[发明专利]高温超导带材临界电流连续测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导带材临界电流的测量装置和测量方法，特别是连续的临界电流测量装置和测量方法。

背景技术

1911 年，荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯发现汞在低温下具有“零”电阻的“超导电性”，从而开创了超导新纪元。现在，整整一个世纪过去了，超导材料发展早已日新月异，尤其是1986年后，高临界温度( 77K 以上) 超导材料获得突破性进展，将超导实际应用可能推至液氮温区，具有重大的实际意义。特别是随着90 年代中后期以来第一代Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x( Bi-2223，Bi 系)以及第二代高温超导材料YBa₂Cu₃O_x(YBCO，Y-123) 已经实现了规模化生产并开始逐步扩大应用范围，结合低温与制冷技术的迅速发展，人们看到了高温超导材料走入实际应用的曙光，超导电机、超导限流器、超导电缆、超导变压器、超导磁分离系统、超导储能系统、超导量子干涉仪等超导应用研究得到了空前的重视，并取得了显著进步。

国内外研究小组已成功研制出长度超过100m，最长达到1000 m且能够传输100 A 以上超导电流的第二代高温超导带材，使氧化物高温超导材料在电力领域的广泛应用成为可能。随着应用领域更为广泛、未来成本更低的第二代高温超导带材的产业化进程不断加快，超导材料的应用前景将逐步明晰起来，如36.5 MW 高温超导电机的研制成功、国内外多个超导电缆示范项目的演示成功、数十个故障限流器的成功挂网运行等，世界各地的超导应用项目正如火如荼地进行。

临界电流是表征超导体载流能力的重要参量，也是衡量超导材料质量的主要技术指标，研究其测量手段不仅可以探索材料自身特性，还能为材料应用与开发服务。大多数临界电流的获得采用磁感法，经计算间接得到，避免或减少了电流电极在大电流下的发热问题，但这样的方法只可以粗略测量临界电流，且使用范围有限。最直观、最能真实反映材料本身实用载流能力的测量方法应为稳态直流传输方法，即直接利用四引线法（所谓四引线测量方法就是通过两根引线由电流源对样品提供电流，通过另外两根引线利用纳伏电压计测量电压降，进而换算出样品的电阻值）测得V－I曲线，然后来确定临界电流。

目前，超导长带的测量，一是采用焊接的方法，将焊点放在带材的两端，测量整根的临界电流，无法得知带材的均匀性和缺陷等有关信息，并且焊接部分的带材不能继续使用；二是采用磁感法测量长带的临界电流，这种测量方法只能间接测量临界电流，测量值不准确不直观。

目前，在超导带材的产业化阶段，需要制造快速和准确的测量装置和方法来测量超导带材的质量。

发明内容

本发明提供的一种高温超导长带的临界电流连续测量装置及测量方法，采用压接的四引线方法测量临界电流，测量装置结构紧凑、简单，使用方便，能快速、准确的测量超导带材的临界电流，并获得高温超导长带的均匀性和缺陷等信息。

为了实现上述目的，本发明提供一种超导带材的临界电流连续测量装置，该测量装置包含：

液氮槽、设置在液氮槽内的测量支架，以及设置在测量支架上的超导带材运动机构和测量机构；

所述的超导带材运动机构包含依次设置的放料盘、长度调节装置和收料盘，所述的放料盘和收料盘设置在液氮槽外，长度调节装置设置在液氮槽内部；

所述的长度调节装置包含进口测量定轮、出口测量定轮、设置在进口测量定轮和出口测量定轮之间的若干调节定轮和若干动轮，设置在测量支架上并连接若干动轮的升降机构和设置在测量支架上并连接升降机构的动力装置；所述的进口测量定轮设置在靠近放料盘的一侧，所述的出口测量定轮设置在靠近收料盘的一侧，所述的动轮与调节定轮间隔设置，调节定轮位置固定，动轮可随升降机构上下运动，从而调整超导带材的长度；

所述的测量机构包含设置在长度调节装置两侧的第一测量组件和第二测量组件，每个测量组件包含电流端子、电压端子、设置在测量支架上并连接电流端子和电压端子的动力机构、以及安装在测量支架上的底板；电流端子和电压端子可随动力机构上下运动，使电流端子和电压端子接触超导带材或者远离超导带材；

缠绕在放料盘上的超导带材依次经过进口测量定轮、接触第一测量组件中的底板、然后间隔地缠绕在若干调节定轮和动轮上、接触第二测量组件中的底板、经过出口测量定轮、最后缠绕在收料盘上。

所述的液氮槽上设置有进液口和出液口。