本发明专利技术公开了一种超导股线弯曲应变精密测量装置，包括支撑架，支撑架的上部安装有驱动机构，驱动机构的输出端从上至下沿竖直方向依次连接有称重传感器和压力传动模块；支撑架的下部安装有弯曲应变模块，当驱动模块的输出端向下运动时其通过压力传动模块能够对放置在弯曲应变模块上的超导股线施加压力。本发明专利技术提供的超导股线弯曲应变精密测量装置中，通过驱动机构产生的驱动力对超导股线施加向下的压力，其压力值由称重传感器检测，可精确控制压力值的大小且实现实时监测；本发明专利技术弯曲应变模块结构设计新颖，整体弯曲应变传递结构简单，减小了复杂机械机构所带来的传动误差，大大提高了超导股线弯曲应变的施加精度与测量精度。精度。精度。
【技术实现步骤摘要】
一种超导股线弯曲应变精密测量装置
[0001]本专利技术属于超导股线性能测试领域，具体涉及一种超导股线弯曲应变精密测量装置。
技术介绍
[0002]聚变能作为一种高效的清洁能源，一直以来是人类的理想能源之一，而全超导托卡马克型磁约束核聚变堆装置是可实现聚变发电的可靠装置，超导磁体是托卡马克装置中的关键部件之一。超导磁体中的核心部件是超导电缆，而超导电缆是由一定数量的铜线和超导股线经不同的绞扭节距多级绞扭而成，因此研究超导股线是研制超导电缆的重要工作之一。
[0003]不同实用超导材料的加工制备工艺各不相同，应用场景也各有差异。目前NbTi和Nb3Sn等低温超导材料在聚变装置中的应用较为广泛，MgB2因具有较高的临界温度也被应用于加速器的电力传输电缆中，高温超导以铋系(Bi
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2212)、钇系(YBCO/ReBCO)为主的高磁场应用也在大科学装置、电力设备等领域备受重视。
[0004]在超导股线绞制成超导电缆以及超导电缆在电磁工况运行的过程中，因机械、电磁应力的作用，超导股线都不可避免的会产生一定程度的弯曲，而弯曲过大会导致超导股线的载流能力(临界电流)发生显著衰退，特别是对于Nb3Sn与Bi
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2212这些高脆性超导材料而言。因此，准确地施加与测量超导股线的弯曲应变，从而确定发生性能衰退时的临界弯曲应变点，不仅有助于获得较为准确的临界电流与弯曲应变关系，更有利于超导磁体的设计、制造与实际应用。
[0005]目前国际上各个低温实验室均研制了不同结构的超导股线弯曲应变测量装置，但这些装置仍然存在装置各零部件加工误差与组装配合工差较大、在弯曲应变测量过程中测量精度不高等问题。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种导股线弯曲应变精密测量装置，该装置结构设计新颖，整体弯曲应变传递结构简单，减小了复杂机械机构所带来的传动误差，大大提高了超导股线弯曲应变的施加精度与测量精度。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种超导股线弯曲应变精密测量装置，包括支撑架，优选的，支撑架包括相对设置的上支撑板和下支撑板，以及位于上支撑板和下支撑板之间用于固定连接上支撑板和下支撑板的支撑杆；上支撑板的底部安装有驱动机构，驱动机构的输出端竖直向下，驱动机构的输出端从上至下沿竖直方向依次连接有称重传感器和压力传动模块；下支撑板的顶部安装有弯曲应变模块，弯曲应变模块位于压力传动模块的正下方；进一步的，驱动机构为安装在上支撑板底部的Z轴自动滑台，当Z轴自动滑台的输出端向下运动时，能够同步带动压力传动模块向下运动，通过压力传动模块对超导股线施加向下的压力，从而通过弯曲应变模块
实现超导股线的弯曲应变的检测。本专利技术中由Z轴自动滑台组成的驱动机构，其整体装配以及驱动向下运动的精度可以控制在1μm左右，可控性高且测量精度高，这是目前同类型自由装配所无法实现的。为了便于Z轴自动滑台与称重传感器之间的组装，Z轴自动滑台的输出端与称重传感器之间通过连接板连接。弯曲应变模块包括支撑块、弯曲应变检测模块和限位块；其中：
[0009]支撑块的顶面固定有若干个用于支撑超导股线的定位齿；进一步的，支撑块的外侧包覆有两个呈中心对称的支撑壳，支撑壳的内部具有用于容纳支撑块的腔体，支撑壳的侧壁开设有窗口，窗口是为了防止支撑壳将支撑块侧壁的限位凹槽阻挡住，以便于弯曲应变杆的组装；支撑壳的顶部为支撑平台，所述支撑平台的侧壁具有L形缺口，两个支撑壳的L形缺口拼接形成用于供定位齿伸出的空间；支撑平台的顶部具有用于放置超导股线的弧形槽。弧形槽的作用是用于固定超导股线的位置，测试前，通过将超导股线焊接在支撑平台上，可确保超导股线位置的稳定性。
[0010]弯曲应变检测模块包括弯曲应变杆和应变片，弯曲应变杆的材质优选为Ti
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4V合金，Ti
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4V合金具有与超导股线相近的热收缩系数，通过选用材质为Ti
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4V合金的弯曲应变杆能够提高超导线应变的测量精度；此外，Ti
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4V合金具有良好的屈服强度和抗拉强度，自身稳定性好。弯曲应变杆为半工字形结构，包括相对对称的第一水平部和第二水平部，以及用于连接第一水平部和第二水平部的竖直部；第一水平部、第二水平部的自由端端部沿竖直方向分别向外侧延伸形成第一凸起、第二凸起，当超导股线放置在定位齿上时，超导股线的底面恰好与第一凸起接触；为了使超导股线可以稳定放置在第一凸起的顶部，第一凸起的顶部与超导股线接触的位置处开设有定位槽，定位槽的尺寸与超导股线相适配。应变片对称固定在第一水平部和第二水平部的内侧壁表面；支撑块的侧面开设有至少一个用于放置弯曲应变杆的限位凹槽。优选的，限位凹槽的上部为与第一水平部尺寸相适配的第一限位部，限位凹槽的下部为与第二水平部尺寸相适配的第二限位部。第一限位部能够对第一水平部起到良好的限位作用，第二限位部能够对第二水平部起到良好的限位作用，从而当弯曲应变杆放置在限位凹槽内时，其位置能够保持相对稳定，不会发生晃动，从而保证测量精度。限位凹槽的上部贯穿支撑块的顶面，第一凸起穿过限位凹槽的顶部伸出至支撑块的上方并与定位齿位于同一高度，这样当超导股线放置在定位齿上时能够同时与第一凸起接触，从而超导股线的受力状态能够通过第一凸起传递至弯曲应变检测模块；限位块安装在支撑块的侧壁，用于固定弯曲应变杆的位置。
[0011]压力传动模块包括传动杆和固定在传动杆底部的加压块，加压块为上小下大的棱台形状，加压块的底面安装有弯曲齿，弯曲齿用于对超导股线施加外力，弯曲齿与定位齿相对交错布置且位于同一条直线上。
[0012]进一步方案，还包括限位架，限位架包括固定在支撑块底部的下连接法兰、位于下连接法兰正上方的上连接法兰以及用于连接下连接法兰和上连接法兰的连接杆；上连接法兰的中部开设有用于供传动杆穿过的中心限位孔，中心限位孔的内径与传动杆的外径相适配；支撑块通过固定基板固定在下连接法兰的顶部，下连接法兰固定在下支撑板的顶部。限位架通过其中心限位孔对传动杆能够起到一定的定位导向作用，使传动杆保持竖直向下运动。
[0013]上述Z轴自动滑台、称重传感器、应变片等均为市购产品，其具体的工作原理在此
不作累述。本领域技术人员，可根据实际需要，选择具有相应功能的产品用于本专利技术中。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0015]本专利技术提供的超导股线弯曲应变精密测量装置中，通过驱动机构产生的驱动力对超导股线施加向下的压力，其压力值由称重传感器检测，可精确控制压力值的大小且实现实时监测；相较于现有的测试装置，本专利技术中驱动机构体积减小、机械装配误差降低，可施加的弯曲应变范围大大提高。本专利技术通过弯曲应变检测模块中弯曲应变杆的设计，能够精确的将超导股线产生的弯曲应变传递至应变片，结构简单，减小了复杂机械机构所带来本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超导股线弯曲应变精密测量装置，其特征在于：包括支撑架，所述支撑架的上部安装有驱动机构，所述驱动机构的输出端竖直向下，所述驱动机构的输出端从上至下沿竖直方向依次连接有称重传感器和压力传动模块；所述支撑架的下部安装有弯曲应变模块，所述弯曲应变模块位于压力传动模块的正下方；当驱动模块的输出端向下运动时其通过压力传动模块能够对放置在弯曲应变模块上的超导股线施加压力；其中：所述弯曲应变模块包括支撑块、弯曲应变检测模块和限位块；所述支撑块的顶面固定有若干个用于支撑超导股线的定位齿；所述弯曲应变检测模块包括弯曲应变杆和应变片，所述弯曲应变杆为半工字形结构，包括相对对称的第一水平部和第二水平部，以及用于连接第一水平部和第二水平部的竖直部；所述第一水平部、第二水平部的自由端端部沿竖直方向分别向外侧延伸形成第一凸起、第二凸起；所述应变片对称固定在第一水平部和第二水平部的内侧壁表面；所述支撑块的侧面开设有至少一个用于放置弯曲应变杆的限位凹槽，所述限位凹槽的上部贯穿支撑块的顶面，所述第一凸起穿过限位凹槽的顶部伸出至支撑块的上方并与定位齿位于同一高度；所述限位块安装在支撑块的侧壁，用于固定弯曲应变杆的位置。2.根据权利要求1所述的超导股线弯曲应变精密测量装置，其特征在于：所述压力传动模块包括传动杆和固定在传动杆底部的加压块，所述加压块为上小下大的棱台形状，所述加压块的底面安装有弯曲齿，所述弯曲齿与定位齿相对交错布置且位于同一条直线上。3.根据权利要求2所述的超导股线弯曲应变精密测量装置，其特征在于：还包括限位架，所述限位架包括固定在支撑块底部的下连接法兰、位于下连接法兰正上方的上连接法兰以及用于连接下连接法兰和上连接法兰的连接杆；所述上连接法兰的中部开设有...
【专利技术属性】
技术研发人员：武玉，刘云昊，高鹏，戴超，郭子川，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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