双面高温超导带材临界电流测试装置、测试系统及测试方法与流程

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双面高温超导带材临界电流测试装置、测试系统及测试方法与流程

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https://www.xjishu.com/zhuanli/52/202411584225.html

双面高温超导带材因其优异的导电性能，在电力传输、磁共振成像等领域展现出巨大的应用潜力。然而，由于其独特的双层结构，传统的临界电流测试方法难以准确测量其性能。本文介绍了一种创新的双面高温超导带材临界电流测试装置及系统，通过在带材两面分别设置测量组件，解决了传统方法中存在的测量误差问题。

本发明涉及超导带材临界电流测试，具体涉及双面高温超导带材临界电流测试装置、测试系统及测试方法。

背景技术

在单层超导带材结构中，具有超导能力的只有ybco(yba2cu3o7-δ)一层作为超导层，在超导层的上表面和下表面都具有电阻，为了消除电阻造成的测量误差使用四引线法。在四引线法测量中，电流源给的电流是is，电压测量的信号电流是ig，ig很小可以忽略，进入超导层的电流是is-ig。四引线法通过这种测量方法可以消除带材表面电阻r1～r4带来的测量上的误差。电流源施加的电流和电压采集的电流在同一位置ybco层。
双面超导带材有两层超导层(ybco1和ybco2)，两层超导层中间有电阻层，表面的封装层也存在有电阻。电流源给的电流is在走ybco1超导层时，电压测量的信号电流走的却是ybco2超导层，电流源和电压源的电流没有在同一位置，这会造成电压和电流在数值测量方法上的误差，进而影响到测试结果的准确性。如果ybco1超导层失超前电流没有穿过两个超导层间的电阻层而无法到达ybco2超导层，电压不会检测到失超，这会造成临界电流测量错误。

技术实现思路

有鉴于此，本发明提供了一种双面高温超导带材临界电流测试装置、测试系统及测试方法，以解决在测量双面超导带材时，ybco1超导层失超前电流没有穿过电阻层而无法到达ybco2超导层，电压不会检测到失超，从而造成临界电流测量错误的问题。
第一方面，本发明提供了一种双面高温超导带材临界电流测试装置，包括：
低温箱体，所述低温箱体具有容纳空间，所述容纳空间内设有放卷辊和收卷辊，所述放卷辊和所述收卷辊分别适于缠绕待测双面高温超导带材；
第一测量组件，设于所述低温箱体内，所述第一测量组件适于测量所述待测双面高温超导带材的第一表面的电流和电压；
第二测量组件，设于所述低温箱体内，所述第二测量组件适于测量所述待测双面高温超导带材的第二表面的电流和电压。
通过在待测双面高温超导带材的第一表面设置第一测量组件、第二表面设置第二测量组件，分别测量第一表面的临界电流和电压、第二表面的临界电流和电压，通过两个表面的数值互为验证，以确保测量的临界电流不出现提前失超的情况引起失超误判。
在一些实施例中，所述第一测量组件包括第一电流源电极轮和第二电流源电极轮，所述第一电流源电极轮和所述第二电流源电极轮适于分别与所述待测双面高温超导带材的第一表面接触，所述第一电流源电极轮和所述第二电流源电极轮分别通过线路与电流表连接。
在一些实施例中，所述第一测量组件包括第一电压测量电极轮和第二电压测量电极轮，所述第一电压测量电极轮和所述第二电压测量电极轮适于分别与所述待测双面高温超导带材的第一表面接触，所述第一电压测量电极轮和所述第二电压测量电极轮分别通过线路与电压表连接。
在一些实施例中，所述第一电流源电极轮和所述第二电流源电极轮之间分别设有所述第一电压测量电极轮、所述第二电压测量电极轮，所述第一电流源电极轮、所述第二电流源电极轮、所述第一电压测量电极轮、所述第二电压测量电极轮均为等高设置。
在一些实施例中，所述第二测量组件包括第三电流源电极轮和第四电流源电极轮，所述第三电流源电极轮和所述第四电流源电极轮适于分别与所述待测双面高温超导带材的第二表面接触，所述第三电流源电极轮和所述第四电流源电极轮分别通过线路与电流表连接，所述第三电流源电极轮设于所述第一电流源电极轮和所述第一电压测量电极轮之间，所述第四电流源电极轮设于所述第二测量电压电极轮和所述第二电流源电极轮之间，所述第三电流源电极轮和所述第四电流源电极轮的高度均高于所述第一电流源电极轮。
在一些实施例中，所述第二测量组件包括第三电压测量电极轮和第四电压测量电极轮，所述第三电压测量电极轮和所述第四电压测量电极轮适于分别与所述待测双面高温超导带材的第二表面接触，所述第三电压测量电极轮和所述第四电压测量电极轮分别通过线路与电压表连接，所述第三电压测量电极轮、所述第四电压测量电极轮均设于所述第一电压测量电极轮和所述第二电压测量电极轮之间，所述第三电压测量电极轮和所述第四电压测量电极轮的高度均高于所述第一电压测量电极轮。
第二方面，本发明还提供了一种双面高温超导带材临界电流测试系统，包括上述的双面高温超导带材临界电流测试装置。
在一些实施例中，还包括冷却装置，所述冷却装置包括冷却管路、低温风机、液氮换热器和制冷机换热器，所述冷却管路上设有低温风机、液氮换热器和制冷机换热器，所述冷却管路的制冷入口和制冷出口分别设于所述低温箱体的两侧。
在一些实施例中，所述冷却管路内适于流动有氦气，所述低温风机为氦气提供动力，所述制冷机换热器设有低温冷机和制冷箱体，所述低温冷机与所述制冷箱体的制冷柱连通，所述制冷箱体的冷风出口处设有加热丝。
第三方面，本发明还提供了一种双面高温超导带材临界电流测试装置的测试方法，待测双面高温超导带材自放卷辊朝向收卷辊进行移动，第一测量组件以测量第一表面的临界电流和电压，第二测量组件以测量第二表面的临界电流和电压。

技术特征

一种双面高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1所述的双面高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，所述第一测量组件(2)包括第一电流源电极轮(201)和第二电流源电极轮(202)，所述第一电流源电极轮(201)和所述第二电流源电极轮(202)适于分别与所述待测双面高温超导带材(5)的第一表面(501)接触，所述第一电流源电极轮(201)和所述第二电流源电极轮(202)分别通过线路与电流表(6)连接。
根据权利要求2所述的双面高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，所述第一测量组件(2)包括第一电压测量电极轮(203)和第二电压测量电极轮(204)，所述第一电压测量电极轮(203)和所述第二电压测量电极轮(204)适于分别与所述待测双面高温超导带材(5)的第一表面(501)接触，所述第一电压测量电极轮(203)和所述第二电压测量电极轮(204)分别通过线路与电压表(7)连接。
根据权利要求3所述的双面高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，所述第一电流源电极轮(201)和所述第二电流源电极轮(202)之间分别设有所述第一电压测量电极轮(203)、所述第二电压测量电极轮(204)，所述第一电流源电极轮(201)、所述第二电流源电极轮(202)、所述第一电压测量电极轮(203)、所述第二电压测量电极轮(204)均为等高设置。
根据权利要求3所述的双面高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，所述第二测量组件(3)包括第三电流源电极轮(301)和第四电流源电极轮(302)，所述第三电流源电极轮(301)和所述第四电流源电极轮(302)适于分别与所述待测双面高温超导带材(5)的第二表面(502)接触，所述第三电流源电极轮(301)和所述第四电流源电极轮(302)分别通过线路与电流表(6)连接，所述第三电流源电极轮(301)设于所述第一电流源电极轮(201)和所述第一电压测量电极轮(203)之间，所述第四电流源电极轮(302)设于所述第二测量电压电极轮和所述第二电流源电极轮(202)之间，所述第三电流源电极轮(301)和所述第四电流源电极轮(302)的高度均高于所述第一电流源电极轮(201)。
根据权利要求5所述的双面高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，所述第二测量组件(3)包括第三电压测量电极轮(303)和第四电压测量电极轮(304)，所述第三电压测量电极轮(303)和所述第四电压测量电极轮(304)适于分别与所述待测双面高温超导带材(5)的第二表面(502)接触，所述第三电压测量电极轮(303)和所述第四电压测量电极轮(304)分别通过线路与电压表(7)连接，所述第三电压测量电极轮(303)、所述第四电压测量电极轮(304)均设于所述第一电压测量电极轮(203)和所述第二电压测量电极轮(204)之间，所述第三电压测量电极轮(303)和所述第四电压测量电极轮(304)的高度均高于所述第一电压测量电极轮(203)。
一种双面高温超导带材临界电流测试系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的双面高温超导带材临界电流测试装置。
根据权利要求7所述的双面高温超导带材临界电流测试系统，其特征在于，还包括冷却装置(4)，所述冷却装置(4)包括冷却管路(401)、低温风机(402)、液氮换热器(403)和制冷机换热器(404)，所述冷却管路(401)上设有低温风机(402)、液氮换热器(403)和制冷机换热器(404)，所述冷却管路(401)的制冷入口和制冷出口分别设于所述低温箱体(1)的两侧。
根据权利要求8所述的双面高温超导带材临界电流测试系统，其特征在于，所述冷却管路(401)内适于流动有氦气，所述低温风机(402)为氦气提供动力，所述制冷机换热器(404)设有低温冷机(4041)和制冷箱体(4042)，所述低温冷机(4041)与所述制冷箱体(4042)的制冷柱(4043)连通，所述制冷箱体(4042)的冷风出口(4045)处设有加热丝(4044)。
一种双面高温超导带材临界电流测试装置的测试方法，用于使用权利要求1所述的双面高温超导带材临界电流测试装置，其特征在于，待测双面高温超导带材(5)自放卷辊(101)朝向收卷辊(102)进行移动，第一测量组件(2)以测量第一表面(501)的临界电流和电压，第二测量组件(3)以测量第二表面(502)的临界电流和电压。

技术总结

本发明涉及超导带材临界电流测试技术领域，具体涉及双面高温超导带材临界电流测试装置、测试系统及测试方法。一种双面高温超导带材临界电流测试装置，包括：低温箱体，具有容纳空间，容纳空间内设有放卷辊和收卷辊，放卷辊和收卷辊分别适于缠绕待测双面高温超导带材，待测双面高温超导带材具有对应设置的第一表面和第二表面；第一测量组件，第一测量组件适于测量待测双面高温超导带材的第一表面的临界电流和电压；第二测量组件，第二测量组件适于测量待测双面高温超导带材的第二表面的临界电流和电压。本发明解决在测量双面超导带材时，YBCO1超导层失超前电流没有穿过电阻层而无法到达YBCO2超导层，电压不会检测到失超，造成临界电流测量错误的问题。