專(zhuān)利名稱(chēng)：373-4.2k環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超導(dǎo)材料測(cè)量技術(shù)，具體地，涉及373-4. I環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)現(xiàn)象作為20世紀(jì)的最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。基于邁斯納效應(yīng)、零電阻等優(yōu)越特性而在高新工程與技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)出誘人的應(yīng)用潛力。超導(dǎo)材料(高溫、低溫)就是基于這些優(yōu)越特性發(fā)展起來(lái)的，如今，超導(dǎo)材料已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用到超導(dǎo)磁體的制造領(lǐng)域，而超導(dǎo)磁體在在大型科學(xué)裝置、醫(yī)療設(shè)備、能源、國(guó)防軍事等諸多領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用前景。伴隨著超導(dǎo)材料技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代超導(dǎo)磁體磁場(chǎng)最高強(qiáng)度已由早期的0. 5特斯拉增加到數(shù)十個(gè)特斯拉，但要是繼續(xù)提高磁場(chǎng)的強(qiáng)度以滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，其磁體間的洛倫茲力必將大大地提高，對(duì)超導(dǎo)材料的力學(xué)性能要求也越來(lái)越高。因此，從探索超導(dǎo)材料力學(xué)性能的角度出發(fā)，揭示在極端復(fù)雜條件下(低溫、強(qiáng)電磁場(chǎng))超導(dǎo)材料的力學(xué)性能規(guī)律，提高超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的背景磁場(chǎng)是當(dāng)今工程界和學(xué)術(shù)界的迫切要求。超導(dǎo)磁體(材料)在運(yùn)行狀態(tài)下(低溫、強(qiáng)電磁場(chǎng))不能達(dá)到其設(shè)計(jì)要求的大部分誘因來(lái)源于與其力學(xué)性能相關(guān)的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、應(yīng)力大、變形大、機(jī)械損傷和破壞等。因此，對(duì)于極端復(fù)雜環(huán)境下，超導(dǎo)材料的力學(xué)性能測(cè)量的研究顯得非常重要且具有挑戰(zhàn)性。超導(dǎo)材料具有可提供強(qiáng)磁場(chǎng)等優(yōu)異特性使它從被發(fā)現(xiàn)之日起，就向人類(lèi)展示了誘人的應(yīng)用前景。但要實(shí)際應(yīng)用超導(dǎo)材料又受到一系列因素的制約，這首先是它的臨界參量，其次還有材料制作的工藝等問(wèn)題(例如脆性的超導(dǎo)陶瓷如何制成柔細(xì)的線材就有一系列工藝問(wèn)題)。超導(dǎo)材料主要分為四大類(lèi)超導(dǎo)元素(Nb)、合金材料(NbTi合金)、超導(dǎo)化合物(Nb3Sn)、超導(dǎo)陶瓷 (鋇-釔-銅氧化物等)。其中，NbTi合金材料臨界溫度為9. 3K,臨界磁場(chǎng)12T，Nb3Sn超導(dǎo)化合物臨界溫度為18. 1K，臨界磁場(chǎng)28. 5T，超導(dǎo)陶瓷的臨界溫度在液氮溫區(qū)下。前兩者屬于低溫超導(dǎo)材料，后者屬于高溫超導(dǎo)材料。這三種超導(dǎo)材料已經(jīng)逐漸的運(yùn)用到超導(dǎo)磁體技術(shù)和超導(dǎo)性能研究中，故屬于本測(cè)試系統(tǒng)重點(diǎn)研究對(duì)象。通常超導(dǎo)材料的力學(xué)基本性能測(cè)試通常在常溫下進(jìn)行的，在實(shí)際過(guò)程中，通過(guò)常溫下的力學(xué)基本參數(shù)來(lái)估計(jì)低溫下超導(dǎo)材料的力學(xué)基本性能，而超導(dǎo)材料在室溫和低溫下的力學(xué)性質(zhì)不盡相同，開(kāi)展低溫下超導(dǎo)材料力學(xué)參數(shù)的測(cè)量的工作是十分必要和重要的。 此外，從室溫到低溫需要經(jīng)歷一個(gè)降溫過(guò)程，考察降溫梯度下超導(dǎo)材料力學(xué)性質(zhì)的變化是另外一個(gè)十分重要的問(wèn)題。在現(xiàn)有的超導(dǎo)材料測(cè)試中，對(duì)于超導(dǎo)材料的單一受力狀態(tài)的力學(xué)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)裝置研究較多。但是，超導(dǎo)磁體運(yùn)行時(shí)，通常處在變化的強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境中，變化的強(qiáng)電磁場(chǎng)必然會(huì)帶來(lái)強(qiáng)大的洛倫茲力作用，并且，這種洛倫茲力作用于超導(dǎo)材料的各個(gè)方向。因此，在低溫環(huán)境下，準(zhǔn)確模擬超導(dǎo)材料的組合受力情況，建立低溫下拉壓彎實(shí)驗(yàn)裝置，是測(cè)試系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。[0007]對(duì)于超導(dǎo)材料的性能測(cè)試涉及到諸如力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)性能的測(cè)試，在已有的測(cè)試系統(tǒng)中，對(duì)于超導(dǎo)材料在以上三方面性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)裝置的研制較多，而對(duì)于考察超導(dǎo)材料的電磁力熱耦合性能的實(shí)驗(yàn)裝置研制較少，而考察超導(dǎo)材料低溫環(huán)境下的多物理場(chǎng)耦合效應(yīng)是當(dāng)今工程界和學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)問(wèn)題，如何在低/變溫環(huán)境下，對(duì)帶有強(qiáng)電流的超導(dǎo)材料進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，從而達(dá)到力-熱-電多場(chǎng)耦合測(cè)量也是本測(cè)試系統(tǒng)考慮的關(guān)鍵性問(wèn)題。綜上所述，在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在功能弱、 適用范圍小、試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)與成本高等缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出373-4. ^(環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大、適用范圍廣、更換試樣方便、節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間與成本低的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是373-4. I環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，包括大型變溫實(shí)驗(yàn)箱，加套在所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體內(nèi)部的液氦超低溫真空杜瓦瓶；設(shè)置在所述液氦超低溫真空杜瓦瓶的底部、且伸出大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體底部的杜瓦瓶托架，下部分豎直并行密封設(shè)置在所述液氦超低溫真空杜瓦瓶的內(nèi)部、且上部分依次伸出液氦超低溫真空杜瓦瓶的頂部及大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體頂部的力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置與液氦加注管，靠近所述液氦加注管、均勻設(shè)置在所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體內(nèi)壁上的多個(gè)加熱體，設(shè)置在所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體后方的風(fēng)循環(huán)裝置，以及位于所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的外部、且與所述風(fēng)循環(huán)裝置軸承連接的風(fēng)循環(huán)電機(jī)。進(jìn)一步地，上述373-4. I環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，還包括光電聯(lián)合測(cè)量裝置；所述光電聯(lián)合測(cè)量裝置，位于所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的內(nèi)部、且與所述加電裝置及超導(dǎo)材料試樣配合設(shè)置的光電聯(lián)合測(cè)量裝置；在所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體內(nèi)部，與所述風(fēng)循環(huán)裝置相配合，還設(shè)有溫度傳感器。進(jìn)一步地，上述373-4. I環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，還包括軸承座， 所述風(fēng)循環(huán)電機(jī)通過(guò)軸承座與風(fēng)循環(huán)裝置連接。進(jìn)一步地，所述風(fēng)循環(huán)裝置為智能自動(dòng)調(diào)節(jié)功率的電機(jī)風(fēng)扇。進(jìn)一步地，在所述液氦超低溫真空杜瓦瓶的瓶口，設(shè)有密封蓋；所述力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置與液氦加注管伸出密封蓋。進(jìn)一步地，所述力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，包括分別夾持在超導(dǎo)材料試樣兩端的上夾具與下夾具，配合設(shè)置在所述上夾具的上方的上夾具托架，配合設(shè)置在所述下夾具的下方的下夾具托架，在所述上夾具托架的上方設(shè)有上拉桿，在所述下夾具托架的下方設(shè)有下拉桿； 位于所述上夾具托架的上方，自下向上在所述上拉桿上依次設(shè)有上加電組件與力學(xué)傳感器；位于所述下夾具托架的下方，在所述下拉桿上設(shè)有下加電組件。進(jìn)一步地，所述上加電組件與下加電組件的結(jié)構(gòu)相同；所述上加電組件包括靠近上夾具托架設(shè)置的電加熱夾具，以及設(shè)在所述電加熱夾具上方的絕緣套。進(jìn)一步地，所述光電聯(lián)合測(cè)量裝置，包括分別與超導(dǎo)材料試樣配合設(shè)置的超導(dǎo)材料試樣光學(xué)測(cè)量組件、及超導(dǎo)材料試樣電學(xué)測(cè)量組件。進(jìn)一步地，所述超導(dǎo)材料試樣光學(xué)測(cè)量組件，包括用于為超導(dǎo)材料試樣提供低溫環(huán)境的低溫箱；可移動(dòng)式設(shè)在超導(dǎo)材料試樣上、且用于標(biāo)記超導(dǎo)材料試樣上任意兩點(diǎn)位置的第一黑色吸光靶與第二黑色吸光靶；以及可隨所述第一黑色吸光靶與第二黑色吸光靶移動(dòng)，且用于記錄超導(dǎo)材料試樣任意兩點(diǎn)在低溫下拉伸時(shí)的相對(duì)位移、并計(jì)算出超導(dǎo)材料試樣的拉伸應(yīng)變量的光學(xué)探測(cè)器；在所述低溫箱上，設(shè)有用于光學(xué)探測(cè)器的光束透過(guò)的玻璃窗。進(jìn)一步地，所述超導(dǎo)材料試樣電學(xué)測(cè)量裝置，包括用于提供低溫環(huán)境與一對(duì)曲面刀口的低溫引伸計(jì)，以及固定套接在超導(dǎo)材料試樣兩端的一對(duì)銅套；所述低溫引伸計(jì)通過(guò)一對(duì)曲面刀口，與超導(dǎo)材料試樣的一對(duì)銅套接觸。本實(shí)用新型各實(shí)施例的373-4. 2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，由于包括大型變溫實(shí)驗(yàn)箱，加套在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體內(nèi)部的液氦超低溫真空杜瓦瓶；設(shè)置在液氦超低溫真空杜瓦瓶的底部、且伸出大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體底部的杜瓦瓶托架，下部分豎直并行密封設(shè)置在液氦超低溫真空杜瓦瓶的內(nèi)部、且上部分依次伸出液氦超低溫真空杜瓦瓶的頂部及大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體頂部的力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置與液氦加注管，靠近液氦加注管、均勻設(shè)置在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體內(nèi)壁上的多個(gè)加熱體，設(shè)置在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體后方的風(fēng)循環(huán)裝置，以及位于大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的外部、且與風(fēng)循環(huán)裝置軸承連接的風(fēng)循環(huán)電機(jī)；可以同時(shí)提供變速率連續(xù)降溫(37I-77K)、低溫(77K、4. I)、強(qiáng)電場(chǎng)(士600Α) 等多場(chǎng)耦合復(fù)雜環(huán)境下的超導(dǎo)材料(絲材、塊材)力學(xué)性能的測(cè)量；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中功能弱、適用范圍小、試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)與成本高的缺陷，以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大、適用范圍廣、更換試樣方便、節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間與成本低的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本實(shí)用新型而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中圖1為根據(jù)本實(shí)用新型373-4. 2Κ環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)中力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖Ia為圖1中A部的局部放大示意圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型373-4. 2Κ環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)的主視圖的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖加為圖2中B部的局部放大示意圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型373-4. 2Κ環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)的右視圖的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a為圖3中C部的局部放大示意圖；圖北為圖3中D部的局部放大示意圖；圖4為根據(jù)本實(shí)用新型373-4. 2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)中超導(dǎo)材料試樣電學(xué)測(cè)量組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為根據(jù)本實(shí)用新型373-4. 2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)中超導(dǎo)材料試樣光學(xué)測(cè)量組件的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合附圖，本實(shí)用新型實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下1-箱體；2-加熱體；3-液氦加注管；4-力學(xué)傳感器；5-上拉桿；6_液氦超低溫真空杜瓦瓶；7-超導(dǎo)材料試樣；8-下夾具；9-下夾具托架；10-杜瓦瓶托架；11-風(fēng)循環(huán)電機(jī)； 12-絕緣套；13-電加熱夾具；14-光束；15-光學(xué)探測(cè)器；16-玻璃窗；17-第二黑色吸光靶； 18-低溫箱；19-低溫引伸計(jì)；20-銅套；21-曲面刀口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了 373-4. 2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)。 如圖1-圖北所示，本實(shí)施例包括大型變溫實(shí)驗(yàn)箱，加套在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體1內(nèi)部的液氦超低溫真空杜瓦瓶6 ；設(shè)置在液氦超低溫真空杜瓦瓶6的底部、且伸出大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體1底部的杜瓦瓶托架10，下部分豎直并行密封設(shè)置在液氦超低溫真空杜瓦瓶6的內(nèi)部、且上部分依次伸出液氦超低溫真空杜瓦瓶6的頂部及大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體1頂部的力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置與液氦加注管3，靠近液氦加注管3、均勻設(shè)置在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體 1內(nèi)壁上的多個(gè)加熱體2，設(shè)置在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體1后方的風(fēng)循環(huán)裝置，以及位于大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的外部、且與風(fēng)循環(huán)裝置軸承連接的風(fēng)循環(huán)電機(jī)11。在上述實(shí)施例中，373-4. ^(環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，還包括光電聯(lián)合測(cè)量裝置；光電聯(lián)合測(cè)量裝置，位于大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的內(nèi)部、且與加電裝置及超導(dǎo)材料試樣7配合設(shè)置的光電聯(lián)合測(cè)量裝置；在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體1內(nèi)部，與風(fēng)循環(huán)裝置相配合，還設(shè)有溫度傳感器。在上述實(shí)施例中，373-4. 2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，還包括軸承座， 風(fēng)循環(huán)電機(jī)11通過(guò)軸承座與風(fēng)循環(huán)裝置連接。這里，風(fēng)循環(huán)裝置為智能自動(dòng)調(diào)節(jié)功率的電機(jī)風(fēng)扇。在上述實(shí)施例中，在液氦超低溫真空杜瓦瓶6的瓶口，設(shè)有密封蓋；力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置與液氦加注管3伸出密封蓋。進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例中，力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，包括分別夾持在超導(dǎo)材料試樣7 兩端的上夾具與下夾具8，配合設(shè)置在上夾具的上方的上夾具托架，配合設(shè)置在下夾具8的下方的下夾具托架9，在上夾具托架的上方設(shè)有上拉桿5，在下夾具托架9的下方設(shè)有下拉桿；位于上夾具托架的上方，自下向上在上拉桿5上依次設(shè)有上加電組件與力學(xué)傳感器4 ； 位于下夾具托架9的下方，在下拉桿上設(shè)有下加電組件。 在上述實(shí)施例中，上加電組件與下加電組件的結(jié)構(gòu)相同；上加電組件包括靠近上夾具托架設(shè)置的電加熱夾具13，以及設(shè)在電加熱夾具13上方的絕緣套12。進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例中，光電聯(lián)合測(cè)量裝置，包括分別與超導(dǎo)材料試樣7配合設(shè)置的超導(dǎo)材料試樣7光學(xué)測(cè)量組件、及超導(dǎo)材料試樣7電學(xué)測(cè)量組件。其中，上述超導(dǎo)材料試樣7光學(xué)測(cè)量組件，包括用于為超導(dǎo)材料試樣7提供低溫環(huán)境的低溫箱18 ；可移動(dòng)式設(shè)在超導(dǎo)材料試樣7上、且用于標(biāo)記超導(dǎo)材料試樣7上任意兩點(diǎn)位置的第一黑色吸光靶與第二黑色吸光靶17 ；以及可隨第一黑色吸光靶與第二黑色吸光靶17移動(dòng)，且用于記錄超導(dǎo)材料試樣7任意兩點(diǎn)在低溫下拉伸時(shí)的相對(duì)位移、并計(jì)算出超導(dǎo)材料試樣7的拉伸應(yīng)變量的光學(xué)探測(cè)器15 ；在低溫箱18上，設(shè)有用于光學(xué)探測(cè)器15的光束14透過(guò)的玻璃窗16。上述超導(dǎo)材料試樣7電學(xué)測(cè)量裝置，包括用于提供低溫環(huán)境與一對(duì)曲面刀口(如曲面刀口 21)的低溫引伸計(jì)19，以及固定套接在超導(dǎo)材料試樣7兩端的一對(duì)銅套(如銅套 20)；低溫引伸計(jì)19通過(guò)一對(duì)曲面刀口，與超導(dǎo)材料試樣7的一對(duì)銅套接觸。在上述實(shí)施例中，373-4. 2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，建立變速率連續(xù)降溫(373-77K)、極低溫(77Κ、4. 2Κ)下的極端工作環(huán)境。上述實(shí)施例的373-4.觀環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，采用的是大型變溫實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)加套超低溫杜瓦瓶，大型變溫實(shí)驗(yàn)箱采用噴霧式制冷方式，可以實(shí)現(xiàn)等\變速連續(xù)降溫(373-77Κ)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，大型變溫實(shí)驗(yàn)箱采用不銹鋼箱體1，箱體1中填充有低導(dǎo)熱系統(tǒng)發(fā)泡型絕熱體，保證降溫速度的均勻性；而大型變溫實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)加套超低溫杜瓦瓶， 可以對(duì)超導(dǎo)材料試樣7實(shí)現(xiàn)超低溫下(浸泡方式4. 2Κ)的力學(xué)性能測(cè)試；而外置的力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)伸入液氦超低溫真空杜瓦瓶6的上拉桿5對(duì)超導(dǎo)材料試樣7進(jìn)行拉、壓、彎等力學(xué)性能的測(cè)試。力學(xué)傳感器4置于室溫內(nèi)(上拉桿5的上端)，因此，測(cè)量結(jié)果不會(huì)受溫度變化的影響；置于箱體1后方的風(fēng)循環(huán)裝置，是一個(gè)智能自動(dòng)調(diào)節(jié)功率的電機(jī)風(fēng)扇，它可以根據(jù)置于箱體1內(nèi)不同溫度傳感器測(cè)試的溫度均勻情況，而自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，即當(dāng)箱體1內(nèi)的降溫的溫度不均勻時(shí)，風(fēng)循環(huán)裝置就會(huì)開(kāi)始工作，使得箱體1內(nèi)的溫度均勻，當(dāng)溫度均勻后風(fēng)循環(huán)裝置就會(huì)立刻停止。上述實(shí)施例的373-4. 2Κ環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，能夠在變低溫環(huán)境下，對(duì)通有強(qiáng)電流的材料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，因此在電加熱夾具13上套有絕緣套12，這樣就可以保證夾具不導(dǎo)電，而只對(duì)測(cè)試材料通電。在測(cè)量材量的形變方面，采用光電聯(lián)合測(cè)
量裝置。在上述實(shí)施例中，實(shí)施例的373-4. 2Κ環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)⑴可以同時(shí)提供噴霧和浸泡兩種制冷方式下的低溫環(huán)境，測(cè)試溫度環(huán)境從室溫 4. 2Κ,測(cè)試環(huán)境溫度非常寬泛； ⑵運(yùn)用噴霧式連續(xù)降溫系統(tǒng)可以對(duì)不同低溫溫度進(jìn)行考察，能夠在指定的時(shí)間內(nèi)從室溫降到或升到目標(biāo)溫度；⑶可以對(duì)試樣實(shí)現(xiàn)在低\變溫環(huán)境下力一電耦合實(shí)驗(yàn)的測(cè)試；⑷用一臺(tái)力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)可完成多組力-熱-電耦合實(shí)驗(yàn)①常溫下力學(xué)性能(包括試樣的拉、壓、彎)試驗(yàn)(移開(kāi)低溫容器)；②可實(shí)現(xiàn)變溫 (373Κ 77Κ)、超低溫下(4. 2Κ)力-電耦合性能(包括試樣的拉、壓、彎)試驗(yàn)；③根據(jù)試驗(yàn)材料自身的性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)變溫(371 77Κ)、超低溫(4. I)下多組負(fù)荷高精度試驗(yàn)(試驗(yàn)機(jī)上配有100ΚΝ、20ΚΝ、1ΚΝ、0. 25ΚΝ，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)軟件任意切換)；⑶運(yùn)用噴霧式連續(xù)降溫系統(tǒng)可以通過(guò)程序控制，實(shí)現(xiàn)模擬變速降溫的過(guò)程，即降溫速率是可以任意控制的；(6)噴霧試驗(yàn)時(shí)，爐內(nèi)均熱區(qū)長(zhǎng)度可達(dá)150 mm (外文文獻(xiàn)報(bào)道最長(zhǎng)80mm)，均熱區(qū)內(nèi)溫度波動(dòng)度士 1°C，均熱區(qū)內(nèi)溫差彡3°C ；(7)采用單試樣試驗(yàn)，快速更換試樣結(jié)構(gòu)，可大大節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間(試樣拉斷后，連同拉桿等一起用橫梁移動(dòng)拉出爐外，更換試樣即可)。綜上所述，本實(shí)用新型各實(shí)施例的373-4.觀環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，由于包括大型變溫實(shí)驗(yàn)箱，加套在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體內(nèi)部的液氦超低溫真空杜瓦瓶；設(shè)置在液氦超低溫真空杜瓦瓶的底部、且伸出大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體底部的杜瓦瓶托架，下部分豎直并行密封設(shè)置在液氦超低溫真空杜瓦瓶的內(nèi)部、且上部分依次伸出液氦超低溫真空杜瓦瓶的頂部及大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體頂部的力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置與液氦加注管， 靠近液氦加注管、均勻設(shè)置在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體內(nèi)壁上的多個(gè)加熱體，設(shè)置在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體后方的風(fēng)循環(huán)裝置，以及位于大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的外部、且與風(fēng)循環(huán)裝置軸承連接的風(fēng)循環(huán)電機(jī)；可以同時(shí)提供變速率連續(xù)降溫(373K-77K)、低溫(77K、4. I)、強(qiáng)電場(chǎng)(士600Α)等多場(chǎng)耦合復(fù)雜環(huán)境下的超導(dǎo)材料(絲材、塊材)力學(xué)性能的測(cè)量；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中功能弱、適用范圍小、試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)與成本高的缺陷，以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大、適用范圍廣、更換試樣方便、節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間與成本低的優(yōu)點(diǎn)。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.373-4. I環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括大型變溫實(shí)驗(yàn)箱， 加套在所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體內(nèi)部的液氦超低溫真空杜瓦瓶；設(shè)置在所述液氦超低溫真空杜瓦瓶的底部、且伸出大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體底部的杜瓦瓶托架，下部分豎直并行密封設(shè)置在所述液氦超低溫真空杜瓦瓶的內(nèi)部、且上部分依次伸出液氦超低溫真空杜瓦瓶的頂部及大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體頂部的力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置與液氦加注管，靠近所述液氦加注管、均勻設(shè)置在所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體內(nèi)壁上的多個(gè)加熱體，設(shè)置在所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體后方的風(fēng)循環(huán)裝置，以及位于所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的外部、且與所述風(fēng)循環(huán)裝置軸承連接的風(fēng)循環(huán)電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的373-4.觀環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，還包括光電聯(lián)合測(cè)量裝置；所述光電聯(lián)合測(cè)量裝置，位于所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的內(nèi)部、 且與所述加電裝置及超導(dǎo)材料試樣配合設(shè)置的光電聯(lián)合測(cè)量裝置；在所述大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體內(nèi)部，與所述風(fēng)循環(huán)裝置相配合，還設(shè)有溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的373-4.觀環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，還包括軸承座，所述風(fēng)循環(huán)電機(jī)通過(guò)軸承座與風(fēng)循環(huán)裝置連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的373-4.觀環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)， 其特征在于，所述風(fēng)循環(huán)裝置為智能自動(dòng)調(diào)節(jié)功率的電機(jī)風(fēng)扇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的373-4.觀環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，在所述液氦超低溫真空杜瓦瓶的瓶口，設(shè)有密封蓋；所述力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置與液氦加注管伸出密封蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的373-4.觀環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，包括分別夾持在超導(dǎo)材料試樣兩端的上夾具與下夾具，配合設(shè)置在所述上夾具的上方的上夾具托架，配合設(shè)置在所述下夾具的下方的下夾具托架，在所述上夾具托架的上方設(shè)有上拉桿，在所述下夾具托架的下方設(shè)有下拉桿；位于所述上夾具托架的上方，自下向上在所述上拉桿上依次設(shè)有上加電組件與力學(xué)傳感器；位于所述下夾具托架的下方，在所述下拉桿上設(shè)有下加電組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的373-4.2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述上加電組件與下加電組件的結(jié)構(gòu)相同；所述上加電組件包括靠近上夾具托架設(shè)置的電加熱夾具，以及設(shè)在所述電加熱夾具上方的絕緣套。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的373-4.觀環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述光電聯(lián)合測(cè)量裝置，包括分別與超導(dǎo)材料試樣配合設(shè)置的超導(dǎo)材料試樣光學(xué)測(cè)量組件、及超導(dǎo)材料試樣電學(xué)測(cè)量組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的373-4.2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述超導(dǎo)材料試樣光學(xué)測(cè)量組件，包括用于為超導(dǎo)材料試樣提供低溫環(huán)境的低溫箱；可移動(dòng)式設(shè)在超導(dǎo)材料試樣上、且用于標(biāo)記超導(dǎo)材料試樣上任意兩點(diǎn)位置的第一黑色吸光靶與第二黑色吸光靶；以及可隨所述第一黑色吸光靶與第二黑色吸光靶移動(dòng)，且用于記錄超導(dǎo)材料試樣任意兩點(diǎn)在低溫下拉伸時(shí)的相對(duì)位移、并計(jì)算出超導(dǎo)材料試樣的拉伸應(yīng)變量的光學(xué)探測(cè)器；在所述低溫箱上，設(shè)有用于光學(xué)探測(cè)器的光束透過(guò)的玻璃窗。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的373-4.2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述超導(dǎo)材料試樣電學(xué)測(cè)量裝置，包括用于提供低溫環(huán)境與一對(duì)曲面刀口的低溫引伸計(jì)，以及固定套接在超導(dǎo)材料試樣兩端的一對(duì)銅套；所述低溫引伸計(jì)通過(guò)一對(duì)曲面刀口，與超導(dǎo)材料試樣的一對(duì)銅套接觸。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了373-4.2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，包括大型變溫實(shí)驗(yàn)箱，加套在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部的液氦超低溫真空杜瓦瓶；設(shè)置在液氦超低溫真空杜瓦瓶的底部的箱體底部的杜瓦瓶托架，與液氦超低溫真空杜瓦瓶及大型變溫實(shí)驗(yàn)箱配合設(shè)置的力學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置與液氦加注管，設(shè)置在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部的多個(gè)加熱體，設(shè)置在大型變溫實(shí)驗(yàn)箱的箱體后方的風(fēng)循環(huán)裝置，以及與風(fēng)循環(huán)裝置軸承連接的風(fēng)循環(huán)電機(jī)。本實(shí)用新型所述373-4.2K環(huán)境下超導(dǎo)材料的多場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中功能弱、適用范圍小、試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)與成本高等缺陷，以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大、適用范圍廣、更換試樣方便、節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間與成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N3/18GK202158997SQ20112025544
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者關(guān)明智, 周又和, 張興義, 王省哲 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)