[发明专利]一种超导带材磁化装置

说明书

本发明公开了一种超导带材磁化装置，涉及超导材料电磁特性测试。该装置包括磁场单元、线圈组单元、超导样品单元、底座及第一、第二连接组件。磁场单元的第一磁磁场线圈(2)和第二磁场线圈(5)同向绕制在磁场线圈骨架(1)上。线圈组单元的磁场探测线圈(8)绕制在磁场探测线圈支架(7)的T端，补偿线圈(10)绕制在补偿线圈支架(9)上，上述两支架螺纹连接，可调节补偿线圈位置。超导样品单元的拾波线圈(6)和超导带材样品(17)置于第一、第二样品支架(3、4)之间。本发明具有成本低、测量精度高和装置一体化的优点。采用锁相技术，可准确地测量在不同交变磁场强度下，超导带材样品交流磁化率的实部和虚部。

技术领域

本发明涉及超导材料电磁特性测试，具体的说是一种对超导材料交流磁化率的测量装置。

背景技术

超导材料在电力装置的应用日趋广泛，超导材料自身的特征参数如临界电流、临界磁场等将直接关系到超导电力装置的冷却成本及稳定性，目前测试超导材料特征参数的方法主要分为电测法和磁测法，电测法通常需要在超导样品上进行焊接，焊接工艺不仅会对超导样品造成损伤还会引入接触电阻等误差，磁测法则由其非接触测试的优越性被应用于实际测量。其中，交流磁化率测量是非接触磁测法常用的一种有效手段。

目前低温交流磁化装置已经成为研究超导材料电磁特性的一种简单、有效的工具。大部分交流磁化装置多采用细长的螺线管线圈与次级感应线圈同轴组合的结构形式，在细长的螺线管线圈内部对称放置两个参数相同的次级感应线圈，两个次级感应线圈反向串联。当细长的螺线管与交流激励源连通时，在其内部会产生均匀交变磁场，该均匀交变磁场以细长螺线管线圈的中心呈对称分布，在细长螺线管的中心位置，磁场均匀度最高。根据电磁感应原理，两个次级感应线圈产生相同的感应电动势，反向串联后两个次级线圈感应电压相互抵消，以确保无超导样品时次级感应线圈的电压和接近零。这种设计至少有两个不足之处，首先，测量时被研究的超导样品置于两个次级感应线圈之间，且需要紧贴其中一个次级感应线圈，超导样品则偏离了细长螺线管线圈的中心位置，其所处区域的磁场均匀度低于细长螺线管中心位置的磁场均匀度，测量精度相对较低。其次螺线管线圈内的能量只有一部分用于磁化超导样品，能源利用率较低。

此外，有些超导磁化装置还采用亥姆霍兹线圈与次级感应线圈同心同轴组合的结构形式。在亥姆霍兹线圈内外绕制两个匝数不同的次级感应线圈，两个次级感应线圈反向串联，在交流激励源与亥姆霍兹线圈之间串联一个无感电阻。当交流激励源接通后，亥姆霍兹线圈内部产生均匀交变磁场，根据互感器原理，两个次级感应线圈均产生感应电动势，调节两个次级线圈的匝数比，使得反向串联后两个次级线圈的感应电压相互抵消，以确保无超导样品时次级感应线圈的电压和接近零。通过无感电阻两端电压计算出流过亥姆霍兹线圈的电流值，以确定亥姆霍兹线圈产生的均匀交变磁场强度。这种设计需要借助外部高精度的电器元件确定样品所处区域的均匀交变磁场强度，成本高。而且其两个次级感应线圈的感应电压信号往往受线圈的尺寸和匝数影响，补偿精度低，且补偿调节不灵活。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出一种超导带材磁化装置。

解决问题的技术方案：一种超导带材磁化装置包括磁场单元、线圈组单元、超导样品单元、底座及第一、第二连接组件；所述磁场单元包括磁场线圈骨架、第一磁场线圈和第二磁场线圈，第一磁磁场线圈和第二磁场线圈同向绕制在磁场线圈骨架上，所述第一磁磁场线圈和第二磁场线圈参数相同，所述磁场线圈骨架通过第一、第二连接组件固定于底座上；第一磁场线圈与第二磁场线圈的一对异名端接于第二接线柱上，另外一对异名端分别接于第一、第三接线柱上

所述超导样品单元包括超导带材样品、拾波线圈、第一样品支架和第二样品支架；所述拾波线圈嵌于第一样品支架的矩形M凹槽内，拾波线圈两端的引线从第一样品支架的L槽引出；所述超导带材样品嵌入第二样品支架的样品S槽内；所述第一样品支架和第二样品支架通过凹凸配合构成样品组合支架，拾波线圈的几何中心与超导带材样品的几何中心重合；将所述样品组合支架插入磁场线圈骨架的C孔中，使第一样品支架的P面和磁场线圈骨架的Q面贴合；