一種用于高溫超導(dǎo)帶材的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于高溫超導(dǎo)帶材的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其包括：1)高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)；2)傳導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)包括制冷機冷頭、銅導(dǎo)冷連接盤及銅導(dǎo)冷骨架；3)低溫杜瓦系統(tǒng)；4)溫度測試裝置；該溫度測量裝置包括：滲碳陶瓷溫度傳感器、測量用錳銅線、溫度變送器、第一光纖轉(zhuǎn)換器、光纖、第二光纖轉(zhuǎn)換器計算機、壓接銅片、滲碳陶瓷溫度傳感器和及低溫高真空脂。測量用錳銅線的中間部分包覆在銅導(dǎo)冷骨架上的導(dǎo)熱絕緣層上。滲碳陶瓷溫度傳感器直接壓靠在高溫超導(dǎo)帶材的表面，兩端通過焊接直接固定到高溫超導(dǎo)帶材的表面。低溫高真空脂填充在壓接銅片與滲碳陶瓷溫度傳感器和高溫超導(dǎo)帶材之間的縫隙中，輔助固定滲碳陶瓷溫度傳感器并導(dǎo)熱。
【專利說明】-種用于高溫超導(dǎo)帶材的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高溫超導(dǎo)帶材的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 1911年，荷蘭物理學家卡麥林·昂尼斯發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體。超導(dǎo)體具有零電阻、完全 抗磁性和量子隧道效應(yīng)等奇特的物理特性，超導(dǎo)體自從其被發(fā)現(xiàn)一來，超導(dǎo)電性及其應(yīng)用 一直是當代科學技術(shù)中最活躍的前沿研究領(lǐng)域之一，在能源、信息、交通、科學儀器、醫(yī)療技 術(shù)、國防以及重大科學工程等方面均具有重要的應(yīng)用價值。
[0003] 超導(dǎo)電性是1911年由荷蘭物理學家Onnes首先在汞中發(fā)現(xiàn)的。它指超導(dǎo)體在溫度 下降到某一值時，電阻突然消失的現(xiàn)象。這個特征溫度被定義為臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc。自從那 時起，物理學家和材料科學家們在超導(dǎo)電性的實驗和理論研究方面進行了不懈的努力。超 導(dǎo)體具有三種基本特性：零電阻、抗磁性和宏觀量子特性。1986年以前，人們發(fā)現(xiàn)的Tc最 局的超導(dǎo)體是Nb 3Ge，23. 2K。1986年4月Bednorz和Muller發(fā)現(xiàn)了 LaBaCuO超導(dǎo)體，其Tc 超過30K，隨后發(fā)現(xiàn)了 Tc高于90K的YBC0超導(dǎo)體，從而揭開了超導(dǎo)電性研究的新紀元。
[0004] 超導(dǎo)材料是超導(dǎo)技術(shù)得以廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)，超導(dǎo)材料主要分為低溫超導(dǎo)材料（以 NbTi和Nb3Sn為代表）和高溫超導(dǎo)材料（以YBCO、BSCCO、TBCC0等為代表）。幾十年來的 努力使超導(dǎo)材料研究和實用化都取得了很大進展。傳統(tǒng)的低溫超導(dǎo)材料，特別是以NbTi合 金和Nb 3Sn合金為主的低溫超導(dǎo)材料，由于其具有優(yōu)良的機械加工性能及超導(dǎo)電性，從上實 際80年代開始一直處于超導(dǎo)市場的主導(dǎo)地位。一些科研工程項目，如加速器、熱核聚變堆 以及質(zhì)子對撞機等都需要大量的NbTi和Nb 3Sn超導(dǎo)材料；目前，醫(yī)學核磁共振成像的磁體 大都用的是低溫超導(dǎo)材料。但是，由于低溫超導(dǎo)材料只能工作在4. 2K的液氦溫區(qū)，低溫環(huán) 境成為超導(dǎo)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。
[0005] 以YBC0、BSCC0、TBCC0等為代表的高溫超導(dǎo)材料可以工作在液氮溫區(qū)（77K)、甚至 液化天然氣溫區(qū)（113K)，由于氮氣資源的極其豐富以及77K的液氮溫區(qū)比液氦溫度高出73 度，帶來制冷成本的大大降低，使得超導(dǎo)技術(shù)的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用成為可能。目前以BSCC0 高溫超導(dǎo)帶材為代表的第一代高溫超導(dǎo)帶材已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化階段，并開始用于實用化超導(dǎo) 設(shè)備及裝置研發(fā)。以YBC0涂層導(dǎo)體為代表的第二代高溫超導(dǎo)帶材，由于其在高場下載流能 力大大優(yōu)于第一代BSCC0高溫超導(dǎo)帶材，在近年來成為超導(dǎo)材料領(lǐng)域的研究熱點，美國和 曰本相繼開展了大規(guī)模研究計劃，投入了大量的人力物力，同時也取得了很好的研究成果。
[0006] 超導(dǎo)電力技術(shù)是利用超導(dǎo)體的無阻高密度載流能力及超導(dǎo)體的超導(dǎo)態(tài)-正常態(tài) 相變的物理特性發(fā)展起來的應(yīng)用技術(shù)。近二十年來，采用超導(dǎo)電力技術(shù)，已在超導(dǎo)輸電，限 流器，變壓器，儲能，電機等超導(dǎo)電力裝置的研制與示范應(yīng)用方面取得了良好的成績。利用 超導(dǎo)電力技術(shù)，不僅可以明顯改善電能的質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，降低 電壓等級，提高電網(wǎng)的安全性，使超大規(guī)模電網(wǎng)的實現(xiàn)成為可能，而且還可以大大提高單機 容量和電網(wǎng)的輸送容量，并大大降低電網(wǎng)的損耗。不僅如此，通過超導(dǎo)儲能還可以大大改善 可再生能源的電能質(zhì)量，并使其與大電網(wǎng)有效地聯(lián)結(jié)。
[0007] 近年來，我國也在超導(dǎo)電力技術(shù)方面取得了重大進展，在高溫超導(dǎo)限流器方面，先 后研制出10. 5kV/l. 5kA三相改進橋路型、35kV/90MVA飽和鐵芯型和220kV/800A飽和鐵芯 型高溫超導(dǎo)限流器樣機，并掛網(wǎng)試驗運行；在高溫超導(dǎo)變壓器方面，先后研制成功了我國首 臺630kVA、10. 5kV/400V三相變壓器和300kVA、25kV/860V單相變壓器樣機；以及在高溫超 導(dǎo)儲能方面，先后研制出100kJ/25kV、500kJ/150kVA和35kJ/7kW的高溫超導(dǎo)儲能樣機等 等。而以上這些高溫超導(dǎo)電力裝置的核心部件，就是高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)。
[0008] 隨著高溫超導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及第二代高溫超導(dǎo)帶材制備技術(shù)的突破，基于 第二代高溫超導(dǎo)帶材所研發(fā)的高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)正在進入實用化的新階段，并具有廣泛的 應(yīng)用前景。而第二代高溫超導(dǎo)帶材所繞制的高溫超導(dǎo)磁體局部過熱是可能導(dǎo)致高溫超導(dǎo)磁 體失超或者燒毀的關(guān)鍵因素，從而有側(cè)重的對高溫超導(dǎo)磁體內(nèi)部的溫度薄弱點進行監(jiān)控， 對于基于第二代高溫超導(dǎo)帶材所研制的高溫超導(dǎo)磁體來說非常重要。然而，高溫超導(dǎo)磁體 的主要構(gòu)成部分高溫超導(dǎo)帶材一般都處于高電壓、強磁場的環(huán)境下，對于溫度監(jiān)測比較困 難。尤其對于傳導(dǎo)冷卻條件下的高溫超導(dǎo)磁體，不但需要對其進行局部是否過熱的溫度監(jiān) 控，而且監(jiān)控系統(tǒng)的本身要保證不能隨便引入外部熱量，而加劇潛在的過熱點的危險性，因 為針對第二代高溫超導(dǎo)帶材，帶材本身超導(dǎo)層非常薄，單位長度超導(dǎo)帶材體積小，從而熱容 小，失超時溫度上升快，一旦溫度過熱，非常容易燒斷，從而導(dǎo)致整個磁體系統(tǒng)的失超并燒 毀。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出開發(fā)一種用于高電壓、強磁場、低溫 傳導(dǎo)冷卻條件下的高溫超導(dǎo)帶材的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明，能夠更精確和方便地測試 進行在高電壓、強磁場、低溫傳導(dǎo)冷卻條件下的高溫超導(dǎo)磁體內(nèi)部的高溫超導(dǎo)帶材的溫度 測試。
[0010] 本發(fā)明用于高溫超導(dǎo)帶材的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，包括：
[0011] 1)高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)，所述高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)包括：高溫超導(dǎo)帶材和傳導(dǎo)冷卻超 導(dǎo)磁體骨架，所述高溫超導(dǎo)帶材繞制在所述傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體骨架上；
[0012] 2)傳導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng)，所述傳導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng)包括：制冷機冷頭、銅導(dǎo)冷連接盤 和銅導(dǎo)冷骨架。所述制冷機冷頭與所述銅導(dǎo)冷盤連接；所述銅導(dǎo)冷骨架的一端與所述銅導(dǎo) 冷連接盤連接，所述銅導(dǎo)冷骨架用于對所述高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)進行傳導(dǎo)冷卻；
[0013] 3)低溫杜瓦系統(tǒng)，所述低溫杜瓦系統(tǒng)包括：低溫杜瓦和低溫杜瓦蓋板。高溫超導(dǎo) 磁體系統(tǒng)、制冷機冷頭、銅導(dǎo)冷連接盤，以及所述銅導(dǎo)冷骨架置于低溫杜瓦內(nèi)。低溫杜瓦蓋 板覆蓋在低溫杜瓦的開口上，形成真空密封結(jié)構(gòu)；
[0014] 4)溫度測試裝置，所述溫度測試裝置包括安裝在所述高溫超導(dǎo)帶材的表面的滲碳 陶瓷溫度傳感器。在所述高溫超導(dǎo)帶材繞制完畢，并且安裝滲碳陶瓷溫度傳感器后，用環(huán)氧 固化劑對傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體骨架、高溫超導(dǎo)帶材和滲碳陶瓷溫度傳感器進行浸漬固化；
[0015] 測量用錳銅線，所述測量用錳銅線的一端與所述滲碳陶瓷溫度傳感器的引出線通 過焊接而彼此連接；
[0016] 導(dǎo)熱絕緣層，所述導(dǎo)熱絕緣層包覆在所述銅導(dǎo)冷骨架的外周上，所述測量用錳銅 線的中間部分被纏繞在所述導(dǎo)熱絕緣層上；
[0017] 溫度變送器，所述測量用錳銅線的另一端和所述溫度變送器電連接；
[0018] 第一光纖轉(zhuǎn)換器，所述第一光纖轉(zhuǎn)換器通過信號線與所述溫度變送器電連接，所 述第一光纖轉(zhuǎn)換器用于將電信號轉(zhuǎn)化成光信號；
[0019] 光纖，所述光纖的一端與所述第一光纖轉(zhuǎn)換器光連接，所述光纖用于進行光信號 的傳輸；
[0020] 第二光纖轉(zhuǎn)換器，所述光纖的另一端與所述第二光纖轉(zhuǎn)換器光連接，所述第二光 纖轉(zhuǎn)換器用于將光信號再轉(zhuǎn)化為電信號；
[0021] 計算機，所述計算機通過信號線與所述第二光纖轉(zhuǎn)換器電連接，用于對由所述第 二光纖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化過來的電信號進行采集、顯示、分析和處理；
[0022] 壓接銅片，所述壓接銅片的中間部分將所述滲碳陶瓷溫度傳感器直接壓靠在所述 局溫超導(dǎo)帶材的表面，所述壓接銅片的兩端通過焊接被直接固定到所述高溫超導(dǎo)帶材的表 面，用以將所述滲碳陶瓷溫度傳感器緊固在所述高溫超導(dǎo)帶材的表面；
[0023] 低溫高真空脂，所述低溫高真空脂填充在所述壓接銅片與所述滲碳陶瓷溫度傳感 器和所述髙溫超導(dǎo)帶材之間的縫隙中，用于輔助固定所述滲碳陶瓷溫度傳感器并且起到導(dǎo) 熱作用。
[0024] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱絕緣層由環(huán)氧樹脂摻雜氮化鋁粉末的混合物制作。
[0025]優(yōu)選地，所述低溫杜瓦蓋板中密封安裝有真空過渡插頭，所述測量用錳銅線密封 固定到所述真空過渡插頭上，并且通過所述真空過渡插頭和所述溫度變送器電連接。
[0026] 在本發(fā)明中，由于滲碳陶瓷溫度傳感器在6T與4· 5K條件下，溫度測量誤差小于 1%，所以通過設(shè)置滲碳陶瓷溫度傳感器，確保了在強磁場環(huán)境下的溫度監(jiān)測的精確性。通 過設(shè)置壓接銅片，并且填充低溫高真空脂，保證了滲碳陶瓷溫度傳感器能夠緊密貼合在高 溫超導(dǎo)帶材的表面，以確保滲碳陶瓷溫度傳感器和所測試的高溫超導(dǎo)帶材之間的溫度的一 致性，從而可以更直接、精確地對高溫超導(dǎo)磁體內(nèi)部的高溫超導(dǎo)帶材上的溫度進行精準的 測量。通過設(shè)置測量用錳銅線的中間部分以大致螺旋形狀纏繞在導(dǎo)熱絕緣層上。這一方面 相當于設(shè)置了熱沉，所述熱沉即是所述銅導(dǎo)冷骨架和導(dǎo)熱絕緣層的組合，可以促進熱交換， 另一方面可以防止引線受力拉斷。具體而言，對于傳導(dǎo)冷卻高溫超導(dǎo)磁體，不但必須考慮測 量線傳導(dǎo)熱對測量精度的影響，還要盡量減少通過測量線從外部引入的熱量，如果從外部 引入的熱量過大，有可能引起傳導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng)的總體效率下降，使得高溫超導(dǎo)磁體不能 夠被冷卻到預(yù)定溫度，另外還可能對于局部導(dǎo)熱點引發(fā)高溫超導(dǎo)帶材的局部溫升，增加高 溫超導(dǎo)帶材被燒斷的危險，所以，一方面需要使用導(dǎo)熱率低、電阻率高的錳銅線作為測量用 引線，一方面必須要在測量用錳銅線上設(shè)置熱沉，促使測量用錳銅線與熱沉充分進行熱交 換，避f外部熱量的導(dǎo)入，防止測量線傳導(dǎo)熱的影響。熱沉必須置于導(dǎo)冷路徑的上游端，盡 量遠離高溫超導(dǎo)磁體，盡量保證傳導(dǎo)至滲碳陶瓷溫度傳感器上的熱負荷為0,確保了在傳導(dǎo) 冷卻環(huán)境下的溫度監(jiān)測的精確性。用大致螺旋形狀纏繞方式固定在所述導(dǎo)熱絕緣層上，則 增加了測量用錳銅線的安全裕度，可以有效地防止因熱脹冷縮引起的測量線受力拉斷的危 險。通過設(shè)置導(dǎo)熱絕緣層，并且它的材料是由環(huán)氧樹脂摻雜氮化鋁粉末的混合物制作的。 氮化錯粉末是一種熱導(dǎo)率聞、熱膨脹系數(shù)小，電絕緣性能良好的陶瓷材料，用在環(huán)氧樹脂中 摻雜氮化鋁粉末制作的混合物，不但可以有效地將測量用錳銅線上的熱量導(dǎo)出到所述銅導(dǎo) 冷骨架上，還可以有效地對測量用錳銅線和銅導(dǎo)冷骨架之間進行絕緣，以起到高電壓隔離 的作用，測量用錳銅線、高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)處于高電壓端，銅導(dǎo)冷骨架及傳導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng) 所包含的其它部分都處于低電壓端，另外，通過設(shè)置第一光纖轉(zhuǎn)換器、光纖和第二光纖轉(zhuǎn)換 器，實現(xiàn)了電信號與光信號之間的轉(zhuǎn)化，并通過光信號的傳遞，也起到了高電壓隔離的作 用，第一光纖轉(zhuǎn)換器以及上游的溫度變送器部分為高電壓端，第二光纖轉(zhuǎn)換器以及下游的 計算機處于低電壓端，這些結(jié)構(gòu)確保了在高電壓環(huán)境下的溫度監(jiān)測的安全性。
[0027]本發(fā)明適用于高電壓、強磁場、低溫傳導(dǎo)冷卻條件下的高溫超導(dǎo)磁體的溫度測試。 本發(fā)明可以快速、直接、精確的對在高電壓、強磁場、傳導(dǎo)冷卻條件下的高溫超導(dǎo)磁體內(nèi)部 的高溫超導(dǎo)帶材上的溫度進行監(jiān)測，并確保不會因為溫度傳感器的安裝而引入外部熱量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖^是本發(fā)明的一種用于高溫超導(dǎo)帶材的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)的示意 圖，其中顯示出了高電壓、強磁場、低溫傳導(dǎo)冷卻條件下的溫度測試裝置的連接配置情況。 [0029]圖 2是本發(fā)明的溫度傳感器的安裝情況的正視圖，也就是圖1中的高溫超導(dǎo)磁體 系統(tǒng)的放大圖，其中顯示出了溫度傳感器的安裝方式。
[0030]圖3是本發(fā)明的溫度傳感器的安裝情況的側(cè)視圖，其中從側(cè)面顯示出了溫度傳感 器的安裝方式。

【具體實施方式】
[0031] 以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】進一步說明詳細描述本發(fā)明。
[0032] 圖1?圖3所示出為本發(fā)明用于高溫超導(dǎo)帶材的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)。
[0033] 如圖1所示，本發(fā)明在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)包括：
[0034] 1)高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)6,所述高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)6包括：高溫超導(dǎo)帶材1和傳導(dǎo)冷 卻超導(dǎo)磁體骨架2。高溫超導(dǎo)帶材1的溫度是本發(fā)明在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的測試對象。所述 高溫超導(dǎo)帶材1繞制在所述傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體骨架2上，如圖1、圖2所示。
[0035] 2)傳導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng)，所述傳導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng)包括：制冷機冷頭10、銅導(dǎo)冷連接 盤9和銅導(dǎo)冷骨架8。所述制冷機冷頭10與所述銅導(dǎo)冷連接盤9連接。所述銅導(dǎo)冷骨架8 的一端與所述銅導(dǎo)冷連接盤9連接，所述銅導(dǎo)冷骨架8用于對所述高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)6進 行傳導(dǎo)冷卻；
[0036] 3)低溫杜瓦系統(tǒng)，如圖1所示，所述低溫杜瓦系統(tǒng)包括：低溫杜瓦13和低溫杜瓦 蓋板12。所述的高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)6、所述制冷機冷頭10、所述銅導(dǎo)冷連接盤9和所述銅導(dǎo) 冷骨架8置于所述低溫杜瓦13內(nèi)。所述低溫杜瓦蓋板12覆蓋在所述低溫杜瓦13的開口 上，形成真空密封結(jié)構(gòu)，用于保持高溫超導(dǎo)磁體所需冷量；
[0037] 4)溫度測試裝置。
[0038] 所述的溫度測試裝置包括：
[0039] 安裝在所述高溫超導(dǎo)帶材1的表面的滲碳陶瓷溫度傳感器4,在所述高溫超導(dǎo)帶 材1繞制完畢并且安裝所述滲碳陶瓷溫度傳感器4后，用環(huán)氧固化劑3對所述傳導(dǎo)冷卻超 導(dǎo)磁體骨架2、所述高溫超導(dǎo)帶材1和所述滲碳陶瓷溫度傳感器4進行浸漬固化，從而形成 一個整體。圖1是所述碳陶瓷溫度傳感器4的安裝示意圖，具體安裝方式如圖2和圖3所 〇
[0040]測量用錳銅線5,如圖1和圖2所示，所述測量用錳銅線5的一端與所述滲碳陶瓷 溫度傳感器4的引出線通過焊接而彼此連接，所述測量用錳銅線5為4根，即用四引線法與 所述滲碳陶瓷溫度傳感器4連接，并可以選用非雙絞結(jié)構(gòu)或雙絞結(jié)構(gòu)，建議選用雙絞結(jié)構(gòu) 來降低信號的干擾。
[0041] 導(dǎo)熱絕緣層7,如圖1所示，所述導(dǎo)熱絕緣層7被包覆在所述銅導(dǎo)冷骨架8的外周 上，所述測量用錳銅線5的中間部分被纏繞在所述導(dǎo)熱絕緣層7上。所述導(dǎo)熱絕緣層7是 導(dǎo)熱性能非常好的絕緣層，所述測量用錳銅線5的中間部分以大致螺旋形狀纏繞在所述導(dǎo) 熱絕緣層7上；
[0042] 溫度變送器14,所述測量用錳銅線5的另一端和所述溫度變送器14電連接。在實 際使用中所述溫度變送器14由電池供電或者用隔離電源供電，并可以用加屏蔽室的方法， 以保證強磁場條件下測試數(shù)據(jù)的精確性；
[0043]第一光纖轉(zhuǎn)換器is，所述第一光纖轉(zhuǎn)換器IS通過信號線與所述溫度變送器Η電 連接。所述第一光纖轉(zhuǎn)換器15用于將電信號轉(zhuǎn)化成光信號。在實際使用中所述第一光纖 轉(zhuǎn)化器15由電池供電或者用隔離電源供電，并可以用加屏蔽室的方法，以保證強磁場條件 下測試數(shù)據(jù)的精確性；
[0044]光纖16,所述光纖16的一端與所述第一光纖轉(zhuǎn)換器15光連接，所述光纖16用于 進行光信號的傳輸；
[0045]第二光纖轉(zhuǎn)換器I7,所述光纖ie的另一端與所述第二光纖轉(zhuǎn)換器17光連接。所 述第二光纖轉(zhuǎn)換器π用于將光信號再轉(zhuǎn)化為電信號。第一光纖轉(zhuǎn)換器15、光纖16、第二光 纖轉(zhuǎn)換器17實現(xiàn)了光信號的傳遞，通過光信號的傳遞則起到了高電壓隔離的作用，并且由 于光纖傳輸距離能達幾十公里，則通過光纖傳輸可以將第二光纖轉(zhuǎn)換器 17及下游設(shè)備放 置于遠離被測信號的地方；
[0046]計算機I8,所述計算機I8通過信號線與所述第二光纖轉(zhuǎn)換器17電連接，用于對由 所述第二光纖轉(zhuǎn)換器17轉(zhuǎn)化過來的電信號進行采集、顯示、分析和處理；
[0047] 壓接銅片19,如圖2和圖3所示，所述壓接銅片19的中間部分將所述滲碳陶瓷溫 度傳感器4直接壓靠在所述高溫超導(dǎo)帶材1的表面，所述壓接銅片19的兩端通過焊接被直 接固定到所述高溫超導(dǎo)帶材1的表面，用以將所述滲碳陶瓷溫度傳感器4緊固在所述高溫 超導(dǎo)帶材1的表面；
[0048] 低溫高真空脂2〇,如圖3所示，所述低溫高真空脂2〇填充在所述壓接銅片19與所 述滲碳陶瓷溫度傳感器4和所述髙溫超導(dǎo)帶材1之間的縫隙中，用于輔助固定所述滲碳陶 瓷溫度傳感器4并且起到導(dǎo)熱作用。
[0049]本發(fā)明設(shè)置了壓接銅片I9,并且填充了低溫高真空脂2〇,是為了保證使?jié)B碳陶瓷 溫度傳感器4緊密貼合在高溫超導(dǎo)帶材1的表面，以確保滲碳陶瓷溫度傳感器4和所測試 的高溫超導(dǎo)帶材1之間的溫度的一致性，從而可以直接、精確地對高溫超導(dǎo)帶材1上的溫度 進行精準的測量。
[0050]所述測量用錳銅線5的中間部分可以以大致螺旋形狀纏繞在所述導(dǎo)熱絕緣層7 上。這一方面相當于設(shè)置了熱沉，所述熱沉即是所述銅導(dǎo)冷骨架8和導(dǎo)熱絕緣層7的組合， 可以促進熱交換，另一方面可以防止引線受力拉斷。具體而言，對于傳導(dǎo)冷卻高溫超導(dǎo)磁 體，不但必須考慮測量線傳導(dǎo)熱對測量精度的影響，還要盡量減少通過測量線從外部引入 的熱量，如果從外部引入的熱量過大，有可能引起傳導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng)的總體效率下降，使得 高溫超導(dǎo)磁體不能夠被冷卻到預(yù)定溫度，另外還可能對于局部導(dǎo)熱點引發(fā)高溫超導(dǎo)帶材的 局部溫升，增加高溫超導(dǎo)帶材被燒斷的危險，所以，一方面需要使用導(dǎo)熱率低、電阻率高的 錳銅線作為測量用引線，一方面必須要在測量用錳銅線5上設(shè)置熱沉，促使測量用錳銅線5 與熱沉充分進行熱交換，避免外部熱量的導(dǎo)入，防止測量線傳導(dǎo)熱的影響。熱沉必須置于導(dǎo) 冷路徑的上游端，盡量遠離高溫超導(dǎo)磁體，盡量保證傳導(dǎo)至滲碳陶瓷溫度傳感器4上的熱 負荷為0。用大致螺旋形狀纏繞方式固定在所述導(dǎo)熱絕緣層7上，則增加了測量用錳銅線5 的安全裕度，可以有效地防止因熱脹冷縮引起的測量線受力拉斷的危險。所述的"大致螺旋 形狀"是指測量用錳銅線5的延伸路徑可以是嚴格的螺旋形狀，也可以是稍微偏離嚴格的螺 旋形狀，只要滿足測量用錳銅線5不彼此重疊且纏繞在導(dǎo)熱絕緣層7上，并從導(dǎo)熱絕緣層7 的一端附近延伸到另外一端附近即可。
[0051] 進一步，所述導(dǎo)熱絕緣層7可以由環(huán)氧樹脂摻雜氮化鋁粉末的混合物制作。氮化 鋁粉末是一種熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)小，電絕緣性能良好的陶瓷材料，用在環(huán)氧樹脂中摻雜 氮化鋁粉末制作的混合物，不但可以有效地將測量用錳銅線5上的熱量導(dǎo)出到所述銅導(dǎo)冷 骨架8上，還可以有效地對測量用錳銅線5和銅導(dǎo)冷骨架8之間進行絕緣，以起到高電壓隔 離的作用。所述的測量用錳銅線5、高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)6處于高電壓端，銅導(dǎo)冷骨架8及傳 導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng)所包含的其它部分都處于低電壓端。
[0052] 如圖1所示，所述低溫杜瓦蓋板12中密封安裝有真空過渡插頭11，所述測量用錳 銅線5密封固定到所述真空過渡插頭11上，并且通過所述真空過渡插頭11和所述溫度變 送器14電連接。所述溫度變送器14與真空過渡插頭11電連接，本發(fā)明的溫度測試可以通 過四引線法進行。即，在本發(fā)明中，所述測量用錳銅線5的一端與所述滲碳陶瓷溫度傳感器 4的引出線焊接到一起；進而所述測量用錳銅線5的接下來的中間部分被纏繞在所述導(dǎo)熱 絕緣層7上，所述導(dǎo)熱絕緣層7被包覆在所述銅導(dǎo)冷骨架8的外周上；然后，所述測量用錳 銅線 5密封固定到所述真空過渡插頭11，此處密封固定方法是焊接或者環(huán)氧浸漬固定，所 述真空過渡插頭11密封安裝在所述低溫杜瓦蓋板12中；之后，所述測量用錳銅線5的另一 端和所述溫度變送器14電連接，所述高溫超導(dǎo)帶材1、傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體骨架2、滲碳陶瓷 溫度傳感器4、壓接銅片19、低溫高真空脂20、所述制冷機冷頭10、所述銅導(dǎo)冷連接盤9、導(dǎo) 熱絕緣層7以及所述銅導(dǎo)冷骨架8容納在低溫杜瓦13內(nèi)，而溫度變送器14、第一光纖轉(zhuǎn)換 器15、光纖 16、第二光纖轉(zhuǎn)換器17、計算機18則位于低溫杜瓦13之外。
[0053]低溫高真空脂是本領(lǐng)域內(nèi)的已知術(shù)語，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解其含義，它 能將制冷系統(tǒng)的冷量快速傳遞給超導(dǎo)磁體、低溫恒溫器、溫度傳感器或其它需要快速獲得 低溫的系統(tǒng)，并且能夠起到固定作用。
[0054] 本發(fā)明中的環(huán)氧固化劑3由環(huán)氧樹脂構(gòu)成。
[W55] 低溫杜瓦是本領(lǐng)域內(nèi)的已知術(shù)語，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解其含義，它是用 于維持低溫的一種本領(lǐng)域內(nèi)的已知的容器。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于高溫超導(dǎo)帶材的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，包括： 1) 高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)（6)，所述高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)（6)包括：高溫超導(dǎo)帶材⑴和傳導(dǎo) 冷卻超導(dǎo)磁體骨架（2);所述高溫超導(dǎo)帶材（1)繞制在所述傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體骨架（2)上； 2) 傳導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng)，所述傳導(dǎo)冷卻制冷系統(tǒng)包括：制冷機冷頭（1〇)、銅導(dǎo)冷連接盤 (9)和銅導(dǎo)冷骨架（8);所述制冷機冷頭（10)與所述銅導(dǎo)冷連接盤（9)連接；所述銅導(dǎo)冷骨 架（8)的一端與所述銅導(dǎo)冷連接盤（9)連接，所述銅導(dǎo)冷骨架（8)用于對所述高溫超導(dǎo)磁 體系統(tǒng)（6)進行傳導(dǎo)冷卻； 3) 低溫杜瓦系統(tǒng)，所述低溫杜瓦系統(tǒng)包括低溫杜瓦（13)和低溫杜瓦蓋板（12);所述的 高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)（6)、制冷機冷頭（10)、銅導(dǎo)冷連接盤（9)和銅導(dǎo)冷骨架（8)置于所述的 低溫杜瓦（13)內(nèi)；所述的低溫杜瓦蓋板（12)覆蓋在所述低溫杜瓦（13)的開口上，形成真 空密封結(jié)構(gòu)； 4) 溫度測試裝置， 其特征在于， 所述溫度測試裝置包括： 安裝在所述髙溫超導(dǎo)帶材（1)的表面的滲碳陶瓷溫度傳感器（4)，在所述高溫超導(dǎo)帶 材（1)繞制完畢并且所述滲碳陶瓷溫度傳感器（4)安裝后，用環(huán)氧固化劑（3)對所述傳導(dǎo) 冷卻超導(dǎo)磁體骨架（2)、所述高溫超導(dǎo)帶材（1)和所述滲碳陶瓷溫度傳感器（4)進行浸漬固 化； 測量用錳銅線（5)，所述測量用錳銅線（5)的一端與所述滲碳陶瓷溫度傳感器（4)的引 出線通過焊接而彼此連接； 導(dǎo)熱絕緣層（7)，所述導(dǎo)熱絕緣層（7)被包覆在所述銅導(dǎo)冷骨架（8)的外周上，所述測 量用錳銅線（5)的中間部分被大致螺旋形狀地纏繞在所述導(dǎo)熱絕緣層（7)上； 溫度變送器（14)，所述測量用錳銅線（5)的另一端和所述溫度變送器（14)電連接； 第一光纖轉(zhuǎn)換器（15)，所述第一光纖轉(zhuǎn)換器（15)通過信號線與所述溫度變送器（14) 電連接,所述第一光纖轉(zhuǎn)換器（15)用于將電信號轉(zhuǎn)化成光信號； 光纖（16)，所述光纖（16)的一端與所述第一光纖轉(zhuǎn)換器（15)光連接，所述光纖（16) 用于進行光信號的傳輸； 第二光纖轉(zhuǎn)換器（17)，所述光纖（16)的另一端與所述第二光纖轉(zhuǎn)換器（17)光連接，所 述第二光纖轉(zhuǎn)換器（17)用于將光信號再轉(zhuǎn)化為電信號； 計算機（1S)，所述計算機（18)通過信號線與所述第二光纖轉(zhuǎn)換器（17)電連接，用于對 由所述第二光纖轉(zhuǎn)換器（17)轉(zhuǎn)化過來的電信號進行采集、顯示、分析和處理； 壓接銅片（19)，所述壓接銅片（I9)的中間部分將所述滲碳陶瓷溫度傳感器（4)直接 壓靠在所述高溫超導(dǎo)帶材（1)的表面，所述壓接銅片（I9)的兩端通過焊接直接固定在所述 高溫超導(dǎo)帶材（1)的表面，用以將所述滲碳陶瓷溫度傳感器（4)緊固在所述高溫超導(dǎo)帶材 ⑴的表面； 低溫高真空脂（2〇)，所述低溫高真空脂（2〇)填充在所述壓接銅片（19)與所述滲碳陶 瓷溫度傳感器（4)和所述高溫超導(dǎo)帶材（1)之間的縫隙中，用于輔助固定所述滲碳陶瓷溫 度傳感器（4)，并且起導(dǎo)熱作用。
2·根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫超導(dǎo)帶材的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 導(dǎo)熱絕緣層（7)由環(huán)氧樹脂摻雜氮化錯粉末的混合物制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于高溫超導(dǎo)帶材的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所 述低溫杜瓦蓋板（I2)中密封安裝有真空過渡插頭（11)，所述測量用錳銅線（5)與所述真空 過渡插頭（11)密封固定，并通過所述真空過渡插頭（11)和所述溫度變送器（14)電連接。
【文檔編號】G01K7/32GK104215355SQ201410447316
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】許熙, 馬韜, 李俠, 郭文勇, 牛帥, 張京業(yè), 王玉平, 戴少濤 申請人:中國科學院電工研究所, 中國西電電氣股份有限公司