高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置及方法，装置包括：测试电源组件，与待测件串联设置构成回路并提供电流；霍尔传感器，靠近回路设置并产生电压；数据采集和故障检测设备，包括第一、二测试通道，第一测试通道连接在霍尔传感器的两端，获取霍尔传感器的电压并在设备上显示电压的波形；第二测试通道连接在待测件的两端，获取待测件的电压并在设备上显示电压的波形；数据处理设备，对一个周期内的由霍尔传感器的电压得到的电流与待测件的电压的乘积进行积分处理，以获取待测件的交流损耗。本发明专利技术能够解决现有技术中交流损耗测试需要补偿系统进行重复标定，操作流程复杂、成本较高，测试过程中出现故障难以及时判断等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置及方法
本专利技术涉及超导电力
，尤其涉及一种高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置及方法。
技术介绍
在高温超导电力应用设备的设计和加工过程中，交流损耗不仅影响电力设备稳定性的关键因素，同时也影响着整个超导装置的制冷功率和制冷效率，因此准确地分析高温超导带材及线圈的交流损耗，是高温超导电力设备首要解决的关键问题。在交流损耗领域，人们越来越重视对超导体交流损耗的测量方法研究，为超导体综合性能的评估提供实验依据。通常交流损耗的测试方法分为两类：一类是电学方法，另一类是热学方法。其中电学方法主要包括磁化法和锁相放大器法；而热学方法主要包括温升法和量热法。这些测试方法都是基于交流损耗产生的不同机理而设计的，适用于不同电磁环境下的超导材料和超导装置，测试的精度各有不同。其中，对于比较小的短样或线圈样品的交流损耗的测量，现有技术多采用电测法测量，电测法主要通过电子电路方法进行测量，测量速度快，但是常规交流损耗的电测法需要补偿系统进行重复标定，操作流程较为复杂且成本较高。此外，一旦测试中出现故障，现有的电测法无法及时排查故障，导致测试失败。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置及方法，能够解决现有技术中交流损耗测试需要补偿系统进行重复标定，操作流程较为复杂且成本较高，以及测试过程中出现故障难以及时判断等技术问题。本专利技术的技术解决方案：根据一方面，提供一种高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置，所述测试装置包括：测试电源组件，与待测件高温超导带材及线圈串联设置构成回路，用于为所述待测件提供电流；霍尔传感器，所述霍尔传感器靠近所述回路设置并产生电压；数据采集和故障检测设备，包括第一测试通道和第二测试通道，所述第一测试通道连接在所述霍尔传感器的两端，用于获取所述霍尔传感器的电压并在所述设备上显示所述电压的波形；所述第二测试通道连接在所述待测件的两端，用于获取所述待测件的电压并在所述设备上显示所述电压的波形；数据处理设备，用于对所述数据采集和故障检测设备提供的一个周期内的由所述霍尔传感器的电压得到的电流与所述待测件的电压的乘积进行积分处理，以获取待测件的交流损耗。进一步地，所述测试电源组件包括连接的NI任意波形发生器和交流电源，所述NI任意波形发生器用于编辑任意波形以得到设定波形并控制所述交流电源的电流输出波形转换为所述设定波形；所述交流电源输出所述设定波形的电流。进一步地，所述测试电源组件包括依次连接的NI任意波形发生器、信号发生器和直流电源，其中，所述NI任意波形发生器用于编辑任意波形以得到设定波形，并控制在信号发生器中产生相应的设定波形并显示；所述信号发生器用于控制所述直流电源的电流输出波形转换为信号发生器产生的设定波形；所述直流电源输出所述设定波形的电流。进一步地，所述信号发生器通过信号线与直流电源连接，所述信号线为双绞屏蔽信号线；所述双绞屏蔽信号线的外层包裹0.1～0.2mm厚铝箔。进一步地，所述数据采集和故障检测设备设置为示波记录仪。进一步地，所述测试装置还包括杜瓦，所述待测件还设置在所述杜瓦中，所述杜瓦为所述待测件提供低温环境。根据另一方面，提供一种高温超导带材及线圈交流损耗的测试方法，所述测试方法使用上述的测试装置。进一步地，所述方法包括以下步骤：测试电源组件输出设定波形电流，所述设定波形电流为任意波形电流；数据采集和故障检测设备的第一测试通道获取所述霍尔传感器的电压并在所述设备上显示所述电压的波形；所述第二测试通道获取所述待测件的电压并在所述设备上显示所述电压的波形；数据处理设备对所述数据采集和故障检测设备提供的一个周期内的由所述霍尔传感器的电压得到的电流与所述待测件的电压的乘积进行积分处理，以获取待测件的交流损耗。进一步地，所述方法中，积分用的电流i和电压v表达式分别为：i＝Asin(ωt)，其中，A为电流幅值，B为电压幅值，为待测件电感产生的电压与电流之间的相位差。进一步地，所述方法中，当积分用的电流i和电压v不是正弦类型的波形函数时，需将所述电流和电压进行傅立叶变换转化为正弦类型的波形函数。应用上述技术方案，通过设置交流损耗的测试装置包括数据采集和故障检测设备，不仅可以对霍尔传感器和待测件电压进行实时采集，而且采集到的电压可以实时在设备上显示其波形，能够通过该波形对待测件电压和电流进行实时监测，及时发现故障并进行处理；此外，在测试装置仅包括少量组成部件下(不需要设置补偿线圈)，通过特定处理方式即一个周期内的由所述霍尔传感器的电压得到的电流与所述待测件的电压的乘积进行积分处理，即可获取待测件的一个周期内的交流损耗。极大简化了测试装置的结构，且还能保证结果的精度。综上，本专利技术提供的测试装置和方法不仅可以能够快速定位和排查待测件的电压电流情况；而且结构简单、测试精度高、反应速度快且极大简化操作流程和降低了成本，适合工程应用。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术实施例提供的高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置的结构示意图；图2示出了根据本专利技术实施例提供的温超导带材及线圈交流损耗的测试方法流程示意图；图3示出了根据本专利技术实施例提供的温超导带材及线圈交流损耗测试结果对比图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、测试电源组件；11、NI任意波形发生器；12、信号发生器；13、直流电源；20、霍尔传感器；30、数据采集和故障检测设备；31、第一测试通道；32、第二测试通道；40、杜瓦。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置，所述测试装置包括：/n测试电源组件(10)，与待测件高温超导带材及线圈串联设置构成回路，用于为所述待测件提供电流；/n霍尔传感器(20)，所述霍尔传感器(20)靠近所述回路设置并产生电压；/n数据采集和故障检测设备(30)，包括第一测试通道(31)和第二测试通道(32)，所述第一测试通道(31)连接在所述霍尔传感器(20)的两端，用于获取所述霍尔传感器(20)的电压并在所述设备上显示所述电压的波形；所述第二测试通道(32)连接在所述待测件的两端，用于获取所述待测件的电压并在所述设备上显示所述电压的波形；/n数据处理设备，用于对所述数据采集和故障检测设备(30)提供的一个周期内的由所述霍尔传感器(20)的电压得到的电流与所述待测件的电压的乘积进行积分处理，以获取待测件的交流损耗。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置，所述测试装置包括：
测试电源组件(10)，与待测件高温超导带材及线圈串联设置构成回路，用于为所述待测件提供电流；
霍尔传感器(20)，所述霍尔传感器(20)靠近所述回路设置并产生电压；
数据采集和故障检测设备(30)，包括第一测试通道(31)和第二测试通道(32)，所述第一测试通道(31)连接在所述霍尔传感器(20)的两端，用于获取所述霍尔传感器(20)的电压并在所述设备上显示所述电压的波形；所述第二测试通道(32)连接在所述待测件的两端，用于获取所述待测件的电压并在所述设备上显示所述电压的波形；
数据处理设备，用于对所述数据采集和故障检测设备(30)提供的一个周期内的由所述霍尔传感器(20)的电压得到的电流与所述待测件的电压的乘积进行积分处理，以获取待测件的交流损耗。


2.根据权利要求1所述的一种高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置，其特征在于：所述测试电源组件(10)包括连接的NI任意波形发生器(11)和交流电源，所述NI任意波形发生器(11)用于编辑任意波形以得到设定波形并控制所述交流电源的电流输出波形转换为所述设定波形；所述交流电源输出所述设定波形的电流。


3.根据权利要求1所述的一种高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置，其特征在于：所述测试电源组件(10)包括依次连接的NI任意波形发生器(11)、信号发生器(12)和直流电源(13)，其中，所述NI任意波形发生器(11)用于编辑任意波形以得到设定波形并控制在信号发生器(12)中产生相应的设定波形并显示；所述信号发生器(12)用于控制所述直流电源(13)的电流输出波形转换为信号发生器(12)产生的设定波形；所述直流电源(13)输出所述设定波形的电流。


4.根据权利要求3所述的一种高温超导带材及线圈交流损耗的测试装置，其特征在于：所述信号发生器(12)与所述直流电源(13)通过信号线连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，毛凯，张艳清，翟茂春，谭浩，张志华，龚珺，刘坤，胡道宇，张营营，吕民东，邹玲，胡良辉，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11