專利名稱：一種非接觸連續(xù)測量超導(dǎo)線/帶材n指數(shù)均勻性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非接觸連續(xù)測量超導(dǎo)線/帶材各部分n指數(shù)均勻性的測量方法和裝置。
背景技術(shù)：
零電阻現(xiàn)象是超導(dǎo)體最重要的屬性之一。描述實(shí)用超導(dǎo)體尤其是高溫超導(dǎo)體的電磁特性，除了臨界電流特性、電磁特性(各向異性)、機(jī)械特性等外，臨界電流和n指數(shù)的均勻性也是實(shí)用超導(dǎo)材料的重要特性。一般情況下，描述超導(dǎo)體的模型有兩個理想電流電壓超導(dǎo)電性模型(1)和實(shí)際超導(dǎo)材料的冪指數(shù)模型(2)。
E=0I≤Ic∞I>Ic---(1)]]>E=Ec(IIc)n---(2)]]>這里Ic是臨界電流，以1μV/cm為判據(jù)定義，n是擬合的曲線冪指數(shù)；Ic和n值與溫度和磁場有關(guān)，且n值由超導(dǎo)訂扎勢決定。圖1為兩種模型下，超導(dǎo)體的電流電壓特性曲線?？v坐標(biāo)表示超導(dǎo)體單位厘米長度上的電壓即電場，橫坐標(biāo)表示超導(dǎo)材料的傳輸電流。因此，衡量實(shí)用超導(dǎo)材料的超導(dǎo)特性就是臨界電流Ic和n指數(shù)。作為超導(dǎo)電性應(yīng)用本身，希望Ic和n指數(shù)越大越好。n指數(shù)描述超導(dǎo)體從超導(dǎo)態(tài)到正常態(tài)轉(zhuǎn)換的快慢程度即失去超導(dǎo)電性的快慢程度(失超)。對于傳統(tǒng)的低溫超導(dǎo)材料，由于其n指數(shù)一般大于30，由超導(dǎo)向正常態(tài)過渡非常快。但是對于高溫超導(dǎo)材料，由于其本生的內(nèi)稟物理特性，存在弱連接、次相及微裂紋等，再加上實(shí)用高溫超導(dǎo)線材的加工工藝-多芯化使得超導(dǎo)體內(nèi)超導(dǎo)芯間存在香腸效應(yīng)和橋連接，這使得實(shí)用長度(大于100米)高溫超導(dǎo)材料的臨界電流Ic和n指數(shù)沿長度方向不可能處處相同。眾所周知，實(shí)用超導(dǎo)線/帶材的整體特性由整個長度上的性能最差(Ic和n指數(shù)小)的部分確定。
因此，作為實(shí)用超導(dǎo)線/帶材的臨界電流Ic和n指數(shù)分布是高溫超導(dǎo)應(yīng)用的重要參量-是衡量超導(dǎo)線/帶材質(zhì)量的重要指標(biāo)；無論對于使用者或者生產(chǎn)者具有重要意義。
測量超導(dǎo)臨界參量Ic和n指數(shù)的方法通常采用傳統(tǒng)的四引線方法即超導(dǎo)線/帶材兩端施加直流電流，測量超導(dǎo)體的電流電壓曲線，然后根據(jù)公式(2)以1μV/cm為判據(jù)確定臨界電流Ic，同時曲線按照冪指數(shù)進(jìn)行擬合得出n指數(shù)。為了研究目的，對短樣超導(dǎo)線/帶材的這種傳輸電流測量方法沒有任何問題，但是對于實(shí)用長度(至少百米以上)的超導(dǎo)線/帶材，采用四引線方法測量n值有三方面的問題(1)電壓引線的焊接或壓接，有可能使超導(dǎo)線/帶材，尤其是高溫超導(dǎo)線/帶材造成損傷。(2)精確度不夠因?yàn)閮呻妷阂€之間必須有一定距離，距離太近，電壓引線接點(diǎn)大小必須考慮，造成單位長度上電壓不準(zhǔn)；距離太遠(yuǎn)，不可能得到線/帶材局部的n值，只得到平均有效值。尤其對于多芯復(fù)合超導(dǎo)線/帶材，在加工和生產(chǎn)的過程中，隨著芯數(shù)的增多，復(fù)合導(dǎo)體內(nèi)局部香腸效應(yīng)和橋連效應(yīng)很難避免，傳統(tǒng)的四引線方法對此很難實(shí)現(xiàn)。(3)，實(shí)用長度的四引線測量方法所使用的低溫設(shè)備龐大、復(fù)雜，測量速度很慢，對于線/帶材的生產(chǎn)和應(yīng)用很難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有傳輸電流四引線方法的缺點(diǎn)，提供一種采用交流背場感應(yīng)方法—非接觸測量技術(shù)檢測超導(dǎo)線/材的n指數(shù)均勻性的方法和裝置。本發(fā)明用于超導(dǎo)線/帶材的質(zhì)量檢測，適用于所有超導(dǎo)材料的n指數(shù)分布非接觸檢測。
本發(fā)明測量方法采用感應(yīng)非接觸方法測量超導(dǎo)線/帶材n值均勻性。超導(dǎo)線/帶材置于交流背場磁場中，交流背場可以由亥母霍茲磁體產(chǎn)生，或者由鞍形磁體產(chǎn)生；在交變背場磁體內(nèi)對稱放置兩個完全相同的鞍形線圈一個是探測線圈，兩邊留有供超導(dǎo)線/帶材穿過的空隙，以便待測超導(dǎo)線/帶材穿過；另一個是補(bǔ)償線圈。探測線圈和補(bǔ)償線圈串聯(lián)反接。由于兩者對稱放置于交變磁場中，如果探測線圈中沒有超導(dǎo)線/帶材，它們所感應(yīng)出的電壓相等，由于串聯(lián)反接，輸出電壓為零；如果在探測線圈中有超導(dǎo)線/帶材，那么由于探測線圈和補(bǔ)償線圈反接，輸出電壓極性相反，該兩線圈感應(yīng)電壓之差即為磁滯損耗電壓分量。磁滯損耗電壓與該超導(dǎo)線/帶材的n值具有冪指數(shù)關(guān)系，通過對交流背場磁體提供不同電流，得到不同的交變磁場，從而可以得到不同的損耗電壓，根據(jù)損耗電壓與交變磁場的冪指數(shù)擬合關(guān)系，最后得到該段超導(dǎo)線/帶材的n值指數(shù)。
使用本發(fā)明方法時必須滿足兩個前提其一，交變磁場必須平行于超導(dǎo)帶材寬表面(對于線材沒有要求)；其二，交變磁場的最大幅值必須不大于超導(dǎo)線/帶材在測量溫度下的完全穿透磁場。
本發(fā)明的測量方法、測量設(shè)備簡單、成本低廉，對于超導(dǎo)線/帶材的生產(chǎn)和應(yīng)用具有重要價值。
本發(fā)明方法的原理如下假定超導(dǎo)帶材處于交變磁場中，交變磁場平行于帶材寬面Bp=(0,B0sinωt,0)---(3)]]>這里B0是交變磁場的振幅，ω為交變場角頻率，t是時間。如果B0≤Bp(Bp完全穿透場，Bp＝μ0Jcd/2，μ0是真空磁導(dǎo)率，Jc是超導(dǎo)帶材的臨界電流密度，d為超導(dǎo)帶材厚度)，那么利用實(shí)際超導(dǎo)體冪指數(shù)模型，計算得到單位面積上的交流損耗為QS=B032μ02Jc(EcJcμ0ωB02)11+n(1.33+3.11n-0.55)---(4)]]>這里Q是超導(dǎo)體交變磁場下磁滯損耗，n是(2)中超導(dǎo)材料的電壓電流擬合冪指數(shù)，反映超導(dǎo)體從超導(dǎo)態(tài)向正常態(tài)轉(zhuǎn)變快慢的參數(shù)；Ec是定義臨界電流的判據(jù)，一般取單位厘米長度超導(dǎo)體上1μV的壓降，即Ec＝1μV/cm(國際標(biāo)準(zhǔn))。如果交變場頻率恒定，單位面積上的交流損耗標(biāo)度為QS~B03-21+n---(5)]]>在超導(dǎo)材料交變磁場中交流損耗的測量方法是比較成熟的磁測法。單位面積的交流損耗為QS=2NSfμ0Urms''Brms~Urms''B0---(6)]]>這里Urms″是處于平行交變磁場中超導(dǎo)材料磁滯損耗分量，等于探測線圈與補(bǔ)償線圈電壓分量之差，N是探測線圈的匝數(shù)，S為帶材周長，f交變場頻率。
比較(5)和(6)，可以得到所測損耗電壓分量與交變場振幅由如下關(guān)系Urms''~B03-2n+1=B0α---(7)]]>n=α2-α---(8)]]>因此只要測出不同交流背場下超導(dǎo)帶材的損耗電壓分量，通過方程(7)和(8)就可以獲得冪指數(shù)α，及超導(dǎo)材料的電流電壓曲線的n指數(shù)值。在試驗(yàn)中，超導(dǎo)帶材在測量中沒有施加電流，也沒有對超導(dǎo)線/帶材進(jìn)行力、熱的作用，只是處于感應(yīng)的交變磁場之中，實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)線/帶材的n值指數(shù)的非接觸連續(xù)測量。
應(yīng)用本發(fā)明方法的測量裝置包括交流背場磁體、探測線圈、補(bǔ)償線圈、步進(jìn)電機(jī)、放線盤、收線盤、放線定滑輪、收線定滑、低溫冷卻介質(zhì)、低溫容器、數(shù)字電壓表、交變背景磁體電源、系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)。其中交流背場磁體、探測線圈、補(bǔ)償線圈、放線定滑輪、收線定滑輪、低溫冷卻介質(zhì)置于低溫容器中。步進(jìn)電機(jī)、收線盤、放線盤、低溫容器、數(shù)字電壓表、交變背場磁體電源、系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)置于室溫環(huán)境中。
交流背場磁體工作于低溫環(huán)境下，可以是超導(dǎo)磁體，也可以是一般常規(guī)銅導(dǎo)線繞制的磁體。采用亥母霍茲線圈，截面為圓形或跑道形線圈(一對螺管磁體)，兩磁體之間留有空間，磁場均勻，超導(dǎo)線/帶材可以通過。亦可以選擇鞍形磁體，中間留有超導(dǎo)線/帶材穿過的空隙，如采用鞍形結(jié)構(gòu)磁體，只需一個即可。
探測線圈和補(bǔ)償線圈為鞍形螺管線圈，中間留有超導(dǎo)線/帶材通過的空間，其內(nèi)孔徑尺寸大小決定測量精度，即探測線圈孔徑的大小決定待測超導(dǎo)線/帶材的局部長度；如果探測線圈孔徑為5cm，那么超導(dǎo)線/帶材處于該探測線圈內(nèi)的長度也是5cm，測量得到的n值即為這5cm超導(dǎo)線/帶材段的n值。所以，對于成品的超導(dǎo)線/帶材，探測線圈孔徑的大小，一般采用在1cm-5cm為宜，可以保證整根超導(dǎo)線/帶材n值測量的分辨率。補(bǔ)償線圈和探測線圈工作于低溫環(huán)境，并對稱地放置于交流背場磁體均勻磁場空間內(nèi)。探測線圈和補(bǔ)償線圈產(chǎn)生的磁場在100mT以下，一般情況下，在100匝以內(nèi)，如測量儀表精度高，匝數(shù)可以少一些。
步進(jìn)電機(jī)采用商用小功率電機(jī)，它的轉(zhuǎn)軸與收線盤相連，驅(qū)動超導(dǎo)線/帶收線盤的轉(zhuǎn)動，完成測量。放線盤與收線盤結(jié)構(gòu)完全相同；步進(jìn)電機(jī)、收線盤、放線盤工作于室溫環(huán)境，對稱放置于低溫容器(內(nèi)有在磁體、探測線圈，補(bǔ)償線圈及交流背場磁體)上方兩側(cè)。放線定滑輪和收線定滑輪位于放線盤和收線盤之間，使超導(dǎo)線在運(yùn)動方向改變90°轉(zhuǎn)向，對稱地置于交變背景磁體兩邊；放線盤、收線盤、放線定滑輪、收線定滑輪直徑與所測超導(dǎo)線的機(jī)械性能有關(guān)，一般大于超導(dǎo)線/帶的臨界彎曲直徑。由于該兩輪與交變背場磁體和探測線圈、補(bǔ)償線圈工作在低溫環(huán)境，所以放線定滑輪和收線定滑必須用聚四氟等能夠在低溫下收縮小、變形小的材料加工，這樣兩個滑輪可以在低溫下無阻力地轉(zhuǎn)動，不會損傷超導(dǎo)線/帶材。
低溫冷卻介質(zhì)測量高溫超導(dǎo)材料的低溫冷卻介質(zhì)用液氮即可，測量低溫超導(dǎo)材料，必須使用液氦或制冷機(jī)冷卻。
低溫容器測量高溫超導(dǎo)材料的低溫容器，可用商用絕熱材料外加雙層不銹鋼外殼，雙層不銹鋼殼之間加入絕熱材料即可制成；測量低溫超導(dǎo)材料必須使用低溫杜瓦容器。數(shù)字電壓表可以采用精度為μV量級的電壓表即可；系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)等只需要普通計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡即可完成。交流背場磁體電源最好能夠頻率可調(diào)，避免工頻50Hz的干擾。


圖1為典型的理想超導(dǎo)線/帶材電流電壓曲線和實(shí)際超導(dǎo)線/帶的電流電壓曲線；圖2為對超導(dǎo)帶材施加的交流背場磁場場形示意圖；圖3為測量超導(dǎo)線/帶材損耗電壓分量原理示意圖，圖中1-1’為交流背場磁體，C超導(dǎo)樣品，2-2’探測線圈，3-3’補(bǔ)償線圈，F(xiàn)電流分流器，PC計算機(jī)采集系統(tǒng)，DVM1和DVM2為兩塊交流數(shù)字電壓表，AC power是背景交流磁體電源；圖4為用本發(fā)明的非接觸法測量的高溫超導(dǎo)帶材的n值指數(shù)曲線；圖5位采用常規(guī)的四引線方法進(jìn)行測量的曲線擬合的n值指數(shù)曲線；圖6本發(fā)明裝置示意框圖，圖中1和1’交流背場磁體，2和2’探測線圈，3和3’補(bǔ)償線圈，4步進(jìn)電機(jī)，5收線盤，6放線盤，7放線定滑輪，8收線定滑輪，9低溫冷卻介質(zhì)，10低溫容器，11數(shù)字電壓表，12交流背場磁體電源，13控制、數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
圖1是理想超導(dǎo)體和實(shí)際超導(dǎo)體的直流傳輸特性曲線-電流電壓曲線示意圖。按照指數(shù)模型(2)，理想超導(dǎo)體的n值為無窮大；實(shí)際超導(dǎo)體的n值為有限值。n值體現(xiàn)曲線的陡度程度-由超導(dǎo)態(tài)向正常轉(zhuǎn)變的快慢程度。而臨界電流的定義統(tǒng)一采用國際慣例判據(jù)1μV/cm，即只要超導(dǎo)線/帶材電場達(dá)到該判據(jù)，所對應(yīng)的電流即為臨界電流。這樣不同n值的超導(dǎo)線/帶材有可能對應(yīng)同一個臨界電流值，所以超導(dǎo)線/帶在一定溫度和磁場條件下的臨界參量僅有臨界電流是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，n值必須同時給出，標(biāo)度超導(dǎo)線/帶材的特性。因此.n值的測量對于超導(dǎo)應(yīng)用非常必要。
圖2所示為對超導(dǎo)帶材施加的交流背場磁場，如圖2所示，采用笛卡爾坐標(biāo)系，x方向?yàn)閹Р拈L度方向即傳輸電流方向，y-z平面為超導(dǎo)帶材截面，y方向?yàn)槠叫杏趲Р膶捗娣较颉獙挾确较颍瑉為垂直于寬帶面的方向——厚度方向，B為所加帶材的交變磁場及方向。外加磁場平行于超導(dǎo)帶材的寬面，外磁場振幅小于超導(dǎo)帶材局部的完全穿透磁場，這是本發(fā)明非接觸方法的前提條件。
圖3所示為測量超導(dǎo)線/帶材損耗電壓分量示意，交流背場磁體1-1’、探測線圈2-2’、補(bǔ)償線圈3-3’均為鞍形結(jié)構(gòu)，以獲得平行于超導(dǎo)樣品寬帶面的場形。探測線圈2-2’與補(bǔ)償線圈3-3’的結(jié)構(gòu)、匝數(shù)完全相同。交流背場磁體1-1’、探測線圈2-2’、補(bǔ)償線圈3-3’均置于低溫容器中；探測線圈2-2’、補(bǔ)償線圈3-3’均對稱地置于交流背場磁體1-1’均勻磁場空間內(nèi)。探測線圈2-2’與補(bǔ)償線圈3-3’反接，這樣才能保證在沒有超導(dǎo)樣品時進(jìn)行測量，輸出電壓信號為零；將超導(dǎo)線/帶材C置于交流背景磁場中，此時進(jìn)行測量，輸出電壓即為超導(dǎo)帶材的交流損耗電壓分量Urms″。超導(dǎo)線/帶材樣品C(這里用的是Bi系高溫超導(dǎo)帶材)置于探測線圈2-2’內(nèi)，然后置于交流背場磁體1-1’內(nèi)。當(dāng)超導(dǎo)樣品處于低溫(這里用液氮)環(huán)境下，處于超導(dǎo)態(tài)。交變背場磁體勵磁電流可用數(shù)字電壓表DVM2測量串在供電回路中分流器F上的電壓監(jiān)測，并通過計算機(jī)控制電源電流AC power電流的輸出大小，磁體勵磁電流與磁體產(chǎn)生的磁場成正比，因此可以通過不同勵磁電流獲得不同的交變磁場。數(shù)字電壓表DVM1測量探測線圈2-2’和與其反接的補(bǔ)償線圈3-3’兩端的電壓即損耗電壓分量。在不同交流背場下，數(shù)字電壓表DVM1所測出的超導(dǎo)帶材的損耗電壓分量即探測線圈2-2’和與其反接的補(bǔ)償線圈3-3’兩端的電壓分量即為損耗電壓分量，通過方程(7)和(8)就可以獲得冪指數(shù)α，及超導(dǎo)材料的電流電壓曲線的n指數(shù)值。為了減小工頻干擾，交流電源的頻率最好遠(yuǎn)離工頻50Hz。
圖4為采用本發(fā)明方法介紹的非接觸n指數(shù)方法測量的磁滯損耗電壓與不同交流背場幅值的關(guān)系曲線，坐標(biāo)采用對數(shù)標(biāo)度，經(jīng)過冪指數(shù)擬合，得到的損耗電壓分量Urms″與交變磁場幅值B0的冪指數(shù)α為1.8512，通過公式(8)得到該樣品的n值為12.44。
圖5是對于同一超導(dǎo)帶材樣品，采用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)四引線方法測量的電流電壓曲線擬合得到的冪指數(shù)曲線，仍然采用對數(shù)標(biāo)度，直接得到的n值12.89，兩者符合得非常好，從而驗(yàn)證了本發(fā)明方法的有效性和可靠性。
圖6為本發(fā)明裝置的原理框圖，如圖6所示，本發(fā)明裝置包括交流背場磁體1、1’，探測線圈2、2’，補(bǔ)償線圈3、3’，步進(jìn)電機(jī)4，收線盤5，放線盤6，放線定滑輪7，收線定滑輪8，低溫冷卻介質(zhì)9，低溫容器10，數(shù)字電壓表11，交變背景磁體電源12，控制、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)13。
交流背景磁體1-1’位于整個裝置的中心，能夠產(chǎn)生100mT以下的磁場；探測線圈2-2’和補(bǔ)償線圈3-3’，對稱地置于交流背場磁體均勻磁場空間內(nèi)。步進(jìn)電機(jī)5采用商用小功率電機(jī)即可，它的轉(zhuǎn)軸與收線盤相連，可以驅(qū)動超導(dǎo)線盤轉(zhuǎn)動；放線定滑輪7和收線定滑輪8放在磁體兩側(cè)，切向與超導(dǎo)帶的運(yùn)動方向相同。1-1’交流背場磁體，2-2’探測線圈，3-3’補(bǔ)償線圈，7放線定滑輪，8收線定滑輪，置于低溫容器10內(nèi)，加入冷卻介質(zhì)9，即可為這些部件提供低溫環(huán)境。
收線盤5與放線盤6分別置于收線定滑輪8和放線定滑輪7的正上方即收線盤5與收線定滑輪8軸心處于同一垂直線上，放線盤6與收線定滑輪7軸心處于同一垂直線上。
步進(jìn)電機(jī)4、11數(shù)字電壓表，12交變背場磁體電源，13控制、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)等處于低溫系統(tǒng)外，處于室溫環(huán)境。
待測超導(dǎo)帶通過牽引由放線盤6經(jīng)過放線定滑輪7，穿過交變背場磁體及探測線圈2-2’，通過收線定滑輪8到達(dá)收線盤6；收線盤6由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。這樣可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)測量。
其中交流背場磁體，探測線圈，補(bǔ)償線圈，放線定滑輪，收線定滑輪，低溫冷卻介質(zhì)置于低溫容器中，工作于低溫環(huán)境。交變背場磁體電源，數(shù)字電壓表，系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等構(gòu)成處于低溫環(huán)境外的室溫環(huán)境。交流背場磁體可以采用一個鞍形磁體，兩邊開有超導(dǎo)線/帶材通過的孔，保證磁體產(chǎn)生的磁場平行于超導(dǎo)帶寬面。探測線圈和補(bǔ)償線圈采用與交流背場磁體相同的結(jié)構(gòu)，置于交流背場均勻磁場空間內(nèi)，并將兩者反串聯(lián)連接后，接數(shù)字電壓表，獲得損耗電壓分量Urms″。至于測量損耗電壓分量的方法及原理與圖3相同。
測量開始前，將要檢測的超導(dǎo)線/帶放于線盤5上，然后通過引導(dǎo)經(jīng)過定滑輪7，8，繞于收線盤5上。低溫冷卻介質(zhì)9可以為液氮或液氦。低溫容器10可以為不銹鋼杜瓦，用于液氦冷卻介質(zhì)；或者普通絕熱材料制成的容器，用于液氮冷卻介質(zhì)。數(shù)字電壓表11測量探測線圈2-2’與補(bǔ)償線圈3-3’反串接輸出的損耗電壓分量。交流背場磁體電源12，為背場磁體供電以產(chǎn)生交變磁場。測量、處理、監(jiān)測系統(tǒng)13，可以控制交流電源、電機(jī)等所有部件，使背場迅速產(chǎn)生并從0增加到小于超導(dǎo)線/帶的完全穿透磁場，然后進(jìn)行數(shù)值擬合處理，直接給出該部位超導(dǎo)線/帶材的n指數(shù)值。
本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，操作方便，制造成本低廉，使用簡便，是超導(dǎo)應(yīng)用和生產(chǎn)企業(yè)檢測的理想設(shè)備。
本發(fā)明適用于高溫超導(dǎo)Bi系、Y系，也適用于低溫超導(dǎo)線/帶材如NbTi、Nb3Sn、Nb3Al，以及MgB2線/帶材的n指數(shù)分布的非接觸測量。
權(quán)利要求
1.一種非接觸連續(xù)測量超導(dǎo)線/帶材n指數(shù)均勻性的方法，其特征在于將超導(dǎo)線/帶材置于交流背場磁場[1-1’]中，測量探測線圈[2-2’]和補(bǔ)償線圈[2-2’]兩者感應(yīng)電壓之差為磁滯損耗電壓分量U″rms，對交流背場磁體提供不同電流，得到不同的交變磁場，從而得到不同的損耗電壓分量，根據(jù)損耗電壓分量與交變磁場振幅的冪指數(shù)擬合關(guān)系，最后得到該段超導(dǎo)線/帶材的n值指數(shù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的非接觸連續(xù)測量超導(dǎo)線/帶材n指數(shù)均勻性的方法，其特征在于交變磁場平行于超導(dǎo)帶材寬帶面方向，磁場最大幅值小于該超導(dǎo)線/帶材待測部分的完全穿透場。
3.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的非接觸連續(xù)測量超導(dǎo)線/帶材n指數(shù)均勻性的方法的裝置，其特征在于包括交流背場磁體[1-1’]，探測線圈[2-2’]，補(bǔ)償線圈[3-3’]， 步進(jìn)電機(jī)[4]，收線盤[5]，放線盤[6]，放線定滑輪[7]，收線定滑輪[8]，低溫冷卻介質(zhì)][9，低溫容器[10]， 數(shù)字電壓表[11]，交變背景磁體電源[12]，控制、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)[13]；交流背場磁體[1-1’]位于整個裝置的中心，可采用亥母霍茲線圈，截面為圓形或跑道形線圈，兩磁體之間留有超導(dǎo)帶材通過的空間，磁場均勻，亦可以選擇一個鞍形磁體，中間留有超導(dǎo)線穿過的空間；探測線圈[2-2’]和補(bǔ)償線圈[3-3’]，對稱地置于交流背景磁體均勻磁場空間內(nèi)，探測線圈[2-2’]與補(bǔ)償線圈[3-3’]的結(jié)構(gòu)、匝數(shù)完全相同；交流背場磁體[1-1’]、探測線圈[2-2’]、補(bǔ)償線圈[3-3’]均置于低溫容器中；探測線圈[2-2’]、補(bǔ)償線圈[3-3’]均對稱地置于交流背場磁體[1-1’]均勻磁場空間內(nèi)，探測線圈[2-2’]與補(bǔ)償線圈[3-3’]反串聯(lián)連接，并接數(shù)字電壓表；步進(jìn)電機(jī)[4]的轉(zhuǎn)軸與收線盤[5]相連，收線盤[5]與放線盤[6]分別置于收線定滑輪[8]和放線定滑輪[7]的正上方，即收線盤[5]與收線定滑輪[8]軸心處于同一垂直線上，放線盤[6]與收線定滑輪[7]軸心處于同一垂直線上；放線定滑輪[7]和收線定滑輪[8]放在交流背場磁體[1-1’]兩側(cè)，切向與超導(dǎo)線/帶材的運(yùn)動方向相同；交流背場磁體[1-1’]，探測線圈[2-2’]，補(bǔ)償線圈[3-3’]，放線定滑輪[7]，收線定滑輪[8]，置于低溫容器[10]內(nèi)。
全文摘要
一種非接觸連續(xù)測量超導(dǎo)線/帶材n指數(shù)均勻性的方法和裝置，其特征在于在平行帶面的交流場形及小于待測區(qū)域完全穿透場的前提下，將超導(dǎo)線/帶材置于交流背場磁場中，測量探測線圈[2－2’]和補(bǔ)償線圈[3－3’]兩者感應(yīng)電壓之差為磁滯損耗電壓分量U″
文檔編號G01R29/00GK1963477SQ200610114358
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者王銀順, 惠東, 戴少濤, 肖立業(yè), 林良真 申請人:中國科學(xué)院電工研究所