超導(dǎo)磁體系統(tǒng)及其高溫超導(dǎo)引線的失超保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，特別涉及一種具有對(duì)高溫超導(dǎo)引線進(jìn)行失超保護(hù)的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)及其失超保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著超導(dǎo)技術(shù)和超導(dǎo)材料的蓬勃發(fā)展，超導(dǎo)磁體有著廣闊的應(yīng)用前景。由于超導(dǎo)磁體體積小、電流密度高、能耗低、磁場強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在基礎(chǔ)科學(xué)研究、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運(yùn)輸、國防工業(yè)等領(lǐng)域越來越多的被應(yīng)用。例如，在磁共振成像(Magnetic ResonanceImaging, MRI)系統(tǒng)中,超導(dǎo)磁體就被應(yīng)用來產(chǎn)生一個(gè)均勻磁場。
[0003]超導(dǎo)磁體通常操作在較高的電流工作狀態(tài)(例如大約200A-800A)，以提供能量來獲得均勻磁場。該高電流通常由一個(gè)外部的電源提供并通過一對(duì)電流引線傳輸至超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)線圈上。對(duì)于超導(dǎo)磁體來說，一些傳導(dǎo)冷卻裝置配置在其內(nèi)用于在線圈充放電過程中對(duì)線圈進(jìn)行冷卻操作。但是，現(xiàn)有的傳導(dǎo)冷卻裝置在對(duì)線圈進(jìn)行充放電過程中通常沒有多余的冷卻能量來為電流引線進(jìn)行冷卻。目前，一些電流引線上應(yīng)用了高溫超導(dǎo)(high-temperature superconducting, HTS)引線來作為該對(duì)電流引線的一部分，以降低對(duì)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的熱負(fù)荷。
[0004]作為一個(gè)例子，圖1不意了一個(gè)傳統(tǒng)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10的不意圖。該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)10包括若干超導(dǎo)線圈11、若干加熱器12、外部電源13、一對(duì)電流引線14、加熱器電源15及加熱器觸發(fā)器16。該超導(dǎo)線圈11電性串聯(lián)后通過該對(duì)電流引線14連接在該外部電源13的兩端。每一根電流引線14包括串聯(lián)在一起的銅引線141、高溫超導(dǎo)引線142及低溫超導(dǎo)引線(low-temperature superconducting, LTS) 143。該加熱器12電性串聯(lián)后與該加熱器電源15及加熱器觸發(fā)器16串聯(lián)連接。
[0005]當(dāng)加熱器觸發(fā)器16發(fā)出觸發(fā)信號(hào)后，每一個(gè)加熱器12將對(duì)應(yīng)加熱一個(gè)超導(dǎo)線圈11，以使它們失超。例如，通過一個(gè)控制信號(hào)CS控制該加熱器觸發(fā)器16發(fā)出觸發(fā)信號(hào)。該控制信號(hào)CS為用于觸發(fā)超導(dǎo)線圈11的控制信號(hào)，例如為一個(gè)失超命令信號(hào)，該失超命令信號(hào)可由一個(gè)失超保護(hù)電路產(chǎn)生。但是，在超導(dǎo)線圈11進(jìn)行充放電時(shí)，對(duì)于該高溫超導(dǎo)引線142的自身的失超保護(hù)將是一個(gè)挑戰(zhàn)。這是因?yàn)椋谠摳邷爻瑢?dǎo)引線142自身發(fā)生失超時(shí)，該失超的傳播速度很慢，很難使由于失超產(chǎn)生的高溫迅速擴(kuò)散，如此該產(chǎn)生的高溫可能會(huì)損壞高溫超導(dǎo)引線142。
[0006]傳統(tǒng)的保護(hù)高溫超導(dǎo)引線的方法是設(shè)計(jì)一個(gè)直接控制外部電源的控制機(jī)制，通過直接關(guān)斷該外部電源來保護(hù)高溫超導(dǎo)引線。但是，對(duì)于超導(dǎo)磁體系統(tǒng)來說，通過簡單的關(guān)斷電源的方法來進(jìn)行保護(hù)并不能使流經(jīng)高溫超導(dǎo)引線上的高電流迅速降下來，故不能真正實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫超導(dǎo)弓I線的失超保護(hù)。
[0007]所以，需要提供一種新的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)及高溫超導(dǎo)引線的失超保護(hù)方法來至少解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]現(xiàn)在歸納本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面以便于本發(fā)明的基本理解，其中該歸納并不是本發(fā)明的擴(kuò)展性縱覽，且并非旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明的某些要素，也并非旨在劃出其范圍。相反，該歸納的主要目的是在下文呈現(xiàn)更詳細(xì)的描述之前用簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)方面在于提供一種超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)包括:
[0010]超導(dǎo)線圈；
[0011]高溫超導(dǎo)電流引線；
[0012]加熱器，用于給超導(dǎo)線圈進(jìn)行加熱；
[0013]加熱器觸發(fā)器；及
[0014]高溫超導(dǎo)引線偵測單元，用于檢測該高溫超導(dǎo)引線的工作狀態(tài)，當(dāng)來自該高溫超導(dǎo)引線上的檢測信號(hào)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，該高溫超導(dǎo)引線偵測單元輸出控制信號(hào)給該加熱器觸發(fā)器，以觸發(fā)該加熱器工作，該預(yù)設(shè)值對(duì)應(yīng)該高溫超導(dǎo)引線的失超點(diǎn)或失超臨界點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明的另一個(gè)方面在于提供另一種高溫超導(dǎo)引線的失超保護(hù)方法，用于保護(hù)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)內(nèi)的高溫超導(dǎo)引線。該方法包括:
[0016]檢測該高溫超導(dǎo)引線的工作狀態(tài)；及
[0017]當(dāng)來自該高溫超導(dǎo)引線上的檢測信號(hào)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出控制信號(hào)以加熱該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)內(nèi)的超導(dǎo)線圈使其失超，該預(yù)設(shè)值對(duì)應(yīng)該高溫超導(dǎo)引線的失超點(diǎn)或失超臨界點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明的超導(dǎo)磁體系統(tǒng)及其高溫超導(dǎo)引線的失超保護(hù)方法，通過設(shè)置該高溫超導(dǎo)引線偵測單元，可實(shí)時(shí)檢測高溫超導(dǎo)引線的狀態(tài)，并在該高溫超導(dǎo)引線失超之前及時(shí)觸發(fā)加熱器工作，進(jìn)而使超導(dǎo)線圈實(shí)現(xiàn)失超。由于超導(dǎo)線圈的失超時(shí)間非常短，如此可以有效防止該高溫超導(dǎo)引線自身發(fā)生失超，進(jìn)而避免了高溫超導(dǎo)引線因自身失超而導(dǎo)致的損壞。
【附圖說明】
[0019]通過結(jié)合附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0020]圖1為一種傳統(tǒng)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的不意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的第一較佳實(shí)施方式的示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中高溫超導(dǎo)引線偵測單元的第一較佳實(shí)施方式的控制框圖。
[0023]圖4為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的第二較佳實(shí)施方式的示意圖。
[0024]圖5為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中高溫超導(dǎo)引線偵測單元的第二較佳實(shí)施方式的控制框圖。
[0025]圖6為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)中高溫超導(dǎo)引線偵測單元的第三較佳實(shí)施方式的控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下將描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，需要指出的是，在這些實(shí)施方式的具體描述過程中，為了進(jìn)行簡明扼要的描述，本說明書不可能對(duì)實(shí)際的實(shí)施方式的所有特征均作詳盡的描述。應(yīng)當(dāng)可以理解的是，在任意一種實(shí)施方式的實(shí)際實(shí)施過程中，正如在任意一個(gè)工程項(xiàng)目或者設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中，為了實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，為了滿足系統(tǒng)相關(guān)的或者商業(yè)相關(guān)的限制，常常會(huì)做出各種各樣的具體決策，而這也會(huì)從一種實(shí)施方式到另一種實(shí)施方式之間發(fā)生改變。此外，還可以理解的是，雖然這種開發(fā)過程中所作出的努力可能是復(fù)雜并且冗長的，然而對(duì)于與本發(fā)明公開的內(nèi)容相關(guān)的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本公開揭露的技術(shù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一些設(shè)計(jì)，制造或者生產(chǎn)等變更只是常規(guī)的技術(shù)手段，不應(yīng)當(dāng)理解為本公開的內(nèi)容不充分。
[0027]除非另作定義，權(quán)利要求書和說明書中使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發(fā)明專利申請(qǐng)說明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分?！耙粋€(gè)”或者“一”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現(xiàn)在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機(jī)械的連接，而是可以包括電氣的連接，不管是直接的還是間接的。
[0028]請(qǐng)參考圖2，為本發(fā)明超導(dǎo)磁體系統(tǒng)(如磁共振磁體超導(dǎo)系統(tǒng))100的第一較佳實(shí)施方式的不意圖。該超導(dǎo)磁體系統(tǒng)100包括若干超導(dǎo)線圈110、若干加熱器120、外部電源130、一對(duì)電流引線140、加熱器電源150、加熱器觸發(fā)器160、高溫超導(dǎo)引線偵測單元170及兩個(gè)電壓檢測器180。在非限定的實(shí)施方式中，每一根電流引線140包括串聯(lián)連接在一起的銅引線1410、高溫超導(dǎo)引線1420及低溫超導(dǎo)引線1430。其他實(shí)施方式中，該電流引線14