专利名称：单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁悬浮领域，具体来讲是ー种单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置。
背景技术：
高温超导磁悬浮列车其悬浮、导向カ由高温超导体在永磁导轨磁场中引起的屏蔽电流，以及高温超导体的钉扎中心对磁力线的钉扎作用实现，其悬浮和导向不需要额外的控制。与常导和低温超导磁浮列车相比，高温超导磁浮列车具有结构简単、自重量轻、运行可靠的特点。而高温磁悬浮列车系统的动カ稳定性、运行平稳性等问题都将直接影响到磁浮列车的安全可靠性、舒适性及其应用前景。目前，对于高温超导磁浮车动カ稳定性的基础原理性的实验研究，大多是围绕高温超导体——永磁体悬浮系统展开的。在实际应用中，当 高温超导磁悬浮列车在导轨上高速行驶时，由于永磁导轨表面磁场存在着不均匀性，使得磁浮列车在运行过程处于不断变化的外磁场环境，由于很难在实际运行过程中测试轨道表面磁场不均匀性对系统悬浮特性的影响，因此，通过模拟实验对该问题开展实验研究具有重要的意义。目前，关于高温超导磁悬浮动态特性的基础原理性实验研究也多是围绕高温超导体——永磁体悬浮系统展开的。因此，对单块高温超导块材的静态及外部磁扰动下的磁悬浮特性开展研究，对于高温超导磁浮车的研究具有一定的指导意义。目前，对单块高温超导磁悬浮系统悬浮特性进行测试的装置，大多只是对悬浮力进行测试，对于导向カ及外部磁扰动下系统的悬浮特性的研究较少，而且，现有的大多数装置的结构复杂，造价成本较闻。
发明内容
本发明的目的在于在此提供了一种单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，具有装置结构简单、操作方便等优点，能有效地对系统静态悬浮和导向性能，以及在外部交流磁扰动下的系统的悬浮特性进行测试。本发明是这样实现的，构造ー种单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在于
包括有由顶板、底座以及固定杆构成ー个固定支架，在顶板中间有一通孔，移动杆穿过该孔，移动杆一端设置伺服电机通过伺服电机驱动移动杆上下移动，移动杆的一端设置位移传感器，移动的位移由位移传感器测得，液氮低温容器固定连接在底座上，在液氮低温容器的下部连接用于测试悬浮系统的悬浮、导向カ的カ传感器，永磁体与位移传感器设置在一起。根据本发明所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在于由顶板、底座以及固定杆所构成的固定支架为竖直放置或平躺放置，便于对单块高温超导块材悬浮和导向カ的测试。根据本发明所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在干所述固定支架为平躺放置时，该装置中永磁体固定在与位移传感器固定连接的连接杆中。根据本发明所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在干所述液氮低温容器为方形，其好处是在进行导向力测试时，便于液氮低温容器与连接件的连接。根据本发明所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在干固定支架为竖直放置时该装置中永磁体直接吸附在位移传感器下部，便于灵活使用不同形状的永磁体开展实验研究。根据本发明所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在干电磁线圈直接固定在液氮低温容器内。根据本发明所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试技术，其特征在干电磁线圈是幅值和频率都可调的空心电磁线圈。 根据本发明所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在干所述固定杆为四根相互平行的设置在顶板与底座之间。本发明所述ー种单块高温超导块材磁悬浮特性测试技术，包括高温超导磁悬浮系统准静态测试及外部扰动动态模拟测试；(I)准静态测试由顶板、底座以及四根垂直平行的固定杆构成ー个固定支架，固定支架既可竖直放置，也可平躺放置，以分别满足对单块高温超导块材悬浮和导向カ的测试。在顶板中间有一通孔，移动杆穿过该孔，通过伺服电机驱动移动杆上下移动，移动的位移由位移传感器测得。液氮低温容器固定连接在底座上，该液氮低温容器为方形，是为了在进行导向力测试时，便于液氮低温容器与连接件连接。在液氮低温容器的下部连接カ传感器以测试悬浮系统的悬浮、导向力。(2)外部扰动动态测试由外接的信号发生器、功率放大器、电磁线圈和永磁体共同模拟完成，产生磁扰动的电磁线圈直接固定在液氮低温容器内，该线圈是幅值和频率都可调的空心电磁线圏。永磁体直接吸附在位移传感器下部，便于灵活使用不同形状的永磁体开展实验研究。本发明的有益效果在于本发明与现有技术相比，可以在同一台装置上实现对系统静态悬浮和导向力，以及在外部磁扰动下的动态悬浮和导向カ进行测试，该装置结构测试内容多祥、结构相对简单，体积小，操作方便，避免了现有某些技术中的测试内容单ー、结构复杂、操作繁琐以及成本高的缺陷。在实验中，利用本装置能有效地对系统的静态悬浮性能以及不均匀外磁场扰动情况下的动态悬浮特性进行模拟研究。
图I为本发明的一个单块高温超导块材悬浮力测试装置的示意立体图 图2为本发明的一个单块高温超导块材导向カ测试装置的示意图
图中I、伺服电机，2、顶板,3、固定杆,4、移动杆,5、永磁体,6、液氮低温容器,7、底座，8、位移传感器，9、电磁线圏，10、カ传感器，11、连接杆，12、连接件。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细说明
本发明在此提供一种单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，能有效地对系统静态悬浮和导向性能，以及在外部交流磁扰动下的系统的悬浮特性进行测试；如图1-2所示本发明所述测试装置包括有由顶板2、底座7以及固定杆3构成ー个固定支架，固定支架为竖直放置或平躺放置，便于对单块高温超导块材悬浮和导向カ的测试；如图I所示所述固定杆3为四根相互平行的设置在顶板2与底座7之间。其中顶板2中间有一通孔，移动杆4穿过该孔，移动杆4 一端设置伺服电机I通过伺服电机I驱动移动杆4上下移动，移动杆4的一端设置位移传感器8，移动的位移由位移传感器8测得，液氮低温容器6固定连接在底座7上，在液氮低温容器6的下部连接用于测试悬浮系统的悬浮、导向カ的力传感器10，永磁体5与位移传感器8设置在一起。如图I所示；固定支架为竖直放置时该装置中永磁体5直接吸附在位移传感器8下部，便于灵活使用不同形状的永磁体开展实验研究。如图2所示；所述固定支架为平躺放置时，该装置中永磁体5固定在与位移传感器8固定连接的连接杆11中。所述液氮低温容器6为方形，其好处在于是在进行导向カ测 试时，便于液氮低温容器6与连接件12的连接。电磁线圈9直接固定在液氮低温容器6内，电磁线圈9可以是幅值和频率都可调的空心电磁线圈。
本发明的实施例结合
如下；參见附图本单块高温超导块材磁悬浮特性测试技术，包括高温超导磁悬浮系统准静态测试及外部扰动动态模拟测试。测试方法如下
I)静态悬浮力测试
在进行悬浮力测试时，首先将装置竖直放置。测试前，将液氮低温容器6固定连接在力传感器10上，再将高温超导块材固定在液氮低温容器6内，然后，将永磁体5吸附在位移传感器8的下部，此时，超导块所处的外部磁场仅由永磁体5提供。在进行静态零场冷悬浮力测试吋，向液氮低温容器6中注入液氮进行零场冷却，直到液氮面稳定，然后，伺服电机I驱动永磁体5从50mm悬浮间距下降到0. Imm后再返回到50mm处，进行悬浮力测试。在进行场冷悬浮力测试时，要将永磁体5分别停留在超导块上方不同高度处进行冷却，然后，伺服电机I驱动永磁体5从不同高度的悬浮间距下降到0. Imm后再返回到50mm处。测试过程中，保持液氮面高于超导块材上表面，并且永磁体5和超导块始終保持轴对称状态。2)动态悬浮力测试
测试前，同样先将将液氮低温容器6固定连接在力传感器10上，将超导块嵌套在空心电磁线圈9中，一同固定在液氮容器6中,将永磁体5吸附在位移传感器8的下部，向液氮低温容器6中注入液氮进行零场冷却，至液氮面稳定。向空心电磁线圈9中通入交流信号，此时,高温超导块材所处的磁场环境为空心电磁线圈9与永磁体5的磁场的叠加，由伺服电机I驱动永磁体5从50mm处向超导块趋近,悬浮高度由50mm减小到0. Imm,再由0. Imm增加到50mm，进行磁扰动下系统悬浮力测试。在测试过程中，将永磁体5在不同高度停留一定时间，可以测试交流磁场微扰对悬浮力弛豫性能的影响。3)静态导向カ测试
在进行导向力测试时，首先将装置平躺放置。测试前，将液氮低温容器6通过连接件12固定连接在力传感器10上，再将高温超导块材固定在液氮低温容器6内，然后将永磁体5固定在与位移传感器8固定连接的连接杆11中，通过伺服电机I带动移动杆4使永磁体5移动到超导块材的正上方合适位置，然后向低温容器中加液氮进行冷却，直到液氮面稳定，以保证超导块充分冷却，并始终保持超导块材表面低于液氮表面。测试过程中，由伺服电机I带动移动杆4运动，使前方的永磁体5和超导体发生相对位移，此时，位移传感器8可测量低温容器6和永磁体5之间的变化距离，力传感器10测得的即是系统受到的导向力。4)动态导向カ测试
首先，空心电磁线圈9不通入电流，零场冷时，先调整好永磁体5的悬浮高度，再把永磁体5移动到远离超导体的位置(最大位移为50_)，让超导块处于完全没有外磁场的环境中，向液氮低温容器6中加入液氮，使高温超导体充分冷却，再移动永磁体5到超导块材正上方，然后对空心电磁线圈9通电流，使超导块材处于ー个交变的磁场环境中，最后通过伺服电机I带动移动杆4左右移动，从而使永磁体5和超导体发生相对位移，测试系统受到的导向力。场冷时，将永磁体5移动到超导块材的正上方合适位置,然后向液氮低温容器6中加液氮进行冷却，并始终保持超导块材表面低于液氮表面，在第一次冷却后就让超导块始终保持处于液氮环境中，在不断改变交流磁扰动电磁线圈9产生磁场的情况下，连续测试 不同实验条件下的导向力。
权利要求
1.一种单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在于 包括有由顶板(2)、底座(7)以及固定杆(3)构成ー个固定支架，在顶板(2)中间有一通孔，移动杆(4)穿过该孔，移动杆(4) 一端设置伺服电机(I)通过伺服电机(I)驱动移动杆(4)上下移动，移动杆(4)的一端设置位移传感器(8)，移动的位移由位移传感器(8)测得，液氮低温容器(6)固定连接在底座(7)上，在液氮低温容器(6)的下部连接用于测试悬浮系统的悬浮、导向力的力传感器(10 ),永磁体(5 )与位移传感器(8 )设置在一起。
2.根据权利要求I所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在于由顶板(2)、底座(7)以及固定杆(3)所构成的固定支架为竖直放置或平躺放置，便于对单块高温超导块材悬浮和导向カ的测试。
3.根据权利要求2所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在于所述固定支架为平躺放置时，该装置中永磁体(5)固定在与位移传感器8固定连接的连接杆(11)中。
4.根据权利要求I所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在于所述液氮低温容器(6)为方形，其好处是在进行导向力测试时，便于液氮低温容器(6)与连接件(12)的连接。
5.根据权利要求2所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在于固定支架为竖直放置时该装置中永磁体(5)直接吸附在位移传感器(8)下部，便于灵活使用不同形状的永磁体开展实验研究。
6.根据权利要求I所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在于电磁线圈(9)直接固定在液氮低温容器(6)内。
7.根据权利要求6所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试技木，其特征在于电磁线圈(9)是幅值和频率都可调的空心电磁线圈。
8.根据权利要求I所述的单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在于所述固定杆(3)为四根相互平行的设置在顶板(2)与底座(7)之间。
全文摘要
本发明提供一种单块高温超导块材磁悬浮特性测试装置，其特征在于包括有由顶板、底座以及固定杆构成一个固定支架，固定支架为竖直放置或平躺放置，便于对单块高温超导块材悬浮和导向力的测试，在顶板中间有一通孔，移动杆穿过该孔，通过伺服电机驱动移动杆上下移动，移动的位移由位移传感器测得，液氮低温容器固定连接在底座上，在液氮低温容器的下部连接用于测试悬浮系统的悬浮、导向力的力传感器，永磁体与位移传感器设置在一起。本发明与现有技术相比，可以在同一台装置上实现对系统静态悬浮和导向力，以及在外部磁扰动下的动态悬浮和导向力进行测试，该装置结构测试内容多样、结构相对简单，体积小，操作方便，避免了现有某些技术中的测试内容单一、结构复杂、操作繁琐以及成本高的缺陷。
文档编号G01R33/00GK102854478SQ20121031905
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年9月3日
发明者蒋婧, 赵立峰, 朱运鹏, 张勇, 赵勇 申请人:西南交通大学