[实用新型]高温超导导线拉力测试设备

说明书

技术领域

本实用新型属于超导技术领域，更具体地，涉及一种高温超导导线拉力测试设备。

背景技术

超导技术是利用某些物质在温度降低到一定值时电阻会消失的超导电性来研究其性质、功能以及研制开发超导材料、超导器件的技术。超导材料包括金属低温超导材料、陶瓷高温超导材料和有机超导材料等。超导技术的开发和应用对军事技术、科学实验和医疗卫生等具有重大价值。由于超导材料的临界温度T_c（即超导材料由有电阻状态变成无电阻状态时的温度）、临界磁场H_c（即超导材料在一定温度和无电流的情况下，超导电性消失时的磁场阈值）和临界电流I_c（即超导材料由超导态转变为正常态的电流密度值）等指标直接影响到超导体的性能，在实践中不断寻找具备更大数值的T_c、H_c和I_c的超导材料，以便更为广泛的实际应用。

所谓高温超导材料，是指具有高临界转变温度（T_c）能在液氮温度条件下工作的超导材料。因主要是氧化物材料，故又称高温氧化物超导材料。其中的高温超导导线性能近年来获得了长足的提高，随之带动了高温超导装置比如高温超导磁储能装置、电机、变压器、限流器和高场磁体等的巨大发展。这些装置的核心部件就是用高温超导导线绕制而成的超导磁体。超导磁体电流密度大，产生的磁场强，因此高温超导导线会承受强大的电磁力。为了保证高温超导导线在正常工作和故障状态下不会受电磁力的损害而出现大的性能退化，保证高温超导磁体的安全工作，在高温超导磁体设计之前必须进行高温超导导线拉力试验。高温超导导线拉力试验主要是测量不同温度，不同的应力应变下高温超导导线的临界电流，即导线在不同温度下的机械性能和电气性能，从而获得设计所需的基础数据。

现有技术的对高温超导导线的试验方法是：（1）制作超导导线样品；（2）把样品夹持在拉力机上，在室温下分别加载不同的应力，测得对应的应变；（3）再把样品放入低温环境，测量发生不同应变时导线一定长度上的电压变化也即临界电流，从而得到应力—应变—超导导线临界电流的对应关系。这种试验方法的缺陷在于：高温超导磁体一般工作在20K-77K的低温温区，磁体设计时需要的数据是不同低温温度下的应力应变和临界电流的对应曲线，而现在通行的试验方法是在室温下先加载应力，使导线发生应变，然后将带材置于低温下测量临界电流，实际上此时导线因为冷致收缩的原因，应变已经没有在室温下那么大而是缩小了。相应地，这种测试方法所得到的应力-应变-临界电流对应曲线不是真正意义上的不同低温温度下的应力-应变-临界电流的对应曲线。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷和技术需求，本实用新型的目的在于提供一种高温超导导线拉力测试设备，其通过将高温超导导线直接置于低温环境下并对其加载不同应力，在测量应变的同时测量临界电流，相应地可以提高低温拉力测试的准确性，并便于操作。

按照本实用新型，提供了一种高温超导导线拉力测试设备，所述设备包括：

杜瓦，该杜瓦内部贮存有低温液体以形成拉力测试所需的低温环境；

夹持及拉力提供装置，该夹持及拉力提供装置设置在杜瓦内部，用于分别夹持待测试的高温超导导线的两端并对该导线在每次拉力测试中提供不同的拉力；

辅助夹持装置，该辅助夹持装置设置在杜瓦内部处于所述夹持及拉力提供装置的下方，其下端表面呈弧状，用于将待测试的高温超导导线的中部套设在该弧面上并与所述夹持及拉力提供装置共同完成对该导线的夹持定位；其中待测试的高温超导导线通过电源线与直流电源构成一个回路，并且在该导线上分别设置有用于测量其一定长度上的电压变化的电压检测器和用于检测其自身应变状况的应变传感器，由此当通过夹持及拉力提供装置对待测试的高温超导导线提供不同的拉力测试时，所述电压检测器和应变传感器获知该导线在各种拉应力情况下的临界电流和应变状况。

通过以上构思，由于在低温环境下同时测量特定力下高温超导导线的临界电流和应变，可以较大程度地提高低温拉力测试的准确性；此外，整体设备结构紧凑、便于操作，尤其通过辅助夹持装置对导线中部进行支撑定位，能够保证圆导线或扁平带材之类的高温超导导线在测试过程中不易偏移断裂，并有助于提高测试结果的可靠性。

作为进一步优选地，所述夹持及拉力提供装置包括竖直设置并与拉力机相连由此提供拉力的主拉杆、与该主拉杆固定相连的水平横梁、分别沿着竖直方向固定连接在所述横梁左右两侧的副拉杆，以及设置在各个副拉杆下端用于对待测试的高温超导导线两端分别予以夹持的夹具。