高温超导磁悬浮性能测试装置及使用该装置的测试方法制造方法及图纸

一种高温超导块材磁悬浮性能测试装置及方法，装置的光学平台上有平面二维精密定位仪；支架由平台上四根不导磁的立柱及立柱上部固定的梁板组成；梁板的下方设有与平台平行的滑座，该滑座套合于四根立柱上，导向螺杆滑套中的导向螺杆与滑座下方的座盖相连，导向螺杆滑套与滑座相连。滑座与座盖之间连有导向力传感器；座盖下部固定有垂向力传感器，垂向力传感器下部固定有吊板，吊板下面安装挂置样品的机构；导向力传感器及垂向力传感器与计算机相连。梁板上方固定有电动缸，其丝杆穿过梁板与滑座相连。该装置能测出垂向力或导向力与位移的关系以及与时间的关系；还能测出垂向力及导向力的磁刚度。整个测试过程可由电脑控制、自动进行，操作简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高温超导磁悬浮测试

技术介绍
高温超导磁悬浮列车的研究还处于起步状态，已经进行的研究大都是关于高温超导体块材本身的研究及其为提高材料性能对单一块材进行的磁悬浮力的研究。对于在高温超导块材在高温超导磁悬浮列车上的性能研究，由于实验研究手段的限制，还有很多问题没有进行研究。现有的高温超导磁悬浮测试如本申请人的99117455.0号专利“高温超导磁悬浮测试方法”，是将超导块材悬置于支架下的中，而在杜瓦容器下方的平台上通过一维的水平定位仪放置永磁导轨。该测试装置可分别、单独测试垂向力和导向力，无法实现垂向力(悬浮力)与导向力的同时测试；并且低温装置(杜瓦容器)固定置于永磁轨道的上方，只测试永磁轨道与其上方的块材之间的悬浮力或导向力，而不能测试块材与其上方的磁铁之间的悬浮力或导向力，使其测试应用领域受限。测试时是采用先驱动到指定位置，再一次性地采集测试数据，无法实现连续测试。也无法实现导向力、悬浮力与时间的关系(即力弛豫)的测试。更不能实现磁刚度的自动测试。整个测试装置采用二轴驱动，无法实现全自动三维定位与移动。测试过程繁琐。尤其是永磁轨道与块材的横向对中，需人工挪动，十分困难，甚至无法对中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高温超导磁悬浮测试装置，该种装置既能测出垂向力或导向力与位移的关系；又能测出垂向力或导向力与时间的关系，即力弛豫；还能测出指定位置的垂向力及导向力的磁刚度。整个测试过程可由电脑控制、自动进行，操作简单方便。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是 一种高温超导块材磁悬浮性能测试装置，包括平台及平台上的移动机构，平台上的支架，支架上挂置样品的机构，其结构特点是平台为光学平台，光学平台上的移动机构为由计算机控制的两个伺服电机驱动的平面二维精密定位仪；平台上的支架由平台上四根不导磁的立柱及四根立柱的上部固定的梁板组成；梁板的下方设有与平台平行的滑座，该滑座四角的滑套孔套合于四根立柱上，两根相互平行的导向螺杆与滑座下方的座盖相连；导向螺杆滑套与滑座相连，导向螺杆套合在导向螺杆滑套中。两根导向螺杆的中间位置设有导向力传感器，该导向力传感器的一端与滑座相连，另一端与座盖相连；座盖下部固定有垂向力传感器，垂向力传感器下部固定有吊板，吊板下面安装挂置样品的机构；导向力传感器及垂向力传感器均通过数据采集卡与计算机相连。梁板上方固定有计算机控制的伺服电机驱动的电动缸，该电动缸的丝杆穿过梁板与滑座相连。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是1、吊板与座盖之间的垂向力传感器可以直接测出吊板所受到的垂向力，该垂向力与吊板及吊板下挂置的样品的自重之差，即为高温超导磁悬浮的悬浮力，同时，由于吊板与导向螺杆相连，吊板上的滑座则与导向螺杆滑套相连，从而吊板可沿水平的导向螺杆方向与滑座之间产生自由的相对滑动，因此，在垂向力传感器测定垂向力的同时，吊板所受的导向力可由安装于吊板与滑座之间的导向力传感器测出，克服了现有测试装置中垂向力与导向力不能同时测量的缺陷。2、电脑控制并由伺服电机驱动的平面二维精密定位仪，能够实现高温超导块材与永磁铁或永磁轨道的自动精密对中；加之吊板也是电脑控制并由伺服电机驱动，因此，能通过计算机实时准确记录位移，从而通过传感器的连续检测，结合位移数据得到垂向力及导向力与位移的对应关系。实现垂向力及导向力与位移关系的测量。3、计算机控制的平面二维精密定位仪能够方便的实现导向螺杆方向0.5-1mm的往复运动，计算机控制的电动缸及吊板也能够方便的实现0.5-1mm的垂向往复运动。从而，计算机可以根据测得的垂向力及导向力与0.5-1mm往复运动位移关系的数据，自动计算得到往复运动中心位置的垂向力或导向力的磁刚度。4、计算机控制的平面二维精密定位仪及吊板要精确移动并定位固定在指定位置，然后由传感器连续地测量指定时间段内的垂向力及导向力，并结合计算机时间数据得出垂向力及导向力与时间的关系，也即本专利技术可以方便地测出力弛豫。5、平台采用光学平台，并且四个不导磁的立柱及梁板构成呈井字支架，整个装置的平稳性和抗振性很好，使得测量结果的精度高、可靠性好。6、整个测试过程可由计算机控制、全自动运行，操作简单方便。上述的四根立柱的顶部设有滑轮，滑轮的钢绳一端与滑座相连，另一端与光学平台上方的配重相连，滑座四角的滑套孔上套有带滚珠的滑套，滑座通过该滑套套合于立柱上。采用这样的配重方式，使得滑座及其相连的吊板、吊板下挂置的样品，在进行垂向移动时，其移动更加稳定。带滚珠的滑套则使滑座垂向滑动时，减少摩擦力，移动更自如。上述的吊板下面安装的挂置样品的机构为夹持永磁铁的夹具，平面二维精密定位仪的上面设置有安放高温超导块材的杜瓦容器。这种样品下置方式使得本专利技术能够测得位于永磁铁下方的高温超导块材的磁悬浮性能，使得本专利技术装置的测定适用范围更广。上述的吊板下面安装的挂置样品的机构的组成为吊板下面固定杜瓦容器，杜瓦容器内安放高温超导块材；平面二维精密定位仪的上面设置有永磁轨道。这种上置方式，使得本专利技术能够方便模拟测出磁悬浮列车中高温超导块材的磁悬浮性能，为磁悬浮列车的研究开发提供了实验参数和依据。本专利技术的第二个目的是提供一种使用以上装置测试高温超导块材垂向力及导向力与位移关系的测试方法。该测试方法的具体步骤是A步、样品的移动通过梁板上的伺服电机驱动电动缸的丝杆控制吊板下的样品在垂直方向实现精确定位移动，通过平面二维精密定位仪驱动其上的样品在水平面上精确定位移动；吊板上的样品为永磁体时，则平面二维精密定位仪上的样品则为高温超导块材；吊板上的样品为高温超导块材时，则平面二维精密定位仪上的样品则为永磁轨道；平面二维精密定位仪上的样品水平面上沿导向螺杆方向移动时，将对吊板上的样品产生导向力，使其依次带动吊板、座盖、导向螺杆产生沿导向螺杆滑套移动的力。B步、垂向力与位移关系的检测在A步的样品移动过程中，同时由座盖与吊板之间的垂向力传感器不间断地测出吊板上的垂向受力，并将该垂向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计算得到吊板上的样品与平面二维精密定位仪上的样品的垂向力与位移的关系。C步、导向力与位移关系的检测在A步的样品移动过程中，还同时由连于滑座与座盖之间的导向力传感器不间断地测出座盖沿导向螺杆滑套移动方向受到的力，并将该导向力数据传送给计算机，并结合计算机中的位移数据，计算得到吊板上的样品与平面二维精密定位仪上的样品的导向力与位移的关系。本专利技术的第三个目的是提供一种使用以上装置测试高温超导块材垂向力及导向力与时间关系的测试方法。该测试方法的具体步骤是A步、样品的移动通过梁板上的伺服电机驱动电动缸的丝杆控制吊板下的样品在垂直方向实现精确移动至指定位置即固定不动，通过平面二维精密定位仪驱动其上的样品在水平面上精确移动至指定位置即固定不动；吊板上的样品为永磁体时，则平面二维精密定位仪上的样品则为高温超导块材；吊板上的样品为高温超导块材时，则平面二维精密定位仪上的样品则为永磁轨道；平面二维精密定位仪上的样品水平面上沿导向螺杆方向移动时，将对吊板上的样品产生导向力，使其依次带动吊板、座盖、导向螺杆产生沿导向螺杆滑套移动的力。B步、垂向力与时间关系的检测在A步的样品固定后，由座盖与吊板之间的垂向力传感器不间断地测出吊板上的垂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温超导块材磁悬浮性能测试装置，包括平台及平台上的移动机构，平台上的支架，支架上挂置样品的机构，其特征在于：所述的平台为光学平台（１），光学平台上（１）的移动机构为由计算机控制的两个伺服电机驱动的平面二维精密定位仪（１６）；光学平台（１）上的支架由光学平台（１）上四根不导磁的立柱（３）及四根立柱（３）的上部固定的梁板（８）组成；梁板（８）的下方设有与光学平台（１）平行的滑座（７），该滑座（７）四角的滑套孔套合于四根立柱（３）上，两根相互平行的导向螺杆（６）与滑座（７）下方的座盖（５）相连；导向螺杆滑套（１２）与滑座（７）相连，导向螺杆（６）套合在导向螺杆滑套（１２）中；两根导向螺杆（６）的中间位置设有导向力传感器（１３），该导向力传感器（１３）的一端与滑座（７）相连，另一端与座盖（５）相连；座盖（５ ）下部固定有垂向力传感器（４），垂向力传感器（４）下部固定有吊板（１４），吊板（１４）下面安装挂置样品的机构；导向力传感器（１３）及垂向力传感器（４）均通过数据采集卡与计算机相连；梁板（８）上方固定有计算机控制的伺服电机驱动的电动缸 （１０），该电动缸（１０）的丝杆穿过梁板（８）与滑座（７）相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王家素，邓昌延，曾佑文，王素玉，黄海于，芦逸云，郑珺，宋宏海，王兴志，荆华，黄永刚，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]