[发明专利]高温超导体与永磁体交互作用力测试装置及方法

权利要求书

1.一种分米级距离上高温超导体与永磁体交互作用力测试装置的测试方法，其特征在于，包括：

S1、调节直线永磁轨道(5)的坡度为0°，之后向液氮注入口注入液氮使得杜瓦部和永磁体组件悬浮于直线永磁轨道(5)上；

S2、采用二维移动可调单元调节高温超导体(11)工作面几何中心X轴坐标至初始限位板(4)X轴坐标与终端限位板(7)X轴坐标之间，且使高温超导体(11)与永磁体(9)在Y轴方向上的间距为第一设定间距；并调节高温超导体(11)的工作面为与永磁体(9)的工作面平行，且垂直于XY坐标系所在平面，所述X轴和直线永磁轨道(5)的方向均平行于所述高温超导体(11)的工作面；

S3、调整直线永磁轨道(5)的坡度至第一设定值，使得杜瓦部及永磁体组件能够同步向终端限位板(7)移动；

S4、移动第一支架(8)至第一设定位置，之后利用位移检测传感器(18)和上位机(6)采集并记录第一杜瓦(17)的运动过程数据；

S5、移动终端限位板(7)使高温超导体(11)的工作面几何中心X轴坐标与永磁体(9)工作面几何中心X轴坐标相同，并向开放杜瓦(10)内注入液氮，使高温超导体(11)在永磁体(9)的磁场环境作用下进入场冷超导态；

S6、移动终端限位板(7)至初始位置，并在重复步骤S4后，进入步骤S7；

S7、利用步骤S4和S6得到的两次运动过程数据计算高温超导体(11)和永磁体(9)在设定场冷间距下切向作用距离与作用力大小的关系；之后进入步骤S8；

S8、执行步骤S1后，调节终端限位板(7)至第二设定位置，采用二维移动可调单元调节高温超导体(11)的位置，使得永磁体(9)X轴坐标位于初始限位板(4)X轴坐标与高温超导体(11)X轴坐标之间，且高温超导体(11)工作面几何中心Y轴坐标与永磁体(9)工作面几何中心Y轴坐标相同，同时高温超导体(11)与永磁体(9)在X轴方向上的间距为第二设定间距；并设置高温超导体(11)的工作面与永磁体(9)的工作面平行，且垂直于XY坐标系所在平面，所述X轴和直线永磁轨道(5)的方向均垂直于所述高温超导体(11)的工作面；

S9、调整直线永磁轨道(5)的坡度至第二设定值，使得杜瓦部及永磁体组件能够同步向终端限位板(7)移动；

S10、移动第一支架(8)至第三设定位置，之后利用位移检测传感器(18)和上位机(6)采集并记录第一杜瓦(17)的运动过程数据；

S11、向初始限位板(4)方向移动终端限位板(7)至第四设定位置，而后向开放杜瓦(10)内注入液氮使得高温超导体(11)在永磁体(9)的磁场环境作用下进入场冷超导态；

S12、移动终端限位板(7)至第二设定位置，然后移动第一支架(8)至第三设定位置，之后利用位移检测传感器(18)和上位机(6)采集并记录第一杜瓦(17)的运动过程数据；

S13、利用步骤S10和S12得到的两次运动过程数据计算高温超导体(11)和永磁体(9)在设定场冷间距下轴向作用距离与作用力大小的关系。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述高温超导体(11)和永磁体(9)在设定场冷间距下切向作用距离与作用力大小的关系的计算公式如下：

F＝2·M·(Δs′_k-Δs′_k-1-Δs_i+Δs_i-1)·Δt²

其中，F为作用距离S下的作用力；Δs′_k和Δs′_k-1分别为场冷超导态下，且位移检测传感器(18)第k采样周期终了时的距离采样值为S下，第k及k-1采样周期期间内的位移变化值；Δs_i和Δs_i-1为非超导态下，且位移检测传感器(18)第i采样周期终了时的距离采样值为S下，第i及i-1采样周期期间内的位移变化值；Δt为采样周期的时间间隔；M为永磁体组件、杜瓦部及杜瓦部内液氮的质量总和。