备体积小，且设备数量少，所待测电缆样品的尺寸最小只需要1cm²，可大大节约空间，且不需要电接触样品从而避免了电阻热效应。

在本实施例中，作为优选方案，液氮槽中还设有数字温度计，用于监测液氮槽中待测试电缆样品的温度。

在本实施例中，作为优选方案，AD采集卡采用AD7112采集卡。交流损耗测试装置采用LND-506B变压器容量损耗参数测试仪或ZZRL-III便携式变压器容量及损耗特性测试仪。梯度放大器采用AD7792梯度放大器，其为适合高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端，内置一个低噪声16位/24位Σ-Δ型ADC，还集成了片内低噪声仪表放大器。作为优选方案，工业控制计算机采FPC3000-P150F工业平板电脑。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超导电缆短样的临界电流测试装置，其特征在于，包括箱体及设于箱体内的梯度放大器(1)、交流损耗测试装置(2)、AD采集卡(3)、液氮槽、工业控制计算机(4)、隔离前置放大器(5)、保护电阻(7)和霍尔电流传感器(8)，所述梯度放大器(1)的一个输出端通过保护电阻(7)连接设于液氮槽中待测试电缆样品(6)的正极，所述梯度放大器(1)的另一个输出端通过霍尔电流传感器(8)连接设于液氮槽中待测试电缆样品(6)的负极，所述梯度放大器(1)的输入端连接交流损耗测试装置(2)，所述霍尔电流传感器(8)连接交流损耗测试装置(2)，设于液氮槽中待测试电缆样品(6)通过隔离前置放大器(5)连接交流损耗测试装置(2)，所述交流损耗测试装置(2)连接AD采集卡(3)，所述AD采集卡(3)连接工业控制计算机(4)。

2.根据权利要求1所述的一种超导电缆短样的临界电流测试装置，其特征在于，所述的交流损耗测试装置(2)为设有信号隔离接口(21)、D/A输出接口(22)、信号输入接口(23)的交流损耗测试装置，所述信号隔离接口(21)包括低压输入接口(211)、低压输出接口(212)。

3.根据权利要求2所述的一种超导电缆短样的临界电流测试装置，其特征在于，所述梯度放大器(1)设有输出电流接口、输入信号电压接口和输出电压接口。

4.根据权利要求3所述的一种超导电缆短样的临界电流测试装置，其特征在于，所述待测试电缆样品(6)通过铜母排与大功率直流电源相连，铜母排上安装所述霍尔电流传感器(8)，所述铜母排连接电压测量引线，电压测量引线通过所述隔离前置放大器(5)连接所述交流损耗测试装置(2)的信号输入接口(23)。

5.根据权利要求3所述的一种超导电缆短样的临界电流测试装置，其特征在于，所述梯度放大器(1)的输入信号电压接口连接所述低压输出接口(212)，所述低压输入接口(211)连通D/A输出接口(22)，所述D/A输出接口(22)连接AD采集卡(3)。

6.根据权利要求1所述的一种超导电缆短样的临界电流测试装置，其特征在于，所述工业控制计算机(4)采用设有供应面板并带有USB接口的开关电源的工业控制计算机，所述工业控制计算机(4)通过USB连接线与AD采集卡(3)连接。

7.根据权利要求6所述的一种超导电缆短样的临界电流测试装置，其特征在于，所述工业控制计算机(4)采用FPC3000-P150F工业平板电脑。

8.根据权利要求1所述的一种超导电缆短样的临界电流测试装置，其特征在于，所述AD采集卡(3)采用AD7112采集卡。

9.根据权利要求2所述的一种超导电缆短样的临界电流测试装置，其特征在于，所述交流损耗测试装置(2)采用LND-506B变压器容量损耗参数测试仪或ZZRL-III便携式变压器容量及损耗特性测试仪。

10.根据权利要求3所述的一种超导电缆短样的临界电流测试装置，其特征在于，所述梯度放大器(1)采用AD7792梯度放大器。

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