[发明专利]一种高温超导带材多场特性测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温超导带材多场特性测量装置。

背景技术

1986年，德国科学家贝德诺兹（J.G.Bednorz）和瑞士科学家米勒（K.A.Muller）制备出临界温度Tc为35K的镧钡铜氧（La-Ba-Cu-O）铜氧化物超导体，引发了全球范围内研究高温超导材料的热潮，高温超导材料取得迅速发展。目前，高温超导材料制备技术已经成熟，高温超导带材已经商业化，从而使得高温超导技术在电力、通讯、医疗等方面的应用开始走向市场，步入应用阶段。目前，国际和国内研制的高温超导电缆、变压器、限流器等均已挂入电网试运行，小型超导储能装置，超导医用成像装置，超导滤波器等已步入市场。

高温超导装置如限流器、超导电机、超导医用成像装置等的核心部件是超导线圈（磁体），所以对高温超导线圈的研究，既是高温超导应用的重要方面，也是超导应用的基础性工作，同时也是高温超导应用所面临和急需解决的关键问题。因此，对高温超导线圈的研究具有特殊的重要意义。高温超导应用要求超导体应具有小的损耗和高的稳定性。而在实际应用中，绝大多数用电器通常采用交流供电，即交流应用是最普遍、最广泛的情况，也是超导应用的一个最重要的方向。然而，在交流状态下，超导体的交流损耗在所难免。由于高温超导体交流损耗的大小直接关系到超导装置的效率与运营成本，而失超传播与保护则影响到高温超导装置的可靠性与安全性，所以，在超导装置的设计和实际应用中，必须清楚高温超导体的交流损耗大小、最小失超能量、及失超传播（正常区传播）速度等特性，设计失超保护系统，以确保超导装置的长期稳定安全运行。故关于超导材料与线圈的交流损耗与失超传播特性的研究一直是应用超导研究的重要方面。

目前关于高温超导带材的交流损耗与失超传播的文献和专利，大多是在只有磁场、温度或应力等单一变化场环境下测量带材的损耗和一维失超传播情况，其测量环境，如磁场背景，热传导环境，机械应力/应变情况与带材在线圈中所处的实际环境有较大差别。在线圈中，超导带材所处的磁场与应力/应变作用、及传热环境比单场环境要复杂得多。如果用实际的高温超导线圈去测量，则造价太高、难度大且不能更换被测样品。

发明内容

本发明的目的是克服现有测量装置大多是在单一变化外场下测量单根带材的损耗和一维失超传播特性，其测量环境与带材在线圈中所处的实际环境有较大差别的缺点，提出一种高温超导带材多场特性测量装置。本发明可以测量绕制高温超导线圈的高温超导带材在不同温度区间、不同曲率半径、不同应力及不同磁场环境下的临界电流、交流损耗和失超传播特性。

使用本发明测量装置测量临界电流使用四引线法，测量交流损耗采用电测法，即使用锁相放大器测量样品中与电流同相的电压分量的方法，失超传播的测量则是通过给样品施加热脉冲激发一个正常区，测量脉冲点两侧不同位置的电压和温度的变化，从而得到最小失超能及失超传播速度。

被测超导带材的电流引线和背景磁体的电流引线均与电源连接，以便为其供电。测量交流损耗实验时所使用的锁相放大器与被测超导带材测量引线连接，放置在杜瓦容器外面。测量失超传播特性实验时，将加热丝缠绕在被测超导带材上，以备实验时给高温超导带材提供一个热冲击，加热丝两端接有脉冲电源，以便给加热丝供电。

本发明可以模拟高温超导带材在高温超导线圈中所处的热传导环境，所受的应力环境和电磁环境，使得高温超导带材的临界电流、交流损耗与失超传播特性测量更接近于高温超导带材的实际工作环境，并且能够方便地反复测量不同样品，从而可以更加准确地获得高温超带材在真实工作环境情况下的特性参数。

本发明的高温超导带材多场特性测量装置包括杜瓦容器、背景磁体、超导带材样品架、连接杆、螺栓、第一施力杆、第二施力杆、施力弹簧、施力板、支架板、被测超导带材电流引线、被测超导带材测量引线，以及背景磁体的电流引线。