[发明专利]一种测量超导单元传输交流损耗的方法

说明书

本发明属于超导电力技术领域，是一种简捷有效测量超导单元传输交流损耗的方法，包括多通道高精度数据采集卡、交流损耗求解程序模块和显示系统。工作时，所述多通道高精度数据采集卡将采集的超导模拟电压信号和超导模拟电流信号转换成数字信号传送至所述交流损耗求解程序模块，然后在所述交流损耗求解程序模块中应用统计学原理求解待测超导单元的交流损耗，最后通过显示系统实现动态可视化测量。该方法具有交流损耗计算响应时间短的特点，便于在超导实际应用中的实时测量与监控。

技术领域：

本发明属于超导电力技术领域，更具体地，涉及一种测量超导单元传输交流损耗的方法。

背景技术：

超导体的交流损耗是指在交变磁场或交变传输电流工作场所下运行产生的损耗。目前，对超导体交流损耗的实验研究，主要形成了以热测法、电测法和磁测法为主的三种测试技术。其中，由于电测法操作简单，测试速度快，是目前测量超导体交流损耗的最常用方法。最主流的电测法是通过锁相放大器以电流信号为基准“锁”住超导单元电压中与电流同相的成分，由于电流信号的不稳定因素，导致锁相放大器易“失锁”。此外，另一部分学者通过补偿信号将超导单元中的感性分量消去以达到“锁相”效果，此方法同样亦存在因电流不稳造成“锁相”失准。“锁相”原理一次只能测一个结果，带来的误差不可避免。

发明内容：

为了避免因“锁相”不稳和失准对超导交流损耗测试带来的误差，本发明提出一种基于信号调理原理实现交流损耗每秒多次计算结果，最后应用统计学原理得到超导单元的交流损耗以及不确定度，提高测量结果可信度。并且该方法具有交流损耗计算响应时间短的特点，便于在超导实际应用中的实时测量与监控。

为实现上述目的，本发明提供采用的技术方案如下：

一种测量超导单元传输交流损耗的方法，其特征在于，包括多通道高精度数据采集卡、交流损耗求解程序模块和显示系统；工作时，所述多通道高精度数据采集卡将采集的超导模拟电压信号和超导模拟电流信号转换成数字信号传送至所述交流损耗求解程序模块，然后在所述交流损耗求解程序模块中实时求解待测超导单元的交流损耗，最后通过显示系统实现动态可视化测量；所述交流损耗求解程序模块包括滤波模块、频率检测模块、基向量信号生成模块、信号调理模块、周期平均功率求解模块、交流损耗求解模块；所述滤波模块用来过滤掉转化后超导数字信号中的非主频信号；所述频率检测模块用来检测转化后超导数字信号的基准频率，为所述基向量信号生成模块提供基准；所述基向量信号生成模块根据频率检测模块提供的基准频率生成两个单位正交正弦数字信号；所述信号调理模块将转化后超导数字电压信号和超导数字电流信号分别与基向量信号生成模块生成的两个单位正交正弦数字信号相乘，得到四个调理正弦数字信号；所述周期平均功率求解模块对所述信号调理模块生成的四个调理正弦数字信号进行周期平均计算，得到四个求解变量；所述交流损耗求解模块利用所述周期平均功率模块得到的四个求解变量计算交流损耗，并利用统计学原理消除信号中噪声对求解结果的干扰，得到交流损耗平均值及相对不确定度。

优选地，所述交流损耗求解程序模块包括滤波模块、频率检测模块、基向量信号生成模块、信号调理模块、周期平均功率求解模块、交流损耗求解模块。

优选地，所述滤波模块采用带通滤波算法对转化后的超导数字电压信号和超导数字电流信号进行滤波，将数字信号中大部分的直流信号、倍频信号和非倍频信号等非主频信号滤掉，然后将滤波后的信号显示在所述显示系统。

优选地，所述基向量信号生成模块根据频率检测模块提供的基准频率f₁生成两个单位正交正弦数字信号sin(2πf₁t)和cos(2πf₁t)。

优选地，所述信号调理模块将转化后超导数字电压信号u和超导数字电流信号i分别与基向量信号生成模块生成的两个单位正交正弦数字信号相乘，得到四个调理正弦数字信号：u*sin(2πf₁t)，u*cos(2πf₁t)，i*sin(2πf₁t)和i*cos(2πf₁t)。