CN205665294U - 一种高温超导带材临界电流的压接测量装置 - Google Patents

Abstract

一种高温超导带材临界电流的压接测量装置包括两个电流端子总成和两个电压端子总成，两个电压端子总成位于两个电流端子总成之间，电流端子总成包括一个测流卡座，测流卡座内设有电流端子，电流端子外环绕第一弹簧，电流端子尾端通过可转出第一通孔的转杆调节其头端与超导带材短样的距离，测流卡座连接传输电流的立柱；电压端子总成包括一个引线支架，引线支架内设有电压端子，电压端子外环绕第二弹簧，电压端子尾端通过可旋出第二通孔的旋钉调节其头端与超导带材短样的距离，引线支架通过电压线接头连接电压引线，利用两个电压引线测量两个电压端子的头端之间的超导带材短样的电压降。本实用新型测量方便、快捷、安全。

Description

一种高温超导带材临界电流的压接测量装置

技术领域

本实用新型涉及超导电工技术领域，尤其是一种高温超导带材临界电流的压接测量装置。

背景技术

临界电流是表征超导体载流能力的重要参量，也是衡量超导材料质量的主要技术指标，研究超导体临界电流的测量方法不仅可以探索超导材质自身特性，还能为材料应用与开发服务。大多数临界电流的获得采用磁感法，经计算间接得到，避免或减少了电流电极在大电流下的发热问题。但这样的方法只可以粗略测量临界电流，且使用范围有限。最直观、最能真实反映材料本身实际载流能力的测量方法应为稳态直流传输方法，即四引线测量方法。所谓四引线测量方法，就是通过两根引线由电流源对超导带材提供电流，通过另外两根引线利用纳伏表测量超导带材的电压降，进而换算出样品的电阻值，绘制v -l曲线，然后来确定临界电流。

目前，在超导实验阶段，通常是通过截取短样进行试验，来测量超导带材的临界电流值，这种方法大多采用焊接的方式，即将短样两端电流引线通过锡焊方式连接，中间电压引线采用铟接的方式，这种方法由于操作上的原因，常发生脱焊和掉线的现象，试验质量不高，操作效率较低，此外，经过焊接后的带材不能继续使用，造成浪费，故此种试验方法急待改进，本实用新型的高温超导带材临界电流的压接测量装置较好地解决了上述问题。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，以克服现有方法测量质量不高、操作效率较低等问题。

本实用新型的技术方案是一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，包括两个电流端子总成和两个电压端子总成，两个电压端子总成位于两个电流端子总成之间，所述电流端子总成包括一个测流卡座，该测流卡座内沿竖直方向设有第一通孔，第一通孔内竖直设有圆柱形的电流端子，电流端子外环绕一个第一弹簧，电流端子接触超导带材短样的头端设有铟，尾端通过可转出第一通孔的转杆调节其头端与超导带材短样的距离，测流卡座连接传输电流的立柱，电流经一个立柱和电流端子流向超导带材短样的一端，再经超导带材短样的另一端和另一电流端子从另一立柱流出；所述电压端子总成包括一个引线支架，该引线支架内沿竖直方向设有第二通孔，第二通孔内竖直设有圆柱形的电压端子，电压端子外环绕一个第二弹簧，电压端子接触超导带材短样的头端设有铟，尾端通过可旋出第二通孔的旋钉调节其头端与超导带材短样的距离，引线支架通过电压线接头连接电压引线，利用两个电压引线测量两个电压端子的头端之间的超导带材短样的电压降。

在电流端子总成中，沿第一通孔长度方向设有电流端子定位槽，所述电流端子的尾端设有伸入电流端子定位槽内的突出部，使电流端子在转杆的作用下只能沿电流端子长度方向直线移动。

所述电压端子的头端设有垂直电压端子长度方向的定位销，所述引线支架的侧部沿电压端子长度方向设有相向贯通的定位销滑槽，使电压端子在旋钉的作用下只能沿电压端子长度方向移动。

所述电流端子总成的测流卡座是长方体，在测流卡座的下部沿水平方向向内设有用于放置超导带材短样的第一空间，所述电流端子的头端可向下移动接触放置在该第一空间的超导带材短样。

所述电压端子总成的引线支架是L形，固定在一测流板上，引线支架的水平分支位于测流板的上表面，竖直分支紧贴测流板的侧面，引线支架的水平分支内垂直其长度方向设有一个以上的螺纹孔，利用与螺纹孔配合使用的螺钉将引线支架固定在测流板上。

所述测流板包括一个垂直的第二支板和两个水平的第一支板和第三支板，第一支板和第三支板位于第二支板的两侧并分别连接第二支板的两端，引线支架的水平分支位于测流板的第一支板，竖直分支紧贴测流板的第二支板，所述第二通孔位于引线支架的竖直分支内并沿其长度方向贯穿竖直分支，引线支架的水平分支内垂直其长度方向均匀设有三个螺纹孔，利用与螺纹孔配合使用的螺钉将引线支架固定在测流板的第一支板上，所述电压线接头连接其中一个螺钉，第三支板的上表面与测流卡座的第一空间下表面位于同一水平面，以水平放置超导带材短样，所述电压端子的头端可向下移动接触放置在测流板的第三支板上表面的超导带材短样。

所述电流端子总成和电压端子总成置于一个基板的一边边缘，两个电压端子总成固定在一个所述测流板上，测流板的第一支板和第二支板分别固定在基板的上表面和侧面，两个电流端子总成分别位于测流板的两侧，每个电流端子总成均通过一个卡座支臂与立柱底部连接，立柱通过侧板和立柱底面的螺孔垂直固定在基板的两边，立柱的上部设有传输电流的接口。

在电流端子总成中，所述转杆突出测流卡座的一端设有方便旋转转杆的手柄，该手柄通过圆柱连接转杆，手柄垂直转杆长度方向并贯穿圆柱。

所述压接测量装置位于一个长方体的液氮槽内，液氮槽的上表面开口，液氮槽的材质是聚氨酯泡沫，液氮槽的外壳材质是304不锈钢，利用液氮槽内的液氮使测量装置降到液氮温度后再进行测量。

所述基板和测流板的材质为G10环氧板，所述测流卡座、电流端子、转杆、引线支架、立柱、卡座支臂、电压端子、旋钉、电压线接头及电压引线的材质均为紫铜T1。

与现有技术相比，本实用新型至少具有下列优点及有益效果：

1、在电流端子总成中，立柱作为电流引线连接电流端子，电流端子与带材短样以压接的形式接触，接触面积大且平稳，电流端子的尾端连接转杆，转杆上有螺纹，它会沿着测流卡座里的内螺纹孔转动，调节电流端子的头端与超导带材短样的距离，转杆向一个方向旋转，可压迫电流端子向下运动接触带材短样，转杆向另一个方向旋转，通过弹簧的作用将电流端子顶起，以脱离带材短样；

2、在电压端子总成中，电压引线通过电压线接头连接电压端子总成，电压引线与电压线接头压接，避免了每次试验都要将电压引线以按压的形式铟接到带材短样上的麻烦；电压端子外环绕一弹簧，弹簧的作用是在需要时将电压端子顶起以脱离带材短样，在电压端子的尾端连接旋钉，利用螺丝刀旋动螺钉，可将电压端子旋进或旋出引线之间内的第二通孔；电流端子和电压端子的头端都设有铟，铟具有导电性好、柔软的性质，能很好的与带材短样的镀膜面接触而不会破坏镀膜层，以最大限度地保护好带材短样，由于带材短样很薄，所以电流端子和电压端子上下移动量不用很多；

3、在电流端子总成中，测流卡座的第一通孔内竖直设有定位槽，通过手柄转动转杆，转杆沿第一通孔内的螺纹转动，压迫电流端子向下运动，电流端子的尾端设有伸入电流端子定位槽内的突出部，驱使电流端子只能沿电流端子定位槽上下直线运动，而不能旋转，最大限度地防止了电流端子与带材短样的相对旋转摩擦，避免了因摩擦而破坏镀膜面的现象；

4、在电压端子总成中，电压端子的头端设有定位销，定位销只能沿着定位销滑槽滑动，以确保电压端子只能上下直线运动，而不能转动，最大限度地防止了电压端子与带材短样的相对旋转摩擦，避免了因摩擦而破坏镀膜面的现象；

5、本实用新型设计为压接测量方式，测量方法是四引线测量法，适用于长度为100～150 mm的超导带材短样，其特点是方便、快捷、安全。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的测量装置的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的测量装置放入液氮槽的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是本实用新型一实施例的基板结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的电流端子总成的透视图；

图6是本实用新型一实施例的电流端子总成的***图；

图7是本实用新型一实施例的测流卡座的透视图；

图8是本实用新型一实施例的电流端子的结构示意图；

图9是本实用新型一实施例的卡座支臂的结构示意图；

图10是本实用新型一实施例的电压端子总成的结构示意图；

图11是本实用新型一实施例的电压端子总成的***图；

图12是本实用新型一实施例的一个电压端子总成与测流板的装配示意图；

图13是本实用新型一实施例的电压端子的结构示意图。

1：电流端子总成，11：测流卡座，12：第一通孔，121：电流端子定位槽，13：电流端子，131：突出部，14：第一弹簧， 15：转杆，151：手柄，152：圆柱，16：立柱，161：接口，17：第一空间，18：卡座支臂，19：侧板，2：电压端子总成，21：引线支架，211：水平分支，212：竖直分支，213：螺纹孔，214：螺钉，22：第二通孔，221：定位销滑槽， 23：电压端子，231：定位销，24：第二弹簧，25：旋钉，26：电压线接头，27：电压引线，28：测流板，281：第一支板，282：第二支板，283：第三支板，3：超导带材短样，4：铟，5：基板，6：液氮槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型设计了一种新的高温超导带材临界电流的压接测量装置，包括两个电流端子总成1和两个电压端子总成2，两个电压端子总成2位于两个电流端子总成1之间。

其中，所述电流端子总成1包括一个测流卡座11，该测流卡座11内沿竖直方向设有第一通孔12，第一通孔12内竖直设有圆柱形的电流端子13，电流端子13外环绕一个第一弹簧14。电流端子13接触超导带材短样3的头端设有铟4，尾端通过可转出第一通孔12的转杆15调节其头端与超导带材短样3的距离，测流卡座11连接传输电流的立柱16，电流经一个立柱16和电流端子13流向超导带材短样3的一端，再经超导带材短样3的另一端和另一电流端子13从另一立柱16流出。

所述电压端子总成2包括一个引线支架21，该引线支架21内沿竖直方向设有第二通孔22，第二通孔22内竖直设有圆柱形的电压端子23，电压端子23外环绕一个第二弹簧24。电压端子23接触超导带材短样3的头端设有铟4，尾端通过可旋出第二通孔22的旋钉25调节其头端与超导带材短样3的距离，电压端子总成2通过电压线接头26连接电压引线27，利用两个电压引线27测量两个电压端子23的头端之间的超导带材短样3的电压降。

将上述测量装置置于一个长方体的液氮槽6内，液氮槽6的上表面开口，液氮槽6的材质是高密聚氨酯泡沫，高密聚氨酯泡沫具有在超低温情况下性能稳定，并具有隔热保温的优良性能，它能最大程度地减少液氮的蒸发速度。液氮槽6外设有起保护作用的外壳，外壳材质是304不锈钢，利用液氮槽6内的液氮使测量装置降到液氮温度后再进行测量。

实施例一

如图1， 测量装置包括一个基板5，两个电流端子总成1和两个电压端子总成2位于基板5正面的一个长边边缘，两个电压端子总成2位于两个电流端子总成1之间，基板的结构如图4。

一、电流端子总成

图5是本实用新型一实施例的电流端子总成的透视图，图6是本实用新型一实施例的电流端子总成的***图。图7是本实用新型一实施例的测流卡座的透视图。如图5-7，电流端子总成1包括一个长方体的测流卡座11，在测流卡座11的下部沿水平方向向内设有下表面是长方形的第一空间17，超导带材短样3放置于该第一空间17的下表面。测流卡座11内并在第一空间17的正上方设有第一通孔12，第一通孔12长度沿竖直方向，第一通孔12内竖直设有圆柱形的电流端子13，电流端子的结构示意图如图8所示。

电流端子13外环绕一个第一弹簧14。电流端子13接触超导带材的头端设有铟4。铟4具有导电性好、柔软的性质，能很好的与带材短样3的镀膜面接触而不会破坏镀膜层，以最大限度地保护好带材短样3。电流端子的尾端连接转杆15，转杆15上有螺纹，它会沿着测流卡座11里第一通孔12的内螺纹转动，调节电流端子的头端与超导带材短样3的距离，转杆15向一个方向旋转，可压迫电流端子13向下运动接触带材短样3，转杆15向另一个方向旋转，通过第一弹簧14的作用将电流端子13顶起，以脱离带材短样3。电流端子13与带材短样3以压接的形式接触，接触面积大且平稳。

沿第一通孔12长度方向设有与第一通孔12等长的电流端子定位槽121，电流端子的尾端设有伸入电流端子定位槽121内的突出部131，其作用是防止电流端子13发生径向旋转，使电流端子13在转杆15作用下只能沿电流端子定位槽121上下直线运动，而不能旋转，最大限度地防止了电流端子13与带材短样3的相对旋转摩擦，避免了因摩擦而破坏镀膜面的现象。

所述转杆15突出测流卡座11的一端设有方便旋转转杆15的手柄151，该手柄151通过圆柱152连接转杆15，手柄151垂直转杆15长度方向并贯穿圆柱152。

电流端子总成1连接传输电流的立柱16，每个电流端子总成1均通过一个卡座支臂18与立柱16底部连接。如图9是卡座支臂的结构示意图。立柱16通过卡座支臂18和一个侧板19和立柱16底面的螺孔垂直固定在基板5的两边。立柱16的上部设有传输电流的接口161。两个立柱16的上部分别连接到电流源，电流经一个立柱16和电流端子13流向超导带材短样3的一端，再经超导带材短样3的另一端和另一电流端子13从另一立柱16流出。

二、电压端子总成

图10是本实用新型一实施例的电压端子总成的结构示意图。图11是本实用新型一实施例的电压端子总成的***图。电压端子总成2包括一个L形的引线支架21，两个电压端子总成2固定在一个类似Z形的测流板28上，如图12。如图9和图10，将引线支架21分为水平分支211和竖直分支212，将测流板28分为一个垂直的第二支板282和两个水平的第一支板281和第三支板283。其中，测流板28的第一支板281和第三支板283位于第二支板282的两侧并分别连接第二支板282的两端。引线支架21的水平分支211固定在测流板28的第一支板281，竖直分支212紧贴测流板28的第二支板282，第三支板283的上表面与测流卡座11的第一空间17下表面位于同一水平面，以水平放置超导带材短样3。测流板28的第一支板281和第二支板282分别固定在基板5的上表面和侧面，两个电流端子总成1分别位于测流板28的两侧。

引线支架21的水平分支211内垂直其长度方向均匀设有三个螺纹孔213，利用与螺纹孔213配合使用的螺钉214将引线支架21固定在测流板28的第一支板281上。电压线接头26连接其中一个螺钉214。电压线接头26连接电压引线27，电压引线27与电压线接头26压接，避免了每次试验都要将电压引线27以按压的形式铟4接到带材短样3上的麻烦。

引线支架21的竖直分支212内设有第二通孔22，第二通孔22底端部分的孔较小，该底端是与带材短样较近的一端。第二通孔22沿竖直方向贯穿竖直分支212。第二通孔22内竖直设有圆柱形的电压端子23，如图13所示，图13是电压端子的结构示意图。电压端子23外环绕一个第二弹簧24，第二弹簧24的作用是在需要时将电压端子23顶起以脱离带材短样3。电压端子23接触超导带材短样3的头端设有铟4。电压端子23的尾端连接旋钉25，旋钉25形同一字槽螺钉，利用一字螺丝刀旋动旋钉25，可将电压端子23旋进或旋出引线之间内的第二通孔22。

所述电压端子23的头端设有垂直电压端子23长度方向的定位销231。引线支架21的侧部沿电压端子23长度方向设有相向贯通的定位销滑槽221，使电压端子23在旋钉25作用下只能沿电压端子23长度方向移动，而不能转动，最大限度地防止了电压端子23与带材短样3的相对旋转摩擦，避免了因摩擦而破坏镀膜面的现象。电压端子23的头端可向下移动接触放置在测流板28的第三支板283上表面的超导带材短样3。利用两个电压引线27测量两个电压端子23头端之间的超导带材短样3的电压降。

所述基板5和测流板28的材质为G10环氧板，具有绝缘和耐低温的特性。

所述测流卡座11、电流端子13、转杆15、引线支架21、立柱16、卡座支臂18、电压端子23、旋钉25、电压线接头26及电压引线27的材质均为紫铜T1。

三、测量方法

1、调整好两个电流端子的头端与下方的测流卡座11第一空间17下表面的距离，同时，调整好两个电压端子23的头端与下方的测流板28第三支板283上表面的距离，预留大于一个超导带材短样3厚度的空间即可；由于超导带材很薄，故预留空间不用很大。

2、取长度大约100～150mm的超导带材短样3一根，镀膜面朝上放入电流端子13及电压端子23的下方，旋转电流端子总成1上的手柄151驱使转杆15旋进，使电流端子头端的铟4与超导带材短样3的镀膜面接触，用力适当；用一字螺丝刀旋转旋钉25，驱使电压端子23向下移动，使其头端的铟4与超导带材短样3的镀膜面接触，用力不需大；

3、将两个立柱16分别连接到电流源，将两个电压引线27分别连接到纳伏表；

4、向液氮槽6中注入液氮；

5、将安装好的测量装置放入液氮槽6中，稍停一会儿，待液氮中气泡消失，说明测量装置已降到液氮温度（-196Cº），这时就可以进行试验了；

6、打开电流源，打开纳伏表，记录数据，试验结束后，关闭电流源，关闭伏特表，从液氮槽6中取出测量装置，卸下超导带材短样3，一个超导带材短样3试验结束；

7、重复上述操作测量超导带材的其他超导带材短样3。

为使附图能更清楚、简洁的突出本实用新型的结构，本实用新型的图式内各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺度相比已被夸张，不相关的细节结构也未完全绘出。

本实用新型还可以广泛地用在其他实施例中，并且本实用新型的保护范围并不受实施例的限定，以权利要求的保护范围为准。任何熟悉本专业的技术人员，可以在不偏离本实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，其特征在于，包括两个电流端子总成（1）和两个电压端子总成（2），两个电压端子总成（2）位于两个电流端子总成（1）之间，所述电流端子总成（1）包括一个测流卡座（11），该测流卡座（11）内沿竖直方向设有第一通孔（12），第一通孔（12）内竖直设有圆柱形的电流端子（13），电流端子（13）外环绕一个第一弹簧（14），电流端子（13）接触超导带材短样（3）的头端设有铟（4），尾端通过可转出第一通孔（12）的转杆（15）调节其头端与超导带材短样（3）的距离，测流卡座（11）连接传输电流的立柱（16），电流经一个立柱（16）和电流端子（13）流向超导带材短样（3）的一端，再经超导带材短样（3）的另一端和另一电流端子（13）从另一立柱（16）流出；所述电压端子总成（2）包括一个引线支架（21），该引线支架（21）内沿竖直方向设有第二通孔（22），第二通孔（22）内竖直设有圆柱形的电压端子（23），电压端子（23）外环绕一个第二弹簧（24），电压端子（23）接触超导带材短样（3）的头端设有铟（4），尾端通过可旋出第二通孔（22）的旋钉（25）调节其头端与超导带材短样（3）的距离，引线支架（21）通过电压线接头（26）连接电压引线（27），利用两个电压引线（27）测量两个电压端子（23）的头端之间的超导带材短样（3）的电压降。

2.根据权利要求1所述一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，其特征在于，在电流端子总成（1）中，沿第一通孔（12）长度方向设有电流端子定位槽（121），所述电流端子（13）的尾端设有伸入电流端子定位槽（121）内的突出部（131），使电流端子（13）在转杆（15）的作用下只能沿电流端子（13）长度方向直线移动。

3.根据权利要求1或2所述一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，其特征在于，所述电压端子（23）的头端设有垂直电压端子（23）长度方向的定位销（231），所述引线支架（21）的侧部沿电压端子（23）长度方向设有相向贯通的定位销滑槽（221），使电压端子（23）在旋钉（25）的作用下只能沿电压端子（23）长度方向移动。

4.根据权利要求3所述一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，其特征在于，所述电流端子总成（1）的测流卡座（11）是长方体，在测流卡座（11）的下部沿水平方向向内设有用于放置超导带材短样（3）的第一空间（17），所述电流端子（13）的头端可向下移动接触放置在该第一空间（17）的超导带材短样（3）。

5.根据权利要求4所述一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，其特征在于，所述电压端子总成（2）的引线支架（21）是L形，固定在一测流板（28）上，引线支架的水平分支（211）位于测流板（28）的上表面，竖直分支（212）紧贴测流板（28）的侧面，引线支架的水平分支（211）内垂直其长度方向设有一个以上的螺纹孔（213），利用与螺纹孔（213）配合使用的螺钉（214）将引线支架（21）固定在测流板（28）上。

6.根据权利要求5所述一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，其特征在于，所述测流板（28）包括一个垂直的第二支板（282）和两个水平的第一支板（281）和第三支板（283），第一支板（281）和第三支板（283）位于第二支板（282）的两侧并分别连接第二支板（282）的两端，引线支架的水平分支（211）位于测流板的第一支板（281），竖直分支（212）紧贴测流板的第二支板（282），所述第二通孔（22）位于引线支架的竖直分支（212）内并沿其长度方向贯穿竖直分支（212），引线支架的水平分支（211）内垂直其长度方向均匀设有三个螺纹孔（213），利用与螺纹孔（213）配合使用的螺钉（214）将引线支架（21）固定在测流板的第一支板（281）上，所述电压线接头（26）连接其中一个螺钉（214），第三支板（283）的上表面与测流卡座（11）的第一空间（17）下表面位于同一水平面，以水平放置超导带材短样（3），所述电压端子（23）的头端可向下移动接触放置在测流板（28）的第三支板（283）上表面的超导带材短样（3）。

7.根据权利要求6所述一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，其特征在于，所述电流端子总成（1）和电压端子总成（2）置于一个基板（5）的一边边缘，两个电压端子总成（2）固定在一个所述测流板（28）上，测流板（28）的第一支板（281）和第二支板（282）分别固定在基板（5）的上表面和侧面，两个电流端子总成（1）分别位于测流板（28）的两侧，每个电流端子总成（1）均通过一个卡座支臂（18）与立柱（16）底部连接，立柱（16）通过侧板（19）和立柱（16）底面的螺孔垂直固定在基板（5）的两边，立柱（16）的上部设有传输电流的接口（161）。

8.根据权利要求1或2所述一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，其特征在于，在电流端子总成（1）中，所述转杆（15）突出测流卡座（11）的一端设有方便旋转转杆（15）的手柄（151），该手柄（151）通过圆柱（152）连接转杆（15），手柄（151）垂直转杆（15）长度方向并贯穿圆柱（152）。

9.根据权利要求1或2或4或5或6或7所述一种高温超导带材临界电流的压接测量装置，其特征在于，所述压接测量装置位于一个长方体的液氮槽（6）内，液氮槽（6）的上表面开口，利用液氮槽（6）内的液氮使测量装置降到液氮温度后再进行测量。