内封测量光纤的超导带材及其制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种内封测量光纤的超导带材，包括上保护层、下保护层、超导带层以及测量光纤，所述超导带层和测量光纤封装在上保护层和下保护层之间，所述测量光纤沿长度方向设置。所述测量光纤采用若干长光纤连续地封装在上保护层和下保护层之间，或，多根短光纤间断地封装在上保护层和下保护层之间。同时还提供了上述超导带材的制备装置，本实用新型专利技术可以对超导线圈内部所有位置的温度进行实时测量，无论局部失超的发生在何处，都可以及时发现；提高了超导线圈的紧密性和光滑性，这对那些对磁场均匀度要求很高的高性能磁体意义非凡，极大地提高设备性能。

【技术实现步骤摘要】
内封测量光纤的超导带材及其制备装置
本技术涉及超导材料研究
，具体地，涉及一种内封测量光纤的超导 带材及其制备装置。
技术介绍
高温超导带材是利用真空镀膜技术，通过多层叠压封装的方法生产出的一种涂层 超导体。超导带材的厚度一般为50?100微米，其典型结构如图1所示：超导层的厚度通 常为1?3微米，通过真空镀膜技术镀在厚约50微米的基带上；为了对其进行保护，通常在 将超导带材封装在厚约100微米的不锈钢带或铜带保护层中，其间用铅锡焊接，从而形成 工程应用的成品超导带材；如此可以有效研究和提高超导带材的热稳定性和机械性能，这 是其从实验室走向工业应用的关键。 目前，在应用超导领域的科学研究和工业生产中，带材的热稳定性和机械性能是 研究者和工程师们最关心的问题之一。其中，超导带材的热稳定性主要体现在失超过程。 失超指的是超导材料由于温度升高或承载超临界值的电流而失去超导态的过程。超导过 流失超过程非常迅速，且通常伴随大量热量产生。如处理不慎，尤其对单薄的超导带材而 言，将对超导材料造成损坏。因此，对超导带材失超机理的研究是全面掌握超导带材性质的 一个重要环节。充分掌握超导带材失超时电流和温度的演变过程将为超导应用设备的优化 设计、运行监测和失超保护提供重要信息。超导带材的机械性能主要体现在高磁场超导磁 体中。强磁场、大电流会使带材承受很大的电磁应力，从而有可能对带材造成损伤。因此， 超导带材机械性能的研究和改进对磁体设备的设计制造至关重要，全面掌握和监测磁体各 个部分带材的应力应变信息对磁体的运行保护非常关键。所以，实现对以温度和应力应变 分布为代表的超导带材环境物理场的全方位的实时测量，无论对科学研究还是工业生产都 是非常有意义的。 在以往的科学研究和工业生产中，测量单根超导带材和多根超导带材的聚集体 (如超导线圈和超导电缆）的内部温度和应力应变一直是困扰科研人员和工程师们的难 题。以超导线圈为例，它是由超导带材按照一定的规律紧密缠绕而成，是超导磁体、超导电 机、超导变压器、超导储能、超导粒子加速器等主要超导设备的基本单元和核心部件。失超 保护一直是超导线圈研究、设计和制造的核心内容之一。失超指的是超导材料由于温度 升高或承载超临界值的电流而失去超导态的过程。超导失超过程非常迅速，且通常伴随大 量热量产生，所以，超导失超传播的过程就是一个温度传播的过程，如处理不慎，尤其对单 薄的超导带材而言，将对超导材料造成严重的不可恢复的损坏。考虑到超导线圈造价高 昂，所以，一个可靠的失超保护系统对超导线圈的安全运行至关重要。失超通常在线圈一个 或数个局部位置点发生，而后迅速向周围扩散。失超起始点的出现位置和时刻带有很强的 随机性和不可预知性，极早的发现可使失超保护系统及时动作从而对超导线圈进行有效的 保护；实时准确的定位失超发生的位置，对于失超传播过程的研究和失超保护系统的设计 和改进至关重要。对失超现象的发现主要是通过实时监测超导线圈的温度来实现的。对于 温度的测量，传统的方法多采用热电偶的方式，需要将热电偶预埋到超导线圈内部。这样， 一来预埋数量有限，无法连续测量线圈内部任意位置的温度，更无法对失超传播过程进行 准确的定位跟踪，如果失超发生的起始位置没有预埋热电偶，亦无法及时发现失超；二来热 电偶具有一定厚度，会影响线圈绕制的平滑度，不小心还会损坏超导带材，且预埋热电偶数 量的增加，会使超导线圈绕制的工艺复杂度和难度急剧增加。对于超导带材应力应变的测 量，传统的方法是通过贴应变片来实现的，而对于超导线圈内部的应力应变，传统的方法不 能对其进行有效的测量。所以，通常的线圈设计制造中都没有测量应力应变的内容，但是如 果能够方便有效的对线圈内部的应力应变进行实时测量，将极大的促进对线圈的稳定安全 可靠运行。 光纤传感技术是伴随光导纤维和光纤信息技术发展的一种新的传感技术。光纤既 作传感元件，又作传输元件，可以在整个光纤长度上对光纤分布的环境参数进行连续测量， 同时获得被测量的空间分布状态和随时间变化的信息。当前，利用光纤进行温度和材料应 力应变的测量已经是一种比较成熟的技术，相比于传统的测量技术，该技术具有不受电磁 干扰亦不污染所处空间电磁环境的特点，同时还具有耐腐蚀、电绝缘、无源实时监测、体积 小、重量轻、可绕曲、灵敏度高等优点。 经过检索发现，中国专利申请号：201020528888. 3,专利名称：光电复合芯低温绝 缘超导电缆，公开了一种光电复合芯低温绝缘超导电缆，其金属支架上设有一测温光纤，所 述测温光纤位于一金属保护套内。该光电复合芯低温绝缘超导电缆通过设置在金属支架上 的测温光纤对超导电缆温度进行分布式测量，这样通过监测到的温度就能及时发现抄到电 缆故障点位置，防止抄到电缆由于温度升高产生气泡导致击穿。另外由于超导道题的临界 电流与超导导体温度有关，因此通过监视超导电缆温度可以很好的监视超导电缆的运行状 态，计算超导电缆的载流能力，保证超导电缆正常工作。该专利是将测温光纤置于一个分布 式的金属保护套内，从而实现对整个电缆的温度分布进行监测，而无法对超导带材的环境 物理场进行检测。 中国专利申请号：201180005090. 8,专利名称：超导线材的常导转变的检测方法， 涉及超导线材的常导转变的检测方法，是具备基材、具有77K以上的临界温度的超导层以 及金属稳定层的超导线材的常导转变的检测方法，其中，将纤芯上沿着其长度方向形成有 多个光纤拉格光栅的光纤粘接固定于所述超导线材；预先测定所述光纤布拉格光栅的布拉 格波长相对于所述超导线材的温度的变化，根据所述布拉格波长的变化求出用于计测所述 超导线材的温度的关系式；利用所述关系式求出所述超导线材发生常导转变的前后的所述 多个光纤布拉格光栅的温度变化；基于所述多个光纤布拉格光栅的温度上升开始的时间和 所述多个光纤布拉格光栅的间隔，来计算所述常导转变的传播速度。该专利是超导带材的 用户将测量光纤粘接于已经成品的超导带材的外表面，从而进行常导转变的检测，无法实 现对超导带材的环境物理场进行检测。 目前没有发现同本技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的 资料。
技术实现思路
本技术为了实现对超导设备中超导带材所处整个环境物理场信息（如温度 和应力应变）的全方位的实时的测量，提出了一种内封测量光纤的超导带材及其制备装 置。该超导带材将测量光纤和超导带材封装在超导带材保护层内的新型超导带材。该新型 超导带材内封测量光纤，基于这种结构超导带材的超导设备，能够对超导带材的每个部位 所处环境物理场进行方便而有效的全方位的实时测量。 本技术是通过以下技术方案实现的。 根据本技术的一个方面，提供了一种内封测量光纤的超导带材，包括上保护 层、下保护层、超导带层以及测量光纤，所述超导带层和测量光纤封装在上保护层和下保护 层之间，所述测量光纤沿长度方向设置。 优选地，所述测量光纤采用如下任一种设置方式： -测量光纤包括第一光纤，若干第一光纤连续地封装在上保护层和下保护层之 间； -测量光纤包括第二光纤，多根第二光纤间断地封装在上保护层和下保护层之间。 优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内封测量光纤的超导带材，其特征在于，包括上保护层、下保护层、超导带层以及测量光纤，所述超导带层和测量光纤封装在上保护层和下保护层之间，所述测量光纤沿长度方向设置。

【技术特征摘要】
1. 一种内封测量光纤的超导带材，其特征在于，包括上保护层、下保护层、超导带层以 及测量光纤，所述超导带层和测量光纤封装在上保护层和下保护层之间，所述测量光纤沿 长度方向设置。2. 根据权利要求1所述的内封测量光纤的超导带材，其特征在于，所述测量光纤采用 如下任一种设置方式： 测量光纤包括第一光纤，若干第一光纤连续地封装在上保护层和下保护层之间； 测量光纤包括第二光纤，多根第二光纤间断地封装在上保护层和下保护层之间。3. 根据权利要求1所述的内封测量光纤的超导带材，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪智勇，王亚伟，
申请(专利权)人：上海超导科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31