一种连续测量超导带材磁场角度依赖性的测试装置

1.本发明属于超导材料性能测量与测试技术领域，尤其涉及一种连续测量超导带材磁场角度依赖性的测试装置，对超导带材载流性能和其与磁场夹角之间对应关系进行探究。


背景技术：

2.高温超导带材目前在超导电缆、高场磁体、加速器、核磁共振等领域具有广泛的应用前景。而在不同的应用场景和环境下，超导带材与磁场之间的夹角是不同的。由于超导带材各项异性的影响，超导带材在不同的磁场夹角下，带材载流性能是不同的。因此为了对带材在实际应用过程中进行性能预测，需要对带材在不同磁场夹角下进行载流性能测试。
3.现有的不同磁场夹角下载流性能测试方式，多为通过多次改变装置中固定超导带材的零件的形状，来改变带材在磁体中与磁场的角度，这种方式比较复杂和繁琐。每次测试只能测试一种磁场夹角下的超导带材的载流性能，再对装置进行回温，重新改变带材固定处的零件，所以需要反复的焊接与拆卸，这种方式效率很低，并且液氦消耗量大。所以在一次测试流程中，能对带材与磁场之间的夹角进行改变，实现多个磁场夹角下的超导带材载流性能的测试，能极大的提高测试效率，节省液氦消耗量。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提出一种连续测量超导带材磁场角度依赖性的测试装置，其可实现旋转装置顶部的刻度装盘而使装置底部的旋转板发生特定角度的旋转，固定在旋转板上面的带材会随着旋转板的转动而与磁场形成所需的夹角。通过多次的测量，便可得出超导带材载流性能与磁场夹角之间的对应关系。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种连续测量超导带材磁场角度依赖性的测试装置，包括传动装置、导电装置和基础骨架；
7.所述传动装置包括刻度转盘、蜗杆、蜗轮、传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、旋转轴和旋转板；所述刻度转盘和蜗杆相连，蜗杆与蜗轮之间相互耦合；所述蜗轮连接传动轴，传动轴另一端连接第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮之间相互耦合；第二锥齿轮连接旋转轴，旋转板固定在旋转轴之上；通过所述刻度转盘使蜗杆转动，进而带动蜗轮旋转；第一锥齿轮由于与蜗轮之间通过传动轴相连，与蜗轮发生相同角度的旋转；第一锥齿轮带动第二锥齿轮发生转动，进而使旋转轴上的旋转板发生旋转；
8.所述基础骨架包括盖板、支撑立板、不锈钢管、中间固定板、第一固定杆、第二固定杆、支撑块、第一侧板、第二侧板、第一底板和第二底板；两个所述支撑立板安装在盖板上，用于固定蜗杆的两端；不锈钢管两端分别与盖板和第一底板相连，起到固定整个装置的作用；第一固定杆分别与盖板和第一侧板相连，第二固定杆分别与盖板和第二侧板相连；不锈钢管和第一固定杆、第二固定杆都插在中间固定板的孔中，用于保证不锈钢管和第一固定
杆、第二固定杆在测试装置中保持竖直；支撑块通过螺母固定在第一固定杆上，用于固定传动轴；第一侧板、第二侧板和第一底板、第二底板位于装置最底端，第一侧板、第二侧板的上端与第一固定杆、第二固定杆相连，中间用于固定旋转轴；第一底板和第二底板通过螺栓安装在第一侧板和第二侧板之间，形成一个立方体结构，起到相互固定的作用；
9.所述导电装置包括铜编织带和铜块，用于对带材进行通电；所述铜块安装在旋转板之上，底部与超导带材相连；所述铜编织带外接电流引线，底部与铜块相连；电流引线外接电源，对超导带材进行通电。
10.进一步地，通过计算刻度转盘、蜗杆、蜗轮、第一锥齿轮和第二锥齿轮之间的传动比，得出刻度转动角度和旋转轴转动角度之间的比例关系。
11.进一步地，通过对多个磁场夹角下带材的载流性能进行测试，得出磁场夹角与超导带材载流性能之间的对应关系。
12.进一步地，所述旋转板上有四个通孔，用于安放四个铜块；所述铜块的一面和旋转板的底面平齐，超导带材两端分别各与一个铜块进行焊接，四个铜块从而连接两根超导带材，依次分别对两根超导带材载流性能进行测量。
13.进一步地，所述不锈钢管为空心管，铜编织带从其上端穿入，从底端穿出与铜块焊接在一起，不锈钢管共两根，每根里面放置两根铜编织带，每根铜编织带用低温胶带缠绕进行绝缘。
14.进一步地，所述支撑块侧面通过螺母固定在第一固定杆上，传动轴穿入支撑块中心的孔中；所述支撑块共四个，其中第一个、第二个支撑块里面装有轴承，对装置进行定位的同时，保证传动轴保持转动。
15.本发明相较于现有技术的有益效果在于：
16.本发明的装置可在一个实验流程下，实现多个磁场夹角下超导带材载流性能的测试，提高了测试效率。本发明装置可在一个实验流程中，安装两根超导带材，可以在不取出装置的情况下，分别对两根超导带材进行载流性能的测试，提高了测试效率，节省了液氦资源。
附图说明
17.图1为本发明的一种连续测量超导带材磁场角度依赖性的测试装置的整体视图；
18.图2为本发明的一种连续测量超导带材磁场角度依赖性的测试装置的底部局部图一；
19.图3为本发明的一种连续测量超导带材磁场角度依赖性的测试装置的底部局部图二。
20.图中，1-支撑立板，2-蜗杆，3-刻度转盘，4-蜗轮，5-盖板，6-传动轴，7-支撑块，8-第一固定杆，9-第二固定杆，10-中间固定板，11-不锈钢管，12-第一锥齿轮，13-第二锥齿轮，14-旋转轴，15-旋转板，16-铜块，17-第一底板，18-第二底板，19-第一侧板，20-第二侧板，21-超导带材。
具体实施方式
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面将对现有技术和实施例
描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
22.如图1-3所示，本发明的一种连续测量超导带材磁场角度依赖性的测试装置包括传动装置、导电装置和基础骨架。根据本发明的一个实施例，本发明的测试装置底部在测试过程中会浸泡在液氦当中。所述传动装置、导电装置和基础骨架的元件相互穿插，通过所述基础骨架中的不锈钢管11和第一固定杆8、第二固定杆9将整个装置连接固定。
23.所述传动装置包括刻度转盘3、蜗杆2、蜗轮4、传动轴6、第一锥齿轮12、第二锥齿轮13、旋转轴14和旋转板15；所述刻度转盘3和蜗杆2相连，蜗杆2与蜗轮4之间相互耦合。所述蜗轮4连接着传动轴6，传动轴6另一端连接着第一锥齿轮12，第一锥齿轮12与第二锥齿轮13之间相互耦合。第二锥齿轮13连接着旋转轴14，旋转板15固定在旋转轴14之上。通过选装刻度转盘3使蜗杆2转动，进而带动蜗轮4旋转。第一锥齿轮1由于与蜗轮4之间通过传动轴6相连，会与蜗轮4发生相同角度的旋转。第一锥齿轮12会带动第二锥齿轮13发生转动，进而使旋转轴14上的旋转板15发生旋转。
24.所述基础骨架包括盖板5、支撑立板1、不锈钢管11、中间固定板10、第一固定杆8、第二固定杆9、支撑块7、第一侧板19、第二侧板20、第一底板17和第二底板18；
25.两个所述支撑立板1安装在盖板5上，用于固定蜗杆2的两端；不锈钢管11两端分别与盖板5和第一底板17相连，起到固定整个装置的作用；第一固定杆8分别与盖板5和第一侧板19相连，第二固定杆9分别与盖板5和第二侧板20相连；不锈钢管11和第一固定杆8、第二固定杆9都插在中间固定板10的孔中，用于保证不锈钢管11和第一固定杆8、第二固定杆9在测试装置中保持竖直；支撑块7通过螺母固定在第一固定杆8上，用于固定传动轴6；第一侧板19、第二侧板20和第一底板17、第二底板18位于测试装置最底端，第一侧板19、第二侧板20的上端与第一固定杆8、第二固定杆9相连，中间用于固定旋转轴14；第一底板17和第二底板18通过螺栓安装在第一侧板19和第二侧板20之间，形成一个立方体结构，起到相互固定的作用。
26.所述导电装置包括铜编织带和铜块16，用于对带材进行通电。所述铜块16安装在旋转板15之上，底部与超导带材相连；所述铜编织带外接电流引线，底部与铜块16相连；电流引线外接电源，便可对超导带材进行通电。通过对多个磁场夹角下带材的载流性能进行测试，便可得出磁场夹角与超导带材载流性能之间的对应关系。
27.通过计算刻度转盘3、蜗杆2、蜗轮4、第一锥齿轮12和第二锥齿轮13之间的传动比，得出刻度转动角度和旋转轴14转动角度之间的比例关系。
28.所述旋转板15上有四个通孔，用于安放四个铜块16。铜块16的一面和旋转板15的底面平齐，超导带材两端分别各与一个铜块16进行焊接，四个铜块16从而可以连接两根超导带材，能依次分别对两根超导带材载流性能进行测量，节约了资源，提高了测试效率。
29.所述不锈钢管11为空心管，铜编织带从其上端穿入，从底端穿出与铜块16焊接在一起，不锈钢管11共两根，每根里面放置两根铜编织带，每根铜编织带需要用低温胶带缠绕进行绝缘。
30.所述支撑块7侧面通过螺母固定在第一固定杆8上，传动轴6穿过支撑块7中心的孔中。支撑块7共四个，其中第一个、第二个里面装有轴承，对装置进行定位的同时，保证传动轴6能保持转动。
31.在装置工作过程中，首先将待测超导带材两端焊接在铜块16上，然后将测试装置
置于低温容器中。转动刻度转盘3，通过传动装置蜗杆2、蜗轮4、传动轴6、第一锥齿轮12、第二锥齿轮13、旋转轴14，可实现使装置底部的旋转板15发生特定角度的旋转，铜块16固定在了旋转板15上，因此铜块16上的超导带材也发生了特定角度的旋转，从而与磁场形成了一定的夹角。通过对超导带材进行通电，可测量出超导带材在该磁场夹角下的载流性能。通过连续多次的改变带材与磁场的夹角，便可测得该超导带材的磁场角度依赖性。
32.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。