一種高溫超導帶材檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種高溫超導帶材檢測系統，包括沿待測超導帶材運行方向依次設置的磁路探測裝置和二維掃描平臺，所述磁路探測裝置和二維掃描平臺設置于裝有液氮的密閉杜瓦中，且位于所述杜瓦內的待測超導帶材位于所述液氮液面下；所述磁路探測裝置包括勵磁組件和磁路測量組件；所述二維掃描平臺包括沿所述待測超導帶材運行方向設置的再勵磁組件、二維掃描支撐架和設置于所述二維掃描支撐架上的霍爾探針組件，所述霍爾探針組件上的霍爾探針針頭正對所述待測超導帶材、且位于所述液氮液面下。本發明公開的一種高溫超導帶材檢測系統，無需配合精密的傳動系統，快速實現待測超導帶材的精細測量。
【專利說明】
一種高溫超導帶材檢測系統
技術領域
[0001]本發明涉及高溫超導技術領域，特別是涉及一種高溫超導帶材檢測系統。
【背景技術】
[0002]高溫超導限流器、磁儲能系統、可控電抗器等超導電工裝置在電力領域的應用越來越廣泛，超導帶材是這些設備的必備材料，直接影響其設備性能，目前超導帶材已實現產業化生產，隨之而來的問題卻是針對大量生產的帶材進行分析檢測，判斷是否滿足使用標準。
[0003]現有技術中，使用較多的是霍爾矩陣測量方法，利用霍爾矩陣測量方法在測量過程中要求待測超導帶材與霍爾探頭相位位置的震動極小。
[0004]但是，震動極小的要求需要配合精密的傳動系統帶動待測超導帶材，而現實情況難以滿足，造成測量過程中的誤差很大。
【發明內容】
[0005]本發明實施例中提供了一種高溫超導帶材檢測系統，以解決現有技術中測量過程中誤差很大的問題。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了如下技術方案:
[0007]本發明公開了一種高溫超導帶材檢測系統，包括沿待測超導帶材運行方向依次設置的磁路探測裝置和二維掃描平臺，所述磁路探測裝置和二維掃描平臺設置于裝有液氮的密閉杜瓦中，且位于所述杜瓦內的待測超導帶材位于所述液氮液面下；
[0008]所述磁路探測裝置包括勵磁組件和磁路測量組件；
[0009]所述二維掃描平臺包括沿所述待測超導帶材運行方向設置的再勵磁組件、二維掃描支撐架和設置于所述二維掃描支撐架上的霍爾探針組件，所述霍爾探針組件上的霍爾探針針頭正對所述待測超導帶材、且位于所述液氮液面下。
[0010]優選地，所述勵磁組件設置為開有缺口的第一環形磁鐵，所述第一環形磁鐵上設置有繞組；
[0011 ]所述磁路測量組件包括對稱開有兩個缺口的第二環形磁鐵和設置在所述第二環形磁鐵其中一個缺口上的霍爾探頭，兩個所述缺口關于所述第二環形磁鐵的中心對稱；
[0012]所述待測超導帶材依次貫穿所述第一環形磁鐵和第二環形磁鐵的缺口。
[0013]優選地，所述勵磁組件設置為對稱開有缺口的第三環形磁鐵，兩個所述缺口關于所述第三環形磁鐵的中心對稱，所述第三環形磁鐵上設置有繞組；
[0014]所述磁路測量組件設置為霍爾探頭，所述霍爾探頭設置于所述第三環形磁鐵的其中一個缺口處，所述第三環形磁鐵的另一個缺口處貫穿所述待測超導帶材。
[0015]優選地，所述勵磁組件設置為開有缺口的第四環形磁鐵，所述待測超導帶材貫穿所述缺口；
[0016]所述磁路測量組件包括磁路測量電路，所述磁路測量電路繞制在所述第四環形磁鐵上。
[0017]優選地，所述二維掃描支撐架與所述待測超導帶材運行方向垂直設置，所述霍爾探針組件包括一個霍爾探針，所述霍爾探針設置于所述二維掃描支撐架上、且所述霍爾探針針頭靠近所述待測超導帶材。
[0018]優選地，所述二維掃描支撐架位于所述待測超導帶材上方；
[0019]所述霍爾探針組件包括2-20個霍爾探針，所述霍爾探針交替錯位排布于所述二維掃描支撐架上，且所述霍爾探針針頭靠近所述待測超導帶材。
[0020]優選地，所述二維掃描支撐架位于所述待測超導帶材上方；
[0021]所述霍爾探針組件包括2-20個霍爾探針，所述霍爾探針密布排列于所述二維掃描支撐架上，且所述霍爾探針針頭靠近所述待測超導帶材。
[0022]優選地，所述再勵磁組件設置為繞制有繞組的第五環形磁鐵，所述第五環形磁鐵上開有缺口，所述待測超導帶材貫穿所述缺口。
[0023]優選地，所述霍爾探針針頭與所述待測超導帶材之間的距離為0.2mm-5mm。
[0024]優選地，所述磁路探測裝置的上游和二維掃描平臺的下游分別設置有帶動所述待測超導帶材運行的繞線盤。
[0025]由以上技術方案可見，本發明實施例提供的高溫超導帶材檢測系統，包括沿待測超導帶材運行方向依次設置的磁路探測裝置和二維掃描平臺，所述磁路探測裝置和二維掃描平臺設置于裝有液氮的密閉杜瓦中，且位于所述杜瓦內的待測超導帶材位于所述液氮液面下;所述磁路探測裝置包括勵磁組件和磁路測量組件;所述二維掃描平臺包括沿所述待測超導帶材運行方向設置的再勵磁組件、二維掃描支撐架和設置于所述二維掃描支撐架上的霍爾探針組件，所述霍爾探針組件上的霍爾探針針頭正對所述待測超導帶材、且位于所述液氮液面下。
[0026]待測超導帶材經過勵磁組件產生的磁場內，磁路測量組件通過測量周圍磁場磁矩的變化，通過粗略測量定性判斷待測超導帶材上的缺陷，并對缺陷進行標記。然后待測超導帶材運行到二維掃描平臺后，霍爾探針組件對標記的缺陷部位進行精細測量，實現缺陷的定量分析，并對缺陷的具體位置進行精準定位。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為本發明實施例提供的一種高溫超導帶材檢測系統的結構示意圖；
[0029]圖2為本發明實施例提供的一種高溫超導帶材檢測系統的側面結構示意圖；
[0030]圖3為本發明實施例提供的一種霍爾探針組件排布結構示意圖；
[0031]圖4為本發明實施例提供的另一種霍爾探針組件排布結構示意圖；
[0032]圖5為本發明實施例提供的另一種高溫超導帶材檢測系統的結構示意圖；
[0033]圖6為本發明實施例提供的又一種高溫超導帶材檢測系統的結構示意圖；
[0034]圖7為本發明實施例提供的一種磁路探測裝置的結構示意圖。
[0035]圖1-圖7中，符號表示:
[0036]1-勵磁組件，2-磁路測量組件，3-霍爾探頭，4-再勵磁組件，5-霍爾探針組件，6_ 二維掃描支撐架，7-超導帶材，8-磁路測量電路，9-樣品試驗臺，10-杜瓦。
【具體實施方式】
[0037]本發明實施例提供一種高溫超導帶材檢測系統，為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。
[0038]為了使本技術領域的人員更好地理解本發明實施例中的技術方案，并使本發明實施例的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明實施例中技術方案作進一步詳細的說明。
[0039]本發明提供的高溫超導帶材檢測系統利用勵磁后的高溫超導體產生的感生磁場變化確定帶材缺陷區域，主要原理是，高溫超導帶材經過勵磁后的線圈產生感應電流，利用磁路積分帶材磁化電流的整體磁矩，通過得到的磁矩推算出電流數據，根據電流數據反映帶材缺陷。
[0040]參見圖1，為本發明實施例提供的一種高溫超導帶材檢測系統的結構示意圖。
[0041]如圖中所示本發明實施例提供的一種高溫超導帶材檢測系統包括沿待測超導帶材7運行方向依次設置的磁路探測裝置和二維掃描平臺，其中，待測超導帶材7的運行方向沿圖中坐標系的X軸方向運行。
[0042]如圖2所示，為本發明實施例提供的一種高溫超導帶材檢測系統的側面結構示意圖。
[0043]圖2所示為圖1所述的一種高溫超導帶材檢測系統對應的側面結構示意圖，由圖中可知，在磁路探測裝置的上游和二維掃描平臺的下游分別設置有帶動待測超導帶材7運行的繞線盤，磁路探測裝置和二維掃描平臺設置于裝有液氮的密閉杜瓦10內。帶動待測超導帶材7運行的繞線盤之間的磁路探測裝置和二維掃描平臺用于檢測高溫超導帶材，由于高溫超導帶材在低溫下導電，所以為了檢測高溫超導帶材的性能標準，需要在低溫環境下對超導帶材進行檢測，因此，磁路探測裝置和二維掃描平臺位于裝有液氮的密閉杜瓦10內，且位于杜瓦10內的一段待測超導帶材7位于液氮的液面下，也就是說位于杜瓦10內的一段待測超導帶材7浸入液氮內。
[0044]待測超導帶材7依次通過勵磁組件I和磁路測量組件2進行粗略測量，檢測出缺陷并進行區域性標記，隨后經過再勵磁組件4后，到達樣品試驗臺9對待測超導帶材7進行精細檢測，樣品試驗臺9上方設置有二維掃描平臺，二維掃描平臺對待測超導帶材7進行精細檢測。
[0045]磁路探測裝置包括勵磁組件I和磁路測量組件2，其中勵磁組件I用于產生磁場，磁路測量組件2用于測量待測超導帶材7經過磁場時感應產生的電流，以及測量周圍磁矩的變化。其中，勵磁組件I設置為開有缺口的第一環形磁鐵，在第一環形磁鐵上設置有繞組，用于感應產生磁場。待測超導帶材7貫穿第一環形磁鐵上的缺口運行。
[0046]磁路測量組件2包括第二環形磁鐵和設置在第二環形磁鐵上的霍爾探頭3，其中第二環形磁鐵上關于第二環形磁鐵的中心對稱設置有兩個缺口，霍爾探頭3設置在其中一個缺口內，另一個缺口與第一環形磁鐵上的缺口對應，并且待測超導帶材7貫穿第二環形磁鐵上的缺口運行。第一環形磁鐵和第二環形磁鐵沿待測超導帶材7依次設置，待測超導帶材7先通過第一環形磁鐵上的缺口，再通過第二環形磁鐵上的缺口。
[0047]二維掃描平臺包括沿待測超導帶材7運行方向設置的再勵磁組件4、二維掃描支撐架6和設置于二維掃描支撐架6上的霍爾探針組件5。其中，再勵磁組件4設置為繞制有繞組的第五環形磁鐵，在第五環形磁鐵上開有缺口，待測超導帶材7貫穿第五環形磁鐵上的缺口運行。
[0048]二維掃描支撐架6設置為L型支撐架，其中，支撐架的一側設置在圖中所示坐標系的X軸方向上，與待測超導帶材7的運行方向平行，另一側與待測超導帶材7的運行方向垂直，位于圖中所示的Y軸方向上，且位于待測超導帶材7的上方。霍爾探針組件5設置在二維掃描支撐架6與待測超導帶材7的運行方向垂直的一側，且霍爾探頭3的頭部正對待測超導帶材7。二維掃描支撐架6設置為可活動的支撐架，也可以設置為固定的支撐架。
[0049]圖1中的霍爾探針組件5包括一個探針，霍爾探針設置在二維掃描支撐架6上，且位于待測超導帶材7的正上方，霍爾探針的針頭與待測超導帶材7之間的距離設置為0.2mm-5mm。另外，霍爾探針的針頭位于杜瓦10內液氮的液面下。此時，二維掃描支撐架6設置為可活動的支撐架，保證二維掃描支撐架6上的霍爾探針能夠對標記缺陷部位進行精細掃描。
[0050]參見圖3，本發明實施例提供了一種霍爾探針組件5排布結構示意圖。
[0051]如圖所示，在位于待測超導帶材7上方的二維掃描支撐架6上交替錯位排布有霍爾探針，霍爾探針的數量為2-20個。在待測超導帶材7正上方的寬度上設置多個霍爾探針，保證待測超導帶材7的寬度方向上均被探測到，增加霍爾探針的測試面積，同時提高檢測速度。
[0052]參見圖4，為本發明實施例提供的另一種霍爾探針組件5排布結構示意圖。
[0053]如圖中所示，霍爾探針組件5包括多個霍爾探針，多個霍爾探針密布排列在二維掃描支撐架6上，多個霍爾探針針頭正對待測超導帶材7，在待測超導帶材7的寬度上采集測量數據，有效保證精細測量。圖3和圖4中所述的霍爾探針組件5中的霍爾探針針頭均位于杜瓦10內液氮的液面下。
[0054]參見圖5，為本發明實施例提供的另一種高溫超導帶材檢測系統的結構示意圖。
[0055]如圖中所示，勵磁組件I設置為對稱開有缺口的第三環形磁鐵，兩個缺口關于第三環形磁鐵的中心對稱，在第三環形磁鐵上繞制有繞組。磁路測量組件2設置為霍爾探頭3，霍爾探頭3設置于第三環形磁鐵的其中一個缺口中，第三環形磁鐵的另一個缺口貫穿待測超導帶材7。此發明實施例中的勵磁組件I和磁路測量組件2共用一個環形磁鐵，且環形磁鐵上繞制有繞組。
[0056]參見圖6，為本發明實施例提供的又一種高溫超導帶材檢測系統結構示意圖。
[0057]如圖中所示，本發明實施例提供的高溫超導帶材檢測系統中的勵磁組件I設置為開有一個缺口的第四環形磁鐵，待測超導帶材7貫穿缺口運行。
[0058]磁路測量組件2包括磁路測量電路8，磁路測量電路8繞制在第四環形磁鐵上，與繞制在第四環形磁鐵上的繞組連接。通過繞組依次與數據采集卡和采集終端相連接。待測超導帶材7在經過勵磁電路后產生感應渦流，通過連接磁路測量電路8的第四環形磁鐵時可以通過測量磁場的變化率反應超導帶材的缺陷情況。
[0059]參見圖7，為本發明實施例提供的一種磁路探測裝置結構示意圖。
[0060]圖中所示的磁路探測裝置包括五個勵磁組件I，以及與勵磁組件I匹配的磁路測量組件2，每個勵磁組件I設置為開有兩個缺口的環形磁鐵，五個環形磁鐵上的其中一個缺口均貫穿有待測超導帶材7，另一個缺口設置有磁路測量組件2。磁路測量組件2設置為霍爾探頭3，霍爾探頭3正對待測超導帶材7。
[0061 ] 五個環形磁鐵如圖7所示錯位排放，每個環形磁鐵之間的距離相同，每個環形磁鐵的缺口沿待測帶材運行方向正對待測超導帶材7的面積依次增加，直到最后一個環形磁鐵的缺口的完全覆蓋待測超導帶材7。按上述方式排放可以在待測查到帶材的寬度方向上劃分區域，每個霍爾探頭3檢測一個區域，這樣一旦在某個區域發現缺陷，便可以對相應區域做針對性精細檢測。
[0062]本發明實施例提供的高溫超導帶材檢測系統的檢測過程如下所示:
[0063]待測超導帶材7在經過勵磁組件I和磁路測量組件2時，霍爾探頭3或磁路測量電路8通過測量周圍磁矩的變化，發現待測超導帶材7上的缺陷。為了進一步確定缺陷的精確位置，需要進行精細查找，首先需要對缺陷部位進行區域性標記，標記范圍在l-2cm范圍內，接下來將待測超導帶材7送至二維掃描平臺進行準確測量。
[0064]當霍爾探針組件5包括一個霍爾探針時，待測超導帶材7上缺陷標記處運行到霍爾探針處時，待測超導帶材7運行控制系統控制繞線盤停止運行，使待測超導帶材7上的缺陷標記處位于霍爾探針下，在樣品試驗臺9上通過霍爾探針運動掃描，對標記缺陷處的磁場變化進行精細測量，配合相關軟件和畢奧薩伐爾反卷積算法得到電流信息，然后通過電流即可推算出帶材上微小缺陷點。
[0065]當霍爾探針組件5包括多個霍爾探針時，待測超導帶材7上缺陷標記處運行到霍爾探針處時，待測超導帶材7運行系統控制繞線盤減速運行，此時多個霍爾探針在待測超導帶材7的寬度上同時測量缺陷標記處帶材表面的磁場變化，實現缺陷的定量分析，并對缺陷的具體位置進行精準定位。
[0066]另一種檢測流程是，將待測超導帶材7均通過勵磁組件I和磁路測量組件2進行粗略測量，定性標記缺陷的位置，待全部測量完后，使待測超導帶材7反向運行，對標記的缺陷部分在二維掃描平臺進行精細掃描，并定量確定微小缺陷點，實現缺陷的精準定位。
[0067]由上述實施例可見，本發明實施例提供的高溫超導帶材檢測系統包括沿待測超導帶材7運行方向依次設置的磁路探測裝置和二維掃描平臺，所述磁路探測裝置和二維掃描平臺設置于裝有液氮的密閉杜瓦10中，且位于杜瓦10的待測超導帶材7位于液氮的液面下。磁路探測裝置包括勵磁組件I和磁路測量組件2，其中，勵磁組件I用于產生磁場，磁路測量組件2用于測量磁場中的磁矩變化，并根據磁矩變化轉化成電流數據，從而根據電流數據對待測超導帶材7上的缺陷進行定性定位，并對缺陷部位進行區域性標記。當待測超導帶材7運行到二維掃描平臺時，通過設置在二維掃描支撐架6上的霍爾探針組件5，對標記缺陷部位進行精細掃描和測量，實現缺陷的精準定位。
[0068]待測超導帶材7在運行過程中帶材與霍爾探頭3的相對位置震動小，保證測量的穩定性。同時，結合磁路測量的粗測量，以及二維掃描平臺的精細測量，粗測量提高了測量速度，精細測量提高了測量的精度，保證了檢測過程的速度和精度。
[0069]需要說明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0070]以上所述僅是本發明的【具體實施方式】，使本領域技術人員能夠理解或實現本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種高溫超導帶材檢測系統，其特征在于，包括沿待測超導帶材(7)運行方向依次設置的磁路探測裝置和二維掃描平臺，所述磁路探測裝置和二維掃描平臺設置于裝有液氮的密閉杜瓦(10)中，且位于所述杜瓦(10)內的待測超導帶材(7)位于所述液氮液面下； 所述磁路探測裝置包括勵磁組件(I)和磁路測量組件(2); 所述二維掃描平臺包括沿所述待測超導帶材(7)運行方向設置的再勵磁組件(4)、二維掃描支撐架(6)和設置于所述二維掃描支撐架(6)上的霍爾探針組件(5)，所述霍爾探針組件(5)上的霍爾探針針頭正對所述待測超導帶材(7)、且位于所述液氮液面下。2.根據權利要求1所述的高溫超導帶材檢測系統，其特征在于，所述勵磁組件(I)設置為開有缺口的第一環形磁鐵，所述第一環形磁鐵上設置有繞組； 所述磁路測量組件(2)包括對稱開有兩個缺口的第二環形磁鐵和設置在所述第二環形磁鐵其中一個缺口上的霍爾探頭(3)，兩個所述缺口關于所述第二環形磁鐵的中心對稱； 所述待測超導帶材(7)依次貫穿所述第一環形磁鐵和第二環形磁鐵的缺口。3.根據權利要求1所述的高溫超導帶材檢測系統，其特征在于，所述勵磁組件(I)設置為對稱開有兩個缺口的第三環形磁鐵，兩個所述缺口關于所述第三環形磁鐵的中心對稱，所述第三環形磁鐵上設置有繞組； 所述磁路測量組件(2)設置為霍爾探頭(3)，所述霍爾探頭(3)設置于所述第三環形磁鐵的其中一個缺口處，所述第三環形磁鐵的另一個缺口處貫穿所述待測超導帶材(7)。4.根據權利要求1所述的高溫超導帶材檢測系統，其特征在于，所述勵磁組件(I)設置為開有一個缺口的第四環形磁鐵，所述待測超導帶材(7)貫穿所述缺口； 所述磁路測量組件(2)包括磁路測量電路(8)，所述磁路測量電路(8)繞制在所述第四環形磁鐵上。5.根據權利要求1所述的高溫超導帶材檢測系統，其特征在于，所述二維掃描支撐架(6)與所述待測超導帶材(7)運行方向垂直設置，所述霍爾探針組件(5)包括一個霍爾探針，所述霍爾探針設置于所述二維掃描支撐架(6)上、且所述霍爾探針針頭正對所述待測超導帶材(7)。6.根據權利要求1所述的高溫超導帶材檢測系統，其特征在于，所述二維掃描支撐架(6)位于所述待測超導帶材(7)上方； 所述霍爾探針組件(5)包括2-20個霍爾探針，所述霍爾探針交替錯位排布于所述二維掃描支撐架(6)上，且所述霍爾探針針頭均正對所述待測超導帶材(7)。7.根據權利要求1所述的高溫超導帶材檢測系統，其特征在于，所述二維掃描支撐架(6)位于所述待測超導帶材(7)上方； 所述霍爾探針組件(5)包括2-20個霍爾探針，所述霍爾探針密布排列于所述二維掃描支撐架(6)上，且所述霍爾探針針頭靠近所述待測超導帶材(7)。8.根據權利要求1所述的高溫超導帶材檢測系統，其特征在于，所述再勵磁組件(4)設置為繞制有繞組的第五環形磁鐵，所述第五環形磁鐵上開有缺口，所述待測超導帶材(7)貫穿所述缺口。9.根據權利要求5所述的高溫超導帶材檢測系統，其特征在于，所述霍爾探針針頭與所述待測超導帶材(7)之間的距離為0.2mm-5mm。10.根據權利要求1所述的高溫超導帶材檢測系統，其特征在于，所述磁路探測裝置的上游和二維掃描平臺的下游分別設置有帶動所述待測超導帶材(7)運行的繞線盤。
【文檔編號】G01N27/82GK105866238SQ201610339579
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】胡南南, 高崎, 王科, 顧晨, 黑穎頓, 馬儀, 許冰
【申請人】云南電網有限責任公司電力科學研究院, 北京原力辰超導技術有限公司