[发明专利]一种模拟振动工况的动态超导磁力测试仪及测试方法

权利要求书

1.一种模拟振动工况的动态超导磁力测试仪，其特征是：测试仪为分体式结构，由相独立的超导块组件与永磁体组件组成；

所述超导块组件以升降平台支撑内部固装超导块材的杜瓦冷却容器，在所述杜瓦冷却容器底端与升降平台的台面之间安装拉压力传感器，由所述升降平台驱动拉压力传感器与杜瓦冷却容器上下移动，并在所述升降平台上安装用于测量超导块材上端面与永磁体下端面之间竖向间隙值的位移传感器；

所述永磁体组件包括激振器、固装于激振器的顶杆杆端的所述永磁体以及将所述激振器与永磁体悬吊于所述超导块材正上方的支撑框架，由测试仪外接的信号发生器为所述激振器供给激振信号，所述激振器的顶杆、永磁体、超导块材及拉压力传感器的测量头自上至下呈共轴设置。

2.根据权利要求1所述的模拟振动工况的动态超导磁力测试仪，其特征是：所述永磁体与超导块材均为短柱状体结构，超导块材为钇钡铜氧超导体，永磁体为钕铁硼永磁体，且外径较超导块材的外径大3-5mm。

3.根据权利要求1所述的模拟振动工况的动态超导磁力测试仪，其特征是：所述杜瓦冷却容器以夹布胶木为材质。

4.根据权利要求1所述的模拟振动工况的动态超导磁力测试仪，其特征是：所述超导块材内置于杜瓦冷却容器内的柱状槽中，由杜瓦冷却容器内的多个沿周向间隔均布的径向锁紧螺钉紧固。

5.根据权利要求1所述的模拟振动工况的动态超导磁力测试仪，其特征是：所述位移传感器为接触式位移传感器，通过传感器安装底座呈竖置地固装于升降平台的台面上，中轴线垂直于升降平台的台面，接触件接触于所述支撑框架的顶部横梁上。

6.根据权利要求1所述的模拟振动工况的动态超导磁力测试仪，其特征是：所述激振器通过激振器安装座吊装于支撑框架的顶部横梁上，顶杆朝下，杆端通过永磁体连接件安装所述永磁体。

7.根据权利要求1所述的模拟振动工况的动态超导磁力测试仪，其特征是：所述激振器为SA-JZ002电动式激振器，由所述信号发生器供给的激振信号形式为正弦，振动频率为2-20kHz，最大激振力为12N，最大行程为6mm。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述模拟振动工况的动态超导磁力测试仪的测试方法，包括不同激振频率、不同激振幅值及不同初始冷却间隙下动态超导磁力的测试，其特征是：

第一组、不同激振频率下动态超导磁力的测试按如下步骤进行：

步骤a1、由升降平台驱动，并通过位移传感器检测，调节超导块材上端面与永磁体下端面之间的竖向间隙值H为初始冷却间隙H₀，给测试仪通电，再调节激振器的输入电流，确定激振幅值；

步骤a2、向杜瓦冷却容器中注入液氮，使液氮面高于超导块材的上表面，待超导块材充分冷却后，再次由升降平台驱动，并通过位移传感器检测，调节超导块材上端面与永磁体下端面之间的竖向间隙值H为测量间隙H_t；

步骤a3、启动信号发生器，为激振器供给一个初始激振频率，通过拉压力传感器获取初始激振频率下的超导磁力数据，然后逐步升高激振频率，通过拉压力传感器获取不同激振频率下的超导磁力数据；

步骤a4、第一组测试完成，激振器停机；

第二组、不同激振幅值下动态超导磁力的测试按如下步骤进行：

步骤b1、完成第一组测试后，在超导块材上端面与永磁体下端面之间的竖向间隙值H为测量间隙H_t的基础上，再次启动信号发生器与激振器，设置好激振器的激振频率并保持不变，逐次改变激振器的输入电流以调节激振幅值，通过拉压力传感器获取不同激振幅值下的超导磁力数据；

步骤b2、第二组测试完成，激振器停机；

第三组、不同初始冷却间隙下动态超导磁力的测试按如下步骤进行：

步骤c1、完成第二组测试后，待杜瓦冷却容器中的液氮完全挥发，直至超导块材从超导态回复到正常态；

步骤c2、由升降平台驱动，并通过位移传感器检测，调节超导块材上端面与永磁体下端面之间的竖向间隙值H为初始冷却间隙H₀₁；

步骤c3、启动信号发生器并调节激振器的输入电流，设置好激振器的激振频率与激振幅值并保持不变；

步骤c4、向杜瓦冷却容器中注入液氮，使液氮面高于超导块材的上表面，待超导块材充分冷却后，再次由升降平台驱动，并通过位移传感器检测，调节超导块材上端面与永磁体下端面之间的竖向间隙值H为测量间隙H_t；

步骤c5、通过拉压力传感器获取初始冷却间隙H₀₁下的超导磁力数据；

步骤c6、重复步骤c1-c5，通过拉压力传感器获取不同初始冷却间隙H₀₁-H_0n下的超导磁力数据；

步骤c7、第三组测试完成，测试仪断电。