本發(fā)明涉及一種高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測(cè)試裝置及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

隨著高溫超導(dǎo)帶材性能的不斷提升，高溫超導(dǎo)帶材開(kāi)始在超導(dǎo)電纜，超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，超導(dǎo)變壓器，超導(dǎo)限流器等各種超導(dǎo)裝置中運(yùn)行。這些超導(dǎo)裝置中使用的超導(dǎo)帶材往往會(huì)處于彎曲狀態(tài)，隨著彎曲半徑的不同，會(huì)產(chǎn)生不同的彎曲應(yīng)變，進(jìn)而對(duì)高溫超導(dǎo)帶材的載流能力(臨界電流)造成較大的影響。對(duì)于y系高溫超導(dǎo)帶材，它是一種涂層導(dǎo)體，超導(dǎo)層不在帶材的中心對(duì)稱(chēng)位置上，超導(dǎo)層靠近彎曲中心時(shí)和超導(dǎo)層背離彎曲中心時(shí)，對(duì)高溫超導(dǎo)帶材的載流能力的影響也是不同的。

超導(dǎo)裝置尤其是超導(dǎo)變壓器在使用過(guò)程中，會(huì)存在一定的漏磁現(xiàn)象，這種外部磁場(chǎng)對(duì)超導(dǎo)裝置的載流能力也會(huì)造成影響，使其臨界電流降低，從而影響超導(dǎo)裝置的正常運(yùn)行。

為降低以至避免彎曲和外部磁場(chǎng)對(duì)超導(dǎo)裝置的性能影響，需要對(duì)不同彎曲半徑下及不同磁場(chǎng)下的高溫超導(dǎo)帶材的載流能力進(jìn)行測(cè)試，從而為使用彎曲高溫超導(dǎo)帶材的超導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)和加工提供試驗(yàn)依據(jù)。

現(xiàn)有的高溫超導(dǎo)帶材的載流能力測(cè)試裝置，只能測(cè)出不同彎曲半徑對(duì)高溫超導(dǎo)帶材的載流能力的影響；不能測(cè)試背景磁場(chǎng)與彎曲的共同作用，對(duì)高溫超導(dǎo)帶材的載流能力的影響；并且在彎曲對(duì)高溫超導(dǎo)帶材的載流能力的影響時(shí)，一次只能測(cè)出一種彎曲半徑，得出一個(gè)臨界電流值。而測(cè)試下一個(gè)彎曲半徑所對(duì)應(yīng)的臨界電流值，則必須打開(kāi)低溫杜瓦，將高溫超導(dǎo)帶材取出，重新將高溫超導(dǎo)帶材彎曲成下一個(gè)設(shè)定的半徑，再重新放入低溫杜瓦中，進(jìn)行下一次測(cè)試。高溫超導(dǎo)帶材在取出重新彎曲時(shí)，迅速升溫，又放入低溫杜瓦迅速降溫，溫度的驟然變化，會(huì)在高溫超導(dǎo)帶材形成影響載流能力的殘留溫度應(yīng)變，也會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確、誤差大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是提供一種磁場(chǎng)下高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流在彎曲應(yīng)變下的測(cè)試裝置，該裝置能夠測(cè)出不同磁場(chǎng)和不同彎曲半徑下高溫超導(dǎo)帶材臨界電流的變化，從而為高溫超導(dǎo)強(qiáng)磁體或變壓器的設(shè)計(jì)和制造提供更可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其第一發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是：一種高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測(cè)試裝置，包括液氮杜瓦、液氮杜瓦中的高溫超導(dǎo)帶材，與高溫超導(dǎo)帶材相連的直流源和納伏表，其特征在于：

所述的液氮杜瓦的頂部開(kāi)有相對(duì)的兩個(gè)半圓形的導(dǎo)槽，銅質(zhì)的螺紋桿插入導(dǎo)槽中，并通過(guò)其上部連接的螺帽懸掛于液氮杜瓦中；螺紋桿的頂端與直流源相連；螺紋桿通過(guò)其下部的導(dǎo)孔活動(dòng)套合在圓環(huán)狀的導(dǎo)軌的軌體上；所述的導(dǎo)軌為不導(dǎo)電的玻璃鋼制成；高溫超導(dǎo)帶材的端部焊接在螺紋桿的下端；納伏表的引線(xiàn)則焊接在高溫超導(dǎo)帶材的非端部位置；

升降螺桿插入液氮杜瓦頂部中心的升降孔中，并通過(guò)其上部連接的升降螺帽懸掛于液氮杜瓦中；升降螺桿的底部與倒u型的電磁鐵的頂部固定連接，電磁鐵的底部與導(dǎo)軌的軌體固定連接；

兩個(gè)多級(jí)階梯狀的半圓臺(tái)固定在液氮杜瓦的底部，且兩個(gè)半圓臺(tái)的圓弧面相對(duì)。

進(jìn)一步，本發(fā)明的一種高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測(cè)試裝置，其特征在于，所述的升降螺帽上設(shè)有與半圓臺(tái)的階梯高度匹配的刻度。

本發(fā)明的第二目的是提供一種使用上述的磁場(chǎng)下高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流在彎曲應(yīng)變下的測(cè)試裝置，進(jìn)行外部磁場(chǎng)下高溫超導(dǎo)帶材彎曲應(yīng)變的測(cè)試方法，該方法能快速、方便地測(cè)出不同磁場(chǎng)和不同彎曲半徑下高溫超導(dǎo)帶材臨界電流的變化。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其第二發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種使用權(quán)利要求1或2所述的高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測(cè)試裝置進(jìn)行外部磁場(chǎng)下高溫超導(dǎo)帶材彎曲應(yīng)變的測(cè)試方法，其操作是：

a、向液氮杜瓦中注入液氮，直到高溫超導(dǎo)帶材完全浸入液氮；

b、旋轉(zhuǎn)兩個(gè)螺紋桿連接的螺帽和升降螺帽，使兩個(gè)螺紋桿、升降螺桿及其相連的電磁鐵、下導(dǎo)軌處于設(shè)定的高度；并使兩個(gè)螺紋桿及其下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材處于平直位置；

c、給電磁鐵通以設(shè)定的電流，使其產(chǎn)生設(shè)定的恒定或交變的背景磁場(chǎng)；

d、通過(guò)直流源向高溫超導(dǎo)帶材通以從小至大的直流電，當(dāng)納伏表測(cè)出的電壓達(dá)到1μv/cm時(shí)，記錄向高溫超導(dǎo)帶材通過(guò)的直流電流值，即測(cè)出當(dāng)前條件下高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流值；

e、將兩個(gè)螺紋桿沿導(dǎo)槽向高溫超導(dǎo)帶材超導(dǎo)層的方向滑動(dòng)，使螺紋桿下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材與多級(jí)階梯狀的半圓臺(tái)上的對(duì)應(yīng)半徑的半圓形階梯完全貼合；

重復(fù)步驟d的操作，測(cè)出高溫超導(dǎo)帶材在超導(dǎo)層靠近彎曲中心時(shí)對(duì)應(yīng)彎曲半徑下的臨界電流值；

f、將兩個(gè)螺紋桿及其高溫超導(dǎo)帶材回退到平直位置；

重復(fù)步驟d的操作，測(cè)出高溫超導(dǎo)帶材彎曲后回復(fù)到平直狀態(tài)的臨界電流值；

g、將兩個(gè)螺紋桿沿導(dǎo)槽向步驟e進(jìn)行反向滑動(dòng)，使螺紋桿下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材與另一多級(jí)階梯狀的半圓臺(tái)上的對(duì)應(yīng)半徑的半圓形階梯完全貼合圓臺(tái)；

重復(fù)步驟d的操作；測(cè)出高溫超導(dǎo)帶材在超導(dǎo)層背離彎曲中心時(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)彎曲半徑下的臨界電流值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

一、本發(fā)明通過(guò)向杜瓦內(nèi)的電磁鐵通以不同的電流，使待測(cè)的不同彎曲應(yīng)變下的高溫超導(dǎo)帶材處于相應(yīng)的恒定或交變的背景磁場(chǎng)；從而能夠測(cè)量在不同背景磁場(chǎng)下的高溫超導(dǎo)帶材對(duì)應(yīng)不同彎曲應(yīng)變的臨界電流值。解決了現(xiàn)有技術(shù)不能測(cè)試背景磁場(chǎng)與彎曲的共同作用對(duì)高溫超導(dǎo)帶材載流能力的影響的問(wèn)題。

二、本發(fā)明通過(guò)升降螺母與升降螺桿及螺紋桿的配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高溫超導(dǎo)帶材在液氮環(huán)境內(nèi)的精確升降；在通過(guò)螺桿的滑動(dòng)，使高溫超導(dǎo)帶材和不同對(duì)應(yīng)半徑的圓臺(tái)階的完全貼合，從而實(shí)現(xiàn)了高溫超導(dǎo)帶材不同半徑的彎曲操作；能直接測(cè)出不同彎曲半徑(彎曲應(yīng)變)下高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流值。并且通過(guò)螺桿的反向滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)超導(dǎo)層靠近彎曲中心時(shí)和超導(dǎo)層背離彎曲中心時(shí)的臨界電流值不離液氮環(huán)境的連續(xù)測(cè)量。避免了現(xiàn)有的裝置在測(cè)量不同半徑、不同彎曲方向，均需要將高溫超導(dǎo)帶材取出液氮環(huán)境，重新安裝而引起的殘余溫差應(yīng)變和操作不當(dāng)，對(duì)高溫超導(dǎo)帶材的彎曲應(yīng)變的影響，其測(cè)試結(jié)果更準(zhǔn)確、誤差小。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的左視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方法

實(shí)施例

圖1-3示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式是，一種高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測(cè)試裝置，包括液氮杜瓦3、液氮杜瓦3中的高溫超導(dǎo)帶材4，與高溫超導(dǎo)帶材4相連的直流源和納伏表，其特征在于：

所述的液氮杜瓦3的頂部開(kāi)有相對(duì)的兩個(gè)半圓形的導(dǎo)槽10，每個(gè)導(dǎo)槽10中均插有銅質(zhì)的螺紋桿1，螺紋桿1共有兩個(gè)；所述的螺紋桿1其上部連接的螺帽2懸掛于液氮杜瓦3中，且螺紋桿1的頂端與直流源相連；螺紋桿1通過(guò)其下部的導(dǎo)孔活動(dòng)套合在圓環(huán)狀的導(dǎo)軌5上；所述的導(dǎo)軌5為不導(dǎo)電的玻璃鋼制成；高溫超導(dǎo)帶材4的端部焊接在螺紋桿1的下端；納伏表的引線(xiàn)則焊接在高溫超導(dǎo)帶材4的非端部位置；

升降螺桿6插入液氮杜瓦3頂部中心的升降孔中，并通過(guò)其上部連接的升降螺帽7懸掛于液氮杜瓦3中；升降螺桿6的底部與倒u型的電磁鐵8的頂部固定連接，電磁鐵8的底部與導(dǎo)軌5固定連接；

兩個(gè)多級(jí)階梯狀的半圓臺(tái)9固定在液氮杜瓦3的底部，且兩個(gè)半圓臺(tái)9的圓弧面相對(duì)。

本例的升降螺帽7上設(shè)有與半圓臺(tái)9的階梯高度匹配的刻度。

一種本例的高溫超導(dǎo)帶材的載流特性測(cè)試裝置進(jìn)行外部磁場(chǎng)下高溫超導(dǎo)帶材彎曲應(yīng)變的測(cè)試方法，其操作是：

a、向液氮杜瓦3中注入液氮，直到高溫超導(dǎo)帶材4完全浸入液氮；

b、旋轉(zhuǎn)兩個(gè)螺紋桿1連接的螺帽2和升降螺帽7，使兩個(gè)螺紋桿1、升降螺桿6及其相連的電磁鐵8、下導(dǎo)軌5處于設(shè)定的高度；并使兩個(gè)螺紋桿1及其下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材4處于平直位置；

c、給電磁鐵8通以設(shè)定的電流，使其產(chǎn)生設(shè)定的恒定或交變的背景磁場(chǎng)；

d、通過(guò)直流源向高溫超導(dǎo)帶材4通以從小至大的直流電，當(dāng)納伏表測(cè)出的電壓達(dá)到1μv/cm時(shí)，記錄向高溫超導(dǎo)帶材4通過(guò)的直流電流值，即測(cè)出當(dāng)前條件下高溫超導(dǎo)帶材的臨界電流值；

e、將兩個(gè)螺紋桿1沿導(dǎo)槽10向高溫超導(dǎo)帶材超導(dǎo)層的方向滑動(dòng)，使螺紋桿1下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材4與多級(jí)階梯狀的半圓臺(tái)9上的對(duì)應(yīng)半徑的半圓形階梯完全貼合；

重復(fù)步驟d的操作，測(cè)出高溫超導(dǎo)帶材在超導(dǎo)層靠近彎曲中心時(shí)對(duì)應(yīng)彎曲半徑下的臨界電流值；

f、將兩個(gè)螺紋桿1及其高溫超導(dǎo)帶材(4)回退到平直位置；

重復(fù)步驟d的操作，測(cè)出高溫超導(dǎo)帶材彎曲后回復(fù)到平直狀態(tài)的臨界電流值；

g、將兩個(gè)螺紋桿1沿導(dǎo)槽10向步驟e進(jìn)行反向滑動(dòng)，使螺紋桿1下端焊接的高溫超導(dǎo)帶材4與另一多級(jí)階梯狀的半圓臺(tái)9上的對(duì)應(yīng)半徑的半圓形階梯完全貼合圓臺(tái)；

重復(fù)步驟d的操作；測(cè)出高溫超導(dǎo)帶材在超導(dǎo)層背離彎曲中心時(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)彎曲半徑下的臨界電流值。