[实用新型]一种超导体动态表面磁场及热分布的多点测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及超导材料性能测试技术，具体地，涉及一种超导体动态表面磁场及热分布的多点测试系统。

背景技术

超导现象对我们并不陌生，而且超导材料领域每一次里程碑式的突破都会吸引几乎所有人的目光，皆因为其独特的物理性质及诱人的应用前景。事实上，超导物理和材料学家分别就超导物理机制、如何提高超导临界参数及寻求新的超导材料等已经为之分头近乎一个世纪。对于超导材料与结构力学问题的研究是伴随着低温超导材料的发展与应用而开启的，超导材料正常工作需要极低温环境（低温超导4.2K，液氦冷却环境；高温超导-77K，液氮冷却环境），超导材料在这种低温环境下的力学特性如杨氏模量、热导率，断裂韧性等及其对于温度、磁场的依赖规律，是超导材料与结构力学的最基本力学课题。

目前，国内的超导实验主要集中在高温超导悬浮系统的悬浮力测量方面，国际上在超导材料结构变形测试方面的实验也十分有限（国内几乎没有开展，已成为国内开展ITER相关研究的掣肘），其主要难度在于低温环境下有限空间内的检测装置安装与极低温与强磁场环境下的变形测量传感器适应性；而在超导体失超磁热分布规律与有效检测方面几乎还没有精度很好的检测实验方法和手段。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现，现有技术中至少存在变形测量传感器适应性差、测量数据有效性差、测量准确性差与检测精度低等缺陷。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种超导体动态表面磁场及热分布的多点测试系统，以实现变形测量传感器适应性好、测量数据有效性好、测量准确性好与检测精度高的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种超导体动态表面磁场及热分布的多点测试系统，包括由水平设置的铜质支撑板与竖直设置的铜质支撑杆组成的支架；在所述铜质支撑板上，自下向上依次设有激振器、铝制托盘与超导体测试装置；在所述铜质支撑杆上，水平设置有高度可调的铝梁，悬挂在所述铝梁上的永磁体，以及用于将所述永磁体固定在铝梁上的永磁体固定螺栓。

进一步地，所述超导体测试装置包括设置在铝制托盘上的聚苯乙烯泡沫塑料容器与振动测试传感器；在所述聚苯乙烯泡沫塑料容器的内部盛装有液氮，在液氮中放置有高温超导体、以及与所述高温超导体配合设置、且用于低温测试组件与超导体表面无缝连接的超导体探头夹具；在聚苯乙烯泡沫塑料容器的顶部加盖有环氧树脂盖板。

进一步地，所述超导体探头夹具用低温胶固定黏贴在聚苯乙烯泡沫塑料容器的底端，包括上下对称设置、且具有凹陷空腔的上“凹”型骨架与下“凹”型骨架，以及设置在所述上“凹”型骨架与下“凹”型骨架之间的低温测试组件。

进一步地，所述上“凹”型骨架与下“凹”型骨架，均为用于使超导体部分裸露以调整位置的网架结构。

进一步地，所述上“凹”型骨架与下“凹”型骨架的凹陷处相对设置、且具有内螺纹，所述低温测试组件包括铜管、封装在所述铜管中的低温霍尔探头及温度传感器、放置在下“凹”型骨架的内部空腔中的超导体、以及贴附在所述超导体表面上的低温应变片；与所述上“凹”型骨架及下“凹”型骨架的内螺纹相配合，在所述铜管的外围设有外螺纹。

进一步地，所述低温霍尔探头包括探头支座，以及根据测试点的数目设置的多个探头点；与每个探头点相对应，设有伸出铜管的探头导线余量与导线卡件；相应的探头导线余量通过相应的导线卡件，卡接在上“凹”型骨架远离凹陷处的顶板上。

进一步地，所述超导体为圆柱体或正六棱柱状的超导块。

本实用新型各实施例的超导体动态表面磁场及热分布的多点测试系统，由于包括由水平设置的铜质支撑板与竖直设置的铜质支撑杆组成的支架；在铜质支撑板上，自下向上依次设有激振器、铝制托盘与超导体测试装置；在铜质支撑杆上，水平设置有高度可调的铝梁，悬挂在铝梁上的永磁体，以及用于将所述永磁体固定在铝梁上的永磁体固定螺栓；可以测量超导材料在动态情形下的力学变形、磁场分布、热传导规律等的实验测试平台，解决在极端环境下超导材料电磁与力学等特性参数的实验测量方法的基础性关键问题；可以通过实验的手段，揭示超导材料其物理特性参数对极低温和磁场环境的依赖规律，为超导材料的应用提供有效且可靠的基本数据；从而可以克服现有技术中变形测量传感器适应性差、测量数据有效性差、测量准确性差与检测精度低的缺陷，以实现变形测量传感器适应性好、测量数据有效性好、测量准确性好与检测精度高的优点。