一种大晶粒块状高温超导体及其组合俘获磁场测量装置，包括机架，移动及转动机构，控制及数据采集单元，低温样品容器和磁场扫描测量元件。垂直移动机构固定在机架上，磁场扫描测量元件固定于垂直移动机构上；水平移动机构位于垂直移动机构的下方；转动机构固定于水平移动机构上，低温样品容器固定于转动机构上。以及应用该装置测量俘获磁场的方法，方法是通过驱动垂直移动机构确定磁场扫描测量元件与超导样品之间的距离；控制水平移动机构，使样品相对与霍尔元件做水平运动；通过控制旋转电机的旋转选择被测区域；采集水平方向的坐标值及霍尔元件的测量数据；以采集到的数据作图即可得到超导样品的俘获场数据及磁场分布图。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种大晶粒块状高温超导体及其组合俘获磁场测量装置，包括机架，移动及转动机构，控制及数据采集单元，低温样品容器和磁场扫描测量元件。垂直移动机构固定在机架上，磁场扫描测量元件固定于垂直移动机构上；水平移动机构位于垂直移动机构的下方；转动机构固定于水平移动机构上，低温样品容器固定于转动机构上。以及应用该装置测量俘获磁场的方法，方法是通过驱动垂直移动机构确定磁场扫描测量元件与超导样品之间的距离；控制水平移动机构，使样品相对与霍尔元件做水平运动；通过控制旋转电机的旋转选择被测区域；采集水平方向的坐标值及霍尔元件的测量数据；以采集到的数据作图即可得到超导样品的俘获场数据及磁场分布图。【专利说明】
本专利技术涉及一种异形大晶粒块状高温超导体及组合超导体俘获磁场的简易测量装置
技术介绍
完全抗磁性和零电阻效应是超导材料的主要特征。当一个超导处于外界磁场中时，由于抗磁性和磁通钉扎效应的作用，在超导体内部将感应出屏蔽电流，又由于零电阻效应所致，屏蔽电流几乎不随时间衰减。在超导样品内持续流动的屏蔽电流产生的磁场与外磁场发生相互作用，从而产生超导磁悬浮现象。以超导磁悬浮现象为基础的超导磁悬浮技术在能源(飞轮储能)、交通(磁浮车)、机械工业(无摩擦轴承)等诸多领域具有潜在的应用价值。俘获磁场是超导材料在磁悬浮技术上应用的重要参数。不仅可以判断超导块材是否单畴，也可计算其磁浮力性能，甚至可以对超导块材的内部缺陷的程度进行简单推断，对组合超导体的磁场均匀性扫描及数据测量对实际应用更加具有参考价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种异形大晶粒块状高温超导体及组合超导体俘获磁场的测量装置。用于在不破坏样品的情况下对单块异形块材俘获场特性或组合超导体的磁场均匀性进行扫描测量，从而对块材的质量或工程应用性能进行评价。为实现上述目的，本专利技术包括如下技术方案:大晶粒块状高温超导体及其组合俘获磁场测量装置，包括机架1，垂直移动机构2，二维水平移动机构3，控制及数据采集单元4，低温样品容器5，磁场扫描测量元件7和转动机构8 ；该垂直移动机构2固定在机架I上,充磁用磁体6或磁场扫描测量兀件7固定于该垂直移动机构2上；该二维水平移动机构3固定在机架I上，并位于垂直移动机构2的下方；转动机构8固定于该二维水平移动机构3上，低温样品容器5固定于该转动机构8上；该垂直移动机构2、二维水平移动机构3、转动机构8和磁场扫描测量元件7分别与控制及数据采集单元4连接。如上所述的装置，其特征在于，所述垂直移动机构2由步进电机21、精密滚珠丝杠22和具有滑动导向槽的导柱23构成；该精密滚珠丝杠22 —端连接步进电机21，另一端连接该充磁用磁体6或磁场扫描测量元件7 ;该步进电机21和精密滚珠丝杠22分别与所述控制及数据采集单元4连接。如上所述的装置，其特征在于，所述转动机构8由控制旋转步进电机81、精密滚珠丝杠82和转轴83构成；精密滚珠丝杠82将控制旋转步进电机81和转轴83相连接；该转轴83下部安装在控制旋转步进电机81上，其上部与低温样品容器5固定连接；该控制旋转步进电机81和精密滚珠丝杠82分别与所述控制及数据采集单元4连接。如上所述的装置，其特征在于，所述二维水平移动机构3由具有滑动导向槽的第一导柱36和第二导柱37组成,两个导柱相互垂直；该第一导柱36上设置第一步进电机32和第一精密滚珠丝杠34 ;该第二导柱37上设置第二步进电机33和第二精密滚珠丝杠35 ；控制旋转步进电机81固定于第一导柱36上，与第一精密滚珠丝杠34连接，该精密滚珠丝杠34的另一端连接第一步进电机32,由该精密滚珠丝杠34牵引，控制旋转步进电机81并由此带动低温样品容器5沿该第一导柱36作水平移动；该第一导柱36连接第二精密滚珠丝杠35，该第二精密滚珠丝杠35的另一端连接第二步进电机33，由该第二精密滚珠丝杠35牵引，第一导柱36沿该第二导柱37作水平移动。如上所述的装置，其特征在于，所述控制及数据采集单元4包括位移测量单元、输出信号采集及显示单元和整体装置的驱动及控制单元。如上所述的装置，其特征在于，所述磁场扫描测量元件7为低温霍尔探头或列阵。如上所述的装置，其特征在于，所述装置的最大水平扫描范围为150mmX150mm，垂直移动距离为100mm，最小步进距离为25微米，最小转动角度为0.028度。另一方面，本专利技术提供一种测量大晶粒块状高温超导体及其组合俘获磁场的方法，包括如下步骤:A.应用如上所述的装置，首先将待测超导材料冷却至液氮温度后进行充磁，并固定在盛有液氮的低温样品容器5中，该低温样品容器5固定在旋转步进电机81上；测量过程中始终保持液氣温度；B.将磁场扫描测量元件7固定于垂直移动机构2上，通过驱动步进电机21确定磁场扫描测量元件7与超导材料之间的距离；C.控制二维水平移动机构上的步进电机32、33和控制旋转步进电机81，使超导材料相对与磁场扫描测量元件7做水平移动及转动；根据被测样品的大小设定扫描区域及步进电机带动丝杆移动的步距及转动角度，通过控制旋转电机的旋转选择被测区域；D.采集水平方向的坐标值及磁场扫描测量元件的俘获磁场测量数据；E.以采集到的数据作图即可得到超导样品的俘获场数据及磁场分布图。在一方面，本专利技术提供一种测量大晶粒块状高温超导体及其组合表面磁场与磁场分布的方法，包括如下步骤:A.应用如上所述的装置，首先将待测超导材料冷却至液氮温度后进行充磁，并固定在盛有液氮的低温样品容器5中，该低温样品容器5固定在旋转步进电机81上；测量过程中始终保持液氣温度；B.将磁场扫描测量元件7固定于垂直移动机构2上，通过驱动步进电机21确定磁场扫描测量元件7与超导材料之间的距离；C.控制两个步进电机32、33和控制旋转步进电机81，使超导材料相对与磁场扫描测量元件7做水平运动及转动；根据被测样品的大小设定扫描区域及步进电机带动丝杆移动的步距及转动角度，通过控制旋转电机的旋转选择被测区域；D.采集水平方向的坐标值及磁场扫描测量元件的表面磁场与磁场分布测量数据；E.以采集到的数据作图即可得到磁性材料样品的表面磁场与磁场分布图。又一方面,本专利技术提供一种低温超导体俘获磁场、表面磁场或磁场分布的测量方法，除了所述低温样品容器5中盛放液氢或液氦，采用与上述方法相同的步骤进行测量。本专利技术的有益效果在于:本专利技术的装置可实现测量异形高温超导块材的俘获磁场并对样品进行比较，还可以扫描测量超导块材组合后磁场的均匀性及组合后的俘获场分布。该装置结构简单，操作方便，且可以保证测量过程的准确性及连续性。【专利附图】【附图说明】图1是实施例1中俘获磁场测量装置的主视图。图2是实施例1中二维水平移动机构的结构示意图。图3是充磁用组合磁体的结构示意图。【具体实施方式】下面将结合附图和具体实施例子对本专利技术作进一步说明。实施例1大晶粒块状高温超导体及其组合俘获磁场测量装置如图1所示，该装置包括机架1，垂直移动机构2，二维水平移动机构3，转动机构8，控制及数据采集单元4，低温样品容器5和磁场扫描测量元件7。垂直移动机构2固定在机架I上,充磁用磁体6或磁场扫描测量兀件7固定于该垂直移动机构2上。二维水平移动机构3固定在机架I上，并位于垂直移动机构2的下方。转动机构8固定于二维水平移动本文档来自技高网...
【技术保护点】
大晶粒块状高温超导体及其组合俘获磁场测量装置，其特征在于，该装置包括机架(1)，垂直移动机构(2)，二维水平移动机构(3)，控制及数据采集单元(4)，低温样品容器(5)，磁场扫描测量元件(7)和转动机构(8)；该垂直移动机构(2)固定在机架(1)上，充磁用磁体(6)或磁场扫描测量元件(7)固定于该垂直移动机构(2)上；该二维水平移动机构(3)固定在机架(1)上，并位于垂直移动机构(2)的下方；转动机构(8)固定于该二维水平移动机构(3)上，低温样品容器(5)固定于该转动机构(8)上；该垂直移动机构(2)、二维水平移动机构(3)、转动机构(8)和磁场扫描测量元件(7)分别与控制及数据采集单元(4)连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑明辉，张廷江，焦玉磊，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，苏州普菲电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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