一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置製造方法
2023-09-18 00:14:30
一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置，包括乾燥櫃內的電流引入裝置和電壓引入裝置及盛放液氮的杜瓦罐，電流引入裝置的電流值由零逐漸增加到預設值；乾燥櫃內的軌道，電流引入裝置和電壓引入裝置均可滑動以調節之間距離的安裝在軌道上，電壓引入裝置設置在電流引入裝置之間；對帶材進行導向的導向輪。將電流引入裝置和電壓引入裝置均設置為之間距離可調，測量到焊點位置時，可調節電流引入裝置之間的距離，避免焊點位於兩個電流引入裝置之間，避免了焊點的高電阻導致臨界電流值無法測出。電流引入裝置的電流值由零逐漸增大到預設值，避免了單一的穩定高電流加在具有焊點的位置或加在均勻性變化幅度較大的帶材上無法測出臨界電流值。
【專利說明】一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業機械【技術領域】，更具體的說，是涉及一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置。
【背景技術】
[0002]隨著高溫超導技術的發展，超導產品逐漸產業化。高溫超導材料是超導產品的核心，而帶材是高溫超導材料的主要應用形式。
[0003]高溫超導帶材的均勻性和載流能力是衡量超導帶材好壞的重要指標，為了保證高溫超導帶材產品的質量需要了解帶材的性能指標，即均勻性和載流能力。
[0004]目前，對於高溫超導帶材的均勻性和載流能力的測試方法為:首先採用磁測法(磁測法是利用磁場感應測試高溫超導帶材的均勻性和載流大小)測試高溫超導帶材的均勻性；然後對通過均勻性測試的高溫超導帶材兩端截取一定的長度，作為取樣，並利用「四探針法」(又稱電測法，是將引線直接接觸於高溫超導帶材)測試取樣部分的臨界電流值；然後將電測法所得數據與磁測法所得數據進行比較，以進一步判定高溫超導帶材的性能，兩者相互配合，相互印證，以提高測試的準確性。
[0005]但是，雖然磁測法可以對高溫超導帶材進行連續測試，對其沒有破壞性，但是，採用磁測法不與帶材直接接觸測出的超導帶材的臨界電流大小存在較大的誤差；而電測法雖然通過引線與高溫超導帶材直接接觸進行測試，但是，其測試的帶材只能為短樣，即不能對長度較長的高溫超導帶材進行連續測試，而且電測法進行測試時需要焊接電流及高壓引線，對帶材具有破壞性。隨著製備工藝的逐漸成熟，高溫超導帶材的長度已達千米級，現有裝置無法滿足高溫超導帶材的發展需要。
[0006]鑑於上述描述，目前採用具有電流引入輪和信號導出輪的杜瓦罐、以及可控直流電源裝置對高溫超導帶材進行測量。將高溫超導帶材繞設在電流引入輪和信號導出輪上，並通過控制系統控制高溫超導帶材的運動以實現對高溫超導帶材的連續分段檢測。但是由於電流引入輪和信號導出輪之間的距離是固定不變的，不能調節，這使得該裝置只能測試單一條的高溫超導帶材，而對於具有多段高溫超導帶材或高溫超導帶材與金屬引線焊接或高溫超導帶材的均勻性差的情況，即具有焊點或缺陷的帶材則存在不能測量的距離，若直接測量很可能燒毀帶材。
[0007]因此，如何保證被測試帶材的安全性，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0008]有鑑於此，本發明提供了一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置，以提高被測試帶材的安全性。
[0009]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0010]一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置，包括安裝在乾燥櫃內的至少一對電流引入裝置和至少一對電壓引入裝置以及盛放液氮的杜瓦罐，其中，所述電流引入裝置的電流值由零逐漸增加到預設值；
[0011]還包括:
[0012]安裝在所述乾燥櫃內的軌道，所述電流引入裝置和所述電壓引入裝置均可滑動以調節相鄰兩者之間距離的安裝在所述軌道上，且所述電壓引入裝置設置在所述電流引入裝置之間；
[0013]安裝在所述乾燥櫃內，用於對高溫超導帶材進行導向的導向輪。
[0014]優選地，上述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置中，所述軌道為平行於所述導向輪之間的高溫超導帶材的平板，且所述軌道具有沿所述電流引入裝置移動的方向的刻度值。
[0015]優選地，上述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置中，所述電流引入裝置為電流引線夾，所述電流引線夾與電流計相連。
[0016]優選地，上述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置中，所述電壓引入裝置為電壓引線夾，所述電壓引線夾與電壓計相連。
[0017]優選地，上述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置中，所述電流引線夾和所述電壓引線夾兩者與高溫超導帶材接觸的一端均為可轉動的球體。
[0018]優選地，上述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置中，還包括安裝在所述導向輪上，用於記錄高溫超導帶材測量結果對應位置的測長傳感器。
[0019]優選地，上述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置中，還包括用於驅動所述杜瓦罐沿垂直於所述軌道平面的方向運動，以實現所述高溫超導帶材浸入所述杜瓦罐的液氮內的傳動裝置。
[0020]優選地，上述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置中，還包括設置在所述杜瓦罐內，用於檢測液氮液面高度的液位傳感器，且當所述杜瓦罐內的液氮液位高度到達預設值時，液位傳感器發出信號。
[0021]優選地，上述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置中，還包括驅動所述電流引入裝置和所述電壓弓I入裝置在所述軌道上移動的驅動裝置。
[0022]優選地，上述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置中，還包括與所述驅動裝置相連，用於控制所述驅動裝置啟停以實現對所述電流引入裝置和所述電壓引入裝置之間距離的調節的控制器。
[0023]經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明公開了一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置，包括安裝在乾燥櫃內的至少一對電流引入裝置和至少一對電壓引入裝置以及盛放液氮的杜瓦罐，其中，上述的電流引入裝置的電流值由零逐漸增加到預設值，此外，該測試裝置還包括:安裝在乾燥櫃內的軌道，且上述的電流弓I入裝置和電壓引入裝置均可滑動以調節相鄰兩者之間距離的安裝在軌道上，且電壓引入裝置設置在電流引入裝置之間；安裝在乾燥櫃內，用於對高溫超導帶材進行導向的導向輪。本申請中通過將電流引入裝置和電壓引入裝置均設置為之間距離可調，在對具有焊點的高溫超導帶材而言，在測量到焊點位置時，可調節電流和電壓引入裝置之間的距離，以避免焊點位於兩個電流引入裝置之間，從而避免了焊點的高電阻而導致帶材的臨界電流值無法測出。
[0024]此外，本申請中的電流引入裝置的電流值是由零逐漸增大到預設值，在檢測過程中，避免了單一的穩定高電流加在具有焊點的位置或加在均勻性變化幅度較大的帶材上無法測出帶材的臨界電流值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發明實施例公開的高溫超導帶材臨界電流測試裝置的結構示意圖；
[0027]圖2為本發明實施例公開的高溫超導帶材臨界電流測試裝置的局部視圖。
【具體實施方式】
[0028]本發明的核心是提供一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置，以提高被測試帶材的準確性及安全性。
[0029]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0030]如圖1和圖2所示，本發明公開了一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置，包括安裝在乾燥櫃I內的至少一對電流引入裝置2和至少一對電壓引入裝置3以及用於盛放液氮的杜瓦罐4，其中，上述的電流引入裝置2的電流值由零逐漸增加到預設值，具體地，將電流引入裝置2和電壓引入裝置3均設置一對，即有兩個電流引入裝置2和兩個電壓引入裝置3。此外，該測試裝置還包括:安裝在乾燥櫃I內的軌道7，且上述的電流引入裝2置和電壓引入裝置3均可滑動安裝在軌道7上，在滑動過程中實現可對電流引入裝置2和電壓引入裝置3之間距離的調節，具體地，電壓引入裝置3設置在電流引入裝置2之間；還包括安裝在乾燥櫃I內，用於對高溫超導帶材進行導向的導向輪6。
[0031]本申請中通過將電流引入裝置2和電壓引入裝置3均設置為之間距離可調的結構，在對具有焊點的高溫超導帶材而言，在測量到焊點位置時，可調節電流引入裝置2之間的距離，以防止出現焊點位於兩個電流引入裝置2之間，而出現電阻產熱的問題，從而避免了焊點出現高電阻而導致帶材的臨界電流值無法測出。
[0032]此外，本申請中的電流引入裝置2的電流值是由零逐漸增大到預設值，在檢測過程中，避免了單一的穩定高電流加在具有焊點的位置或加在均勻性變化幅度較大的帶材上則也無法測出帶材的臨界電流值。
[0033]具體的實施例中，上述的軌道7為平行於導向輪6之間的高溫超導帶材的平板，並且該軌道7具有沿電流引入裝置2移動的方向的刻度值。本申請中將軌道7設置為平行於繞設在導向輪6之間的高溫超導帶材，使軌道7與高溫超導帶材之間的距離各個位置均相同，以保證安裝在軌道7上的電流引入裝置2和電壓引入裝置3能夠與高溫超導帶材穩定接觸，避免出現接觸失效或對高溫超導帶材的頂接。通過在軌道7上設置沿電流引入裝置2移動的方向的刻度值，可方便操作者統計電流引入裝置2之間的距離。
[0034]優選的實施例中，將電流引入裝置2設置為電流引線夾，並將電流引線夾與電流計連接。具體地，電流引線夾的兩個連線分別與電流計的正負極相連。通過對電流計顯示的數值的監測，實現對高溫超導帶材臨界電流數值的測試。
[0035]進一步地，將電壓引入裝置3設置為電壓引線夾，並相應的將電壓引線夾與電壓計相連，通過增加電壓計可時刻監測施加在該高溫超導帶材上的電壓的數值，並在該電壓值到達帶材承受的壓力臨界值時(I μ V/cm)，相應的，該電流計上顯示的電流值為該段高溫超導帶材臨界電流數值。通過導向輪6的傳送，電流引線夾在高溫超導帶材上滑行，以實現對高溫超導帶材的連續測量。
[0036]為了保證電流引線夾和電壓引線夾均能夠與高溫超導帶材穩定接觸，本申請中便將電流引線夾和電壓引線夾兩者中與高溫超導帶材接觸的一端均設置為可轉動的球體，通過球體的轉動可實現在高溫超導帶材傳輸過程中，電流引線夾和電壓引線夾均與高溫超導帶材滾動摩擦接觸，避免了滑動摩擦對高溫超導帶材的磨損。由於球體結構沒有銳角，因此可進一步降低對高溫超導帶材的磨損，同時保證接觸的穩定性。
[0037]進一步的實施例中，該高溫超導帶材臨界電流測試裝置還包括安裝在上述導向輪6上，並用於記錄高溫超導帶材測量結果對應位置的測長傳感器，即通過該測長傳感器記錄兩個電壓引線夾持續檢測的帶材的長度，實現對高溫超導帶材分段連續檢測。具體地，該測長傳感器通過檢測高溫超導帶材上設置有標記的位置之間的長度。在實際中，可根據不同的需要設定該段距離的長度。
[0038]上述技術方案的基礎上，本申請中的高溫超導帶材臨界電流測試裝置還包括用於驅動上述杜瓦罐4沿垂直於軌道7平面的方向運動的傳動裝置，通過該傳動裝置的驅動可以實現高溫超導帶材浸入杜瓦罐4的液氮內或脫離杜瓦罐4。由於對高溫超導帶材臨界電流測試的實施環境需要在液氮內完成，而在該裝置不工作時將需要將導向輪6從杜瓦罐內取出，以提高該導向輪6的使用壽命。鑑於上述目的，同時為了降低操作者的勞動強度，相應的設置了傳動裝置，以實現對杜瓦罐4位置的機械化調節。在實際中，還可將傳動裝置與導向輪6相連，以通過驅動裝置實現導向輪6與杜瓦罐4相對位置的調節。
[0039]在另一具體實施例中該高溫超導帶材臨界電流測試裝置還包括設置在杜瓦罐4內，用於檢測液氮液面高度的液位傳感器，並且在杜瓦罐4內的液氮液位高度到達預設值時，該液位傳感器發出信號，以提醒操作者液氮填充完成，以避免浪費。
[0040]為了進一步優化上述技術方案，以降低操作者的勞動強度，該高溫超導帶材臨界電流測試裝置還包括驅動上述電流引入裝置2和電壓引入裝置3在軌道7上移動的驅動裝置。在需要對電流引入裝置2之間距離和電壓引入裝置3之間距離進行調節時，操作者可通過人工進行調節，但是會增加操作者的勞動強度，在較為優選的實施例中，操作者可通過與電流引入裝置2和電壓引入裝置3相連的驅動裝置進行調節。具體地，每個電流引入裝置2和每個電壓引入裝置3分別對應一個驅動裝置，以便於對不同的電流引入裝置2和電壓引入裝置3進行調節。
[0041]更進一步的實施例中，該高溫超導帶材臨界電流測試裝置還包括與上述驅動裝置相連，用於控制驅動裝置啟停以實現對電流引入裝置2和電壓引入裝置3之間距離調節的控制器9。操作者可根據需要通過控制器9控制驅動裝置的啟停，實現對電流引入裝置2和電壓引入裝置3的自動化調節。
[0042]通過上述設置操作過程為:首先，高溫超導帶材處於待測試狀態，上述的電流引線夾和電壓引線夾閉合，由控制器9控制測量距離(電流引線之間距離以及電壓引線之間距離)；然後，在控制器9中設置掃描電流值及電壓值，通電測量，數據即時保存在該控制器9中；最後，測量完成後，高溫超導帶材移動(移動距離已通過控制器設定，但是可根據高溫超導帶材的長度進行更改)，然後通電、記錄數據，重複動作。
[0043]具體地，高溫超導帶材從放線盤51在一定張力的條件下放出，經過導向輪6，並通過導向輪6處測長傳感器記錄高溫超導帶材位置，然後經過乾燥櫃I內烘乾裝置8，乾燥除溼後，該高溫超導帶材進入杜瓦罐4，穿過電流引線夾和電壓引線夾，之後再通過乾燥櫃I內的烘乾裝置8進行乾燥除溼，導入收線盤52。電流引線夾和電壓引線夾在測試過程中處於液氮液面以下，通過電流引線夾通入逐漸升高的電流，通過測量電壓信號的變化來得到高溫超導帶材的臨界電流值，通入的最大電流值由控制器9設置。
[0044]為了更優化本申請公開的高溫超導帶材臨界電流測試裝置，在乾燥櫃I內設置的乾燥裝置8為風切乾燥裝置，以提供暖風吹掃高溫超導帶材，除去其表面灰塵和水汽。進一步地，杜瓦罐4內設置有加熱裝置，以使完成檢測後烘乾杜瓦罐4內殘存液氮和水汽，保護設備。
[0045]本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0046]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種高溫超導帶材臨界電流測試裝置，包括安裝在乾燥櫃(I)內的至少一對電流引入裝置(2)和至少一對電壓引入裝置(3)以及盛放液氮的杜瓦罐(4)，其特徵在於，所述電流引入裝置⑵的電流值由零逐漸增加到預設值； 還包括: 安裝在所述乾燥櫃(I)內的軌道(7)，所述電流引入裝置(2)和所述電壓引入裝置(3)均可滑動以調節相鄰兩者之間距離的安裝在所述軌道(7)上，且所述電壓引入裝置(3)設置在所述電流引入裝置(2)之間； 安裝在所述乾燥櫃(I)內，用於對高溫超導帶材進行導向的導向輪(6)。
2.根據權利要求1所述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置，其特徵在於，所述軌道(7)為平行於所述導向輪(6)之間的高溫超導帶材的平板，且所述軌道(7)具有沿所述電流引入裝置(2)移動的方向的刻度值。
3.根據權利要求1所述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置，其特徵在於，所述電流引入裝置⑵為電流引線夾，所述電流引線夾與電流計相連。
4.根據權利要求3所述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置，其特徵在於，所述電壓引入裝置⑶為電壓引線夾，所述電壓引線夾與電壓計相連。
5.根據權利要求4所述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置，其特徵在於，所述電流引線夾和所述電壓引線夾兩者與高溫超導帶材接觸的一端均為可轉動的球體。
6.根據權利要求1所述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置，其特徵在於，還包括安裝在所述導向輪(6)上，用於記錄高溫超導帶材測量結果對應位置的測長傳感器。
7.根據權利要求1-6任一項所述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置，其特徵在於，還包括用於驅動所述杜瓦罐(4)沿垂直於所述軌道(7)平面的方向運動，以實現所述高溫超導帶材浸入所述杜瓦罐(4)的液氮內的傳動裝置。
8.根據權利要求7所述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置，其特徵在於，還包括設置在所述杜瓦罐(4)內，用於檢測液氮液面高度的液位傳感器，且當所述杜瓦罐(4)內的液氮液位高度到達預設值時，液位傳感器發出信號。
9.根據權利要求7所述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置，其特徵在於，還包括驅動所述電流引入裝置⑵和所述電壓引入裝置⑶在所述軌道(7)上移動的驅動裝置。
10.根據權利要求9所述的高溫超導帶材臨界電流測試裝置，其特徵在於，還包括與所述驅動裝置相連，用於控制所述驅動裝置啟停以實現對所述電流引入裝置(2)和所述電壓引入裝置⑶之間距離的調節的控制器(9)。
【文檔編號】G01R19/00GK104198800SQ201410474277
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】王醒東, 張恩, 林中山 申請人:富通集團（天津）超導技術應用有限公司