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專利名稱：一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試裝置及方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)超導(dǎo)體處在交變磁場(chǎng)或者通以交變傳輸電流時(shí)，超導(dǎo)體中將產(chǎn)生能量耗散，這種能量 耗散被稱作交流損耗。由于交流損耗的大小直接影響了超導(dǎo)電纜的經(jīng)濟(jì)性，因此高溫超導(dǎo)材 料交流損耗的研究獲得世界各國(guó)的廣泛重視。交流損耗的測(cè)試方法主要分為兩類 一類是電 子學(xué)方法，另一類是熱學(xué)方法。其中電子學(xué)方法主要包括瓦特計(jì)法、電子積分法(磁化法)和 鎖相放大器法；而熱學(xué)方法主要包括溫升法和量熱法。本發(fā)明采用鎖相放大器法，因?yàn)橄鄬?duì) 于其他方法鎖相放大器法自動(dòng)化程度高、耗時(shí)短、靈敏度高，應(yīng)用更廣泛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試裝置及方法，解決了傳統(tǒng)的測(cè)試裝 置自動(dòng)化程度不高、耗費(fèi)時(shí)間且測(cè)試精度不高的問(wèn)題。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案
本發(fā)明公開(kāi)了一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試裝置，包括待測(cè)樣品、保護(hù)電阻，以及 一梯度放大器，其輸出與待測(cè)樣品以及保護(hù)電阻連接成主回路； 一霍爾電流傳感器，設(shè)置于主回路中，以測(cè)量電流的有效值；
一工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集卡，為主回路提供控制信號(hào)，以控制整個(gè)測(cè)量過(guò)程， 采集霍爾電流傳感器的電流輸出以及待測(cè)樣品兩端的電壓信號(hào)，并對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 及保存；
一鎖相放大器，以測(cè)量待測(cè)樣品兩端的軸向電壓以及電壓和電流之間的相角，其信號(hào)輸 出端通過(guò)一隔離放大器后輸出至梯度放大器，其信號(hào)輸入端分別接霍爾電流傳感器的電流輸 出以及待測(cè)樣品兩端的電壓信號(hào)，并且鎖相放大器與計(jì)算機(jī)通過(guò)串口相連。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試方法，包括以下步驟首先由計(jì)算機(jī)控制鎖 相放大器的0SC輸出一定頻率f和幅值的正弦信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)一級(jí)隔離放大器后送至梯度 放大器，控制梯度放大器產(chǎn)生同頻率f的電流信號(hào)Irms，此電流流經(jīng)待測(cè)超導(dǎo)樣品，在樣品
上產(chǎn)生損耗電壓Vrms;由鎖相放大器測(cè)出損耗電壓的大小Vrms和位相^，由霍爾電流傳感
器和鎖相放大器測(cè)出電流信號(hào)Irms的位相仍，由霍爾電流傳感器和數(shù)據(jù)采集卡采集得到電流
信號(hào)的大小Irms;最后根據(jù)^ ^ 計(jì)算出傳輸損耗，其中電流與電壓信號(hào)的位相
差a^^^-a， ！為超導(dǎo)帶材測(cè)試區(qū)域之間的長(zhǎng)度；f為正弦信號(hào)頻率。
所述的待測(cè)超導(dǎo)樣品上的電流Irms的位相&以及產(chǎn)生的損耗電壓Vrms的位相^'，均是 以鎖相放大器的內(nèi)部信號(hào)為參考信號(hào)。
所述的鎖相放大器的0SC輸出50Hz， 1V的正弦信號(hào)。
由于采用了以上的方案，使本發(fā)明具備的有益效果在于自動(dòng)化程度髙、高效迅速且測(cè) 試精度高。


圖1是本發(fā)明的傳輸損耗測(cè)量的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試裝置，如圖1所示，包括待測(cè)樣品、保護(hù)電阻，以及 一梯度放大器，其輸出與待測(cè)樣品以及保護(hù)電阻連接成主回路； 一霍爾電流傳感器，設(shè)置于主回路中，以測(cè)量電流的有效值；
一工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集卡，為主回路提供控制信號(hào)，以控制整個(gè)測(cè)量過(guò)程， 采集霍爾電流傳感器的電流輸出以及待測(cè)樣品兩端的電壓信號(hào)，并對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 及保存；
一鎖相放大器，以測(cè)量待測(cè)樣品兩端的軸向電壓以及電壓和電流之間的相角。 鎖相放大器的信號(hào)輸出端通過(guò)一隔離放大器后輸出至梯度放大器，隔離放大器起到隔離 和阻抗匹配作用，這樣既實(shí)現(xiàn)了電流源，也保證了功率放大器的隔離。鎖相放大器的信號(hào)輸 入端分別接霍爾電流傳感器的電流輸出以及待測(cè)樣品兩端的電壓信號(hào)，并且鎖相放大器與計(jì) 算機(jī)通過(guò)串口相連。
測(cè)量過(guò)程由計(jì)算機(jī)控制，計(jì)算機(jī)和鎖相放大器通過(guò)串口相連，首先控制鎖相放大器的osc 輸出一定頻率f和幅值的正弦信號(hào)(如50Hz， IV),此信號(hào)經(jīng)過(guò)一級(jí)隔離放大器后送至梯度 放大器，控制梯度放大器產(chǎn)生同頻率f的電流信號(hào)Irms，此電流流經(jīng)超導(dǎo)樣品，在樣品上產(chǎn)
生損耗電壓Vmis，損耗電壓的大小Vrins和位相^ (相對(duì)于鎖相放大器的內(nèi)參考信號(hào))由鎖相
放大器測(cè)出，電流信號(hào)Irms的位相^ (相對(duì)于鎖相放大器的內(nèi)參考信號(hào))由霍爾電流傳感器
和鎖相放大器測(cè)出。于是電流與電壓信號(hào)的位相差卸=^—A。電流信號(hào)的大小Inns可由 霍爾電流傳感器和數(shù)據(jù)采集卡采集得到。1為超導(dǎo)帶材測(cè)試區(qū)域之間的長(zhǎng)度，f為正弦信號(hào)頻
率。這樣樣品的傳輸損耗r ^ 就測(cè)出來(lái)了。其中軸向電壓的有效值Vnns和相
角A^是最為關(guān)鍵的兩個(gè)量，測(cè)量難度也非常大， 一方面Vrms極小，為l(TV到10 6V之間；
同時(shí)還必須準(zhǔn)確的測(cè)量電壓和電流之間的相角A伊。本套測(cè)試系統(tǒng)的搭建滿足了對(duì)這兩個(gè)量的 準(zhǔn)確測(cè)量。
權(quán)利要求
1、一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試裝置，包括待測(cè)樣品、保護(hù)電阻，其特征在于裝置還包括一梯度放大器，其輸出與待測(cè)樣品以及保護(hù)電阻連接成主回路；一霍爾電流傳感器，設(shè)置于主回路中，以測(cè)量電流的有效值；一計(jì)算機(jī)，內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)采集卡，為主回路提供控制信號(hào)，以控制整個(gè)測(cè)量過(guò)程，采集霍爾電流傳感器的電流輸出以及待測(cè)樣品兩端的電壓信號(hào)，并對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及保存；一鎖相放大器，以測(cè)量待測(cè)樣品兩端的軸向電壓以及電壓和電流之間的相角，其信號(hào)輸出端通過(guò)一隔離放大器后輸出至梯度放大器，其信號(hào)輸入端分別接霍爾電流傳感器的電流輸出以及待測(cè)樣品兩端的電壓信號(hào)，并且鎖相放大器與計(jì)算機(jī)通過(guò)串口相連。
2、 一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試方法，其特征在于包括以下步驟首先由計(jì)算機(jī)控制鎖相 放大器的0SC輸出一定頻率f和幅值的正弦信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)一級(jí)隔離放大器后送至梯度放 大器，控制梯度放大器產(chǎn)生同頻率f的電流信號(hào)Irms，此電流流經(jīng)待測(cè)超導(dǎo)樣品，在樣品上產(chǎn)生損耗電壓Vrms;由鎖相放大器測(cè)出損耗電壓的大小Vrms和位相^'，由霍爾電流傳感器 和鎖相放大器測(cè)出電流信號(hào)Irms的位相^ ，由霍爾電流傳感器和數(shù)據(jù)采集卡采集得到電流信號(hào)的大小Irms;最后根據(jù)^ 7/ 計(jì)算出傳輸損耗，其中電流與電壓信號(hào)的位相差A(yù)^ = ^—A， 1為超導(dǎo)帶材測(cè)試區(qū)域之間的長(zhǎng)度；f為正弦信號(hào)頻率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試方法，其特征在于所述的待測(cè)超導(dǎo)樣品上的電流Irms的位相巧以及產(chǎn)生的損耗電壓Vrms的位相^''，均是以鎖相放大器的內(nèi) 部信號(hào)為參考信號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試方法，其特征在于所述的鎖相放 大器的0SC輸出50Hz， 1V的正弦信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)帶材交流損耗測(cè)試裝置及方法。測(cè)試裝置包括有梯度放大器、霍爾電流傳感器、隔離放大器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、鎖相放大器以及待測(cè)樣品和保護(hù)電阻。首先由計(jì)算機(jī)控制鎖相放大器的OSC輸出一定頻率f和幅值的正弦信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)一級(jí)隔離放大器后送至梯度放大器，控制梯度放大器產(chǎn)生同頻率f的電流信號(hào)Irms，在樣品上產(chǎn)生損耗電壓Vrms；由鎖相放大器測(cè)出損耗電壓的大小Vrms和位相φ_U，由霍爾電流傳感器和鎖相放大器測(cè)出電流信號(hào)Irms的位相φ_I，由霍爾電流傳感器和數(shù)據(jù)采集卡采集得到電流信號(hào)的大小Irms；最后根據(jù)公式計(jì)算出超導(dǎo)帶材的交流傳輸損耗。本發(fā)明自動(dòng)化程度高、高效迅速且測(cè)試精度高。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101387675SQ20071004579
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者何硯發(fā), 宗曦華, 應(yīng)啟良, 張喜澤, 張大義, 張智勇, 鄧長(zhǎng)勝, 韓云武, 東 魏 申請(qǐng)人:上海電纜研究所