大晶粒塊狀高溫超導(dǎo)體及其組合磁浮力測(cè)量裝置制造方法及圖紙

大晶粒塊狀高溫超導(dǎo)體及其組合磁浮力測(cè)量裝置，包括機(jī)架、移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制及數(shù)據(jù)采集單元，低溫樣品容器，磁體，力信號(hào)測(cè)試采集元件；磁體和力信號(hào)測(cè)試采集元件固定于垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)上；水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)的下方；轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定于水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，低溫樣品容器固定于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。通過(guò)驅(qū)動(dòng)垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)確定磁場(chǎng)掃描測(cè)量元件與超導(dǎo)樣品之間的距離；控制水平移動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使樣品相對(duì)與力信號(hào)測(cè)試采集元件做水平運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)；采集水平方向的坐標(biāo)值及軸向力和徑向力的測(cè)量數(shù)據(jù)；由此測(cè)量大晶粒塊狀高溫超導(dǎo)體俘獲磁場(chǎng)。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種異形大晶粒塊狀高溫超導(dǎo)體磁浮力及塊狀超導(dǎo)體組合后與磁體多方向的作用力。
技術(shù)介紹
完全抗磁性和零電阻效應(yīng)是超導(dǎo)材料的主要特征。當(dāng)一個(gè)超導(dǎo)處于外界磁場(chǎng)中時(shí)，由于抗磁性和磁通釘扎效應(yīng)的作用，在超導(dǎo)體內(nèi)部將感應(yīng)出屏蔽電流，又由于零電阻效應(yīng)所致，屏蔽電流幾乎不隨時(shí)間衰減。在超導(dǎo)樣品內(nèi)持續(xù)流動(dòng)的屏蔽電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，從而產(chǎn)生超導(dǎo)磁懸浮現(xiàn)象。以超導(dǎo)磁懸浮現(xiàn)象為基礎(chǔ)的超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)在能源(飛輪儲(chǔ)能)、交通(磁浮車(chē))、機(jī)械工業(yè)(無(wú)摩擦軸承)等諸多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。磁浮力是超導(dǎo)材料在磁懸浮技術(shù)上應(yīng)用的重要參數(shù)。不僅可以判斷超導(dǎo)塊材是否單疇，也可以對(duì)超導(dǎo)塊材的內(nèi)部缺陷的程度進(jìn)行簡(jiǎn)單推斷，甚至可推算工程應(yīng)用價(jià)值，對(duì)組合超導(dǎo)材料的力場(chǎng)均勻性?huà)呙杓皵?shù)據(jù)測(cè)量對(duì)實(shí)際應(yīng)用更加具有參考價(jià)值。以往的超導(dǎo)塊材磁浮力測(cè)量裝置一般只針對(duì)單塊規(guī)則形狀(如圓柱、方塊、六棱柱等)樣品與磁體之間的單方向作用力，隨著各項(xiàng)研究的深入開(kāi)展，對(duì)超導(dǎo)材料提供的測(cè)試數(shù)據(jù)要求越來(lái)越高，設(shè)計(jì)單位需要更多的數(shù)據(jù)來(lái)為軸承、飛輪等的設(shè)計(jì)提供參考，圓柱形超導(dǎo)塊與其他具有規(guī)則形狀(正方體、長(zhǎng)方體、正六棱柱等)超導(dǎo)塊的磁浮力數(shù)據(jù)已不能完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。軸承、飛輪等更加需要環(huán)狀組合超導(dǎo)材料的承載力及導(dǎo)向力的數(shù)據(jù)來(lái)為設(shè)計(jì)提供支撐，建立這方面組合超導(dǎo)體的測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)是這些課題迫切需要的，制做規(guī)范的簡(jiǎn)易精確的測(cè)量一定間距下磁體與單塊超導(dǎo)體及組合超導(dǎo)材料之間的軸向承載力及非軸向的作用力的裝置，可以為磁浮軸承、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)等項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供測(cè)試依據(jù)。從而對(duì)塊材的質(zhì)量或工程應(yīng)用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種大晶粒塊狀高溫超導(dǎo)體及組合超導(dǎo)體多方向磁浮力測(cè)量裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)包括如下技術(shù)方案:大晶粒塊狀高溫超導(dǎo)體及其組合磁浮力測(cè)量裝置，該裝置包括機(jī)架1，垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2，水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3，控制及數(shù)據(jù)采集單元4，低溫樣品容器5，磁體6，力信號(hào)測(cè)試采集元件71、72和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8 ;該垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2固定在機(jī)架I上，磁體6和力信號(hào)測(cè)試采集元件71固定于該垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2上；該水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3固定在機(jī)架I上，并位于垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2的下方；轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8固定于該水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3上,低溫樣品容器5固定于該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8上；水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3上固定力信號(hào)測(cè)試采集元件72 ；該垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8和力信號(hào)測(cè)試采集元件(71、72)分別與控制及數(shù)據(jù)采集單元4連接。如上所述的裝置，優(yōu)選地，所述垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2由步進(jìn)電機(jī)21、精密滾珠絲杠22和具有滑動(dòng)導(dǎo)向槽的導(dǎo)柱23構(gòu)成；該精密滾珠絲杠22 —端連接步進(jìn)電機(jī)21，另一端連接該磁體6和力信號(hào)測(cè)試采集元件71 ;該步進(jìn)電機(jī)21和精密滾珠絲杠22分別與所述控制及數(shù)據(jù)采集單元4連接。如上所述的裝置，優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8由控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81、精密滾珠絲杠和轉(zhuǎn)軸83構(gòu)成；精密滾珠絲杠將控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81和轉(zhuǎn)軸83相連接；該轉(zhuǎn)軸83下部安裝在控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81上，其上部與低溫樣品容器5固定連接；該控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81和精密滾珠絲杠分別與所述控制及數(shù)據(jù)采集單元4連接。如上所述的裝置，優(yōu)選地，所述水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3由具有滑動(dòng)導(dǎo)向槽的導(dǎo)柱36，沿導(dǎo)向槽滑動(dòng)的滑塊37，導(dǎo)柱36上設(shè)置的精密滾珠絲杠34和步進(jìn)電機(jī)32組成；該精密滾珠絲杠34的一端連接滑塊37，另一端連接步進(jìn)電機(jī)32 ;力信號(hào)測(cè)試采集元件72固定于滑塊37上，控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81位于力信號(hào)測(cè)試采集元件72的一側(cè)，兩者固定連接；步進(jìn)電機(jī)32驅(qū)動(dòng)精密滾珠絲杠34，牽引固定連接在滑塊37上的力信號(hào)測(cè)試采集元件72、控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81及其上的低溫樣品容器5沿該導(dǎo)柱36的導(dǎo)向槽作水平移動(dòng)。如上所述的裝置，優(yōu)選地，所述控制及數(shù)據(jù)采集單元4包括位移測(cè)量單元、輸出信號(hào)采集及顯示單元和整體裝置的驅(qū)動(dòng)及控制單元。如上所述的裝置，優(yōu)選地，所述力信號(hào)測(cè)試采集元件71、72為應(yīng)變片、應(yīng)變規(guī)和/或精密拉壓傳感器。如上所述的方法，優(yōu)選地，所述裝置的最大水平掃描范圍為50mmX 50mm,垂直移動(dòng)距離為100mm，最小步進(jìn)距離為12.5微米，最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0.028度。本技術(shù)的有益效果在于:本技術(shù)的磁浮力測(cè)量裝置可以定量地測(cè)出外加磁場(chǎng)與超導(dǎo)塊材及組合超導(dǎo)材料的多項(xiàng)力學(xué)數(shù)據(jù)，不僅可以判斷超導(dǎo)塊材是否單疇，也可以對(duì)超導(dǎo)塊材的內(nèi)部缺陷的程度進(jìn)行簡(jiǎn)單推斷，甚至可推算工程應(yīng)用價(jià)值，更可以對(duì)組合超導(dǎo)材料的各方向作用力進(jìn)行測(cè)試，對(duì)力場(chǎng)均勻性進(jìn)行評(píng)價(jià)，數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有參考價(jià)值。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，且可以保證測(cè)量過(guò)程的準(zhǔn)確性及連續(xù)性。附圖說(shuō)明圖1是實(shí)施例1中俘獲磁場(chǎng)測(cè)量裝置的主視圖。圖2是組合磁體的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例子對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1大晶粒塊狀高溫超導(dǎo)體及其組合磁浮力測(cè)量裝置如圖1所示，該裝置包括機(jī)架1，垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2，水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3，控制及數(shù)據(jù)采集單元4，低溫樣品容器5，磁體6，力信號(hào)測(cè)試采集元件71、71和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8。垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2固定在機(jī)架I上，磁體6和力信號(hào)測(cè)試采集元件71固定于該垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2上。水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3固定在機(jī)架I上，并位于垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2的下方。轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8固定于水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3上，低溫樣品容器5固定于該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8上。數(shù)據(jù)采集單元4包括位移測(cè)量單元、輸出信號(hào)采集及顯示單元和整體裝置的驅(qū)動(dòng)及控制單元。垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)2由步進(jìn)電機(jī)21、精密滾珠絲杠22和具有滑動(dòng)導(dǎo)向槽的導(dǎo)柱23構(gòu)成。精密滾珠絲杠22 —端連接步進(jìn)電機(jī)21，另一端連接該磁體6或力信號(hào)測(cè)試采集元件71。力信號(hào)測(cè)試采集元件71可以是應(yīng)變片、應(yīng)變規(guī)和/或精密拉壓傳感器，本實(shí)施例中使用應(yīng)變片，應(yīng)變片連接輸出信號(hào)采集及顯示單元。步進(jìn)電機(jī)21連接整體裝置的驅(qū)動(dòng)及控制單元，精密滾珠絲杠22連接位移測(cè)量單元。轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)8由控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81、精密滾珠絲杠和轉(zhuǎn)軸83構(gòu)成?？刂菩D(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81固定在水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3上。精密滾珠絲杠將控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81和轉(zhuǎn)軸83相連接。轉(zhuǎn)軸83下部安裝在控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81上，其上部與低溫樣品容器5固定連接。低溫樣品容器5采用帶有真空夾層的金屬容器或非金屬材料制成(如夾布膠木或尼龍)，可以長(zhǎng)時(shí)間的保持液氮。本實(shí)施例的低溫容器由夾布膠木加工而成，為了進(jìn)一步減少液氮的蒸發(fā)，容器內(nèi)襯有一層聚乙烯發(fā)泡材料，兩者間用低溫膠粘接。待測(cè)超導(dǎo)樣品固定于容器內(nèi)部?？刂菩D(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81連接整體裝置的驅(qū)動(dòng)及控制單元，精密滾珠絲杠連接位移測(cè)量單J Li ο水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)3由具有滑動(dòng)導(dǎo)向槽的導(dǎo)柱36，沿導(dǎo)向槽滑動(dòng)的滑塊37，導(dǎo)柱36上設(shè)置的精密滾珠絲杠34和步進(jìn)電機(jī)32組成。精密滾珠絲杠34的一端連接滑塊37，另一端連接步進(jìn)電機(jī)32。力信號(hào)測(cè)試采集元件72固定于滑塊37上，控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81位于力信號(hào)測(cè)試采集元件72的一側(cè)，兩者固定連接。步進(jìn)電機(jī)32驅(qū)動(dòng)精密滾珠絲杠34，牽引固定連接在滑塊37上的力信號(hào)測(cè)試采集元件72、控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)81及其上的低溫樣品容器5沿該導(dǎo)柱36的導(dǎo)向槽作水平移動(dòng)。該裝置中的位移測(cè)量不使用位移傳感器，但可以使用精密的位移傳感器對(duì)位移數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)。兩個(gè)方向的位移測(cè)量均通過(guò)步進(jìn)電機(jī)及精密的滾珠絲桿配合，樣品的轉(zhuǎn)動(dòng)角度亦通過(guò)步本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
大晶粒塊狀高溫超導(dǎo)體及其組合磁浮力測(cè)量裝置，其特征在于，該裝置包括機(jī)架(1)，垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)，水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)，控制及數(shù)據(jù)采集單元(4)，低溫樣品容器(5)，磁體(6)，力信號(hào)測(cè)試采集元件(71、72)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)；?該垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)固定在機(jī)架(1)上，磁體(6)和力信號(hào)測(cè)試采集元件(71)固定于該垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)上；?該水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)固定在機(jī)架(1)上，并位于垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)的下方；轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)固定于該水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)上，低溫樣品容器(5)固定于該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)上；水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)上固定力信號(hào)測(cè)試采集元件(72)；?該垂直移動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)和力信號(hào)測(cè)試采集元件(71、72)分別與控制及數(shù)據(jù)采集單元(4)連接。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭明輝，張廷江，焦玉磊，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京有色金屬研究總院，蘇州普菲電子科技有限公司，
類(lèi)型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：