本發(fā)明屬于超導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于密繞型超導(dǎo)線圈降溫過程中線圈整體溫度測量的方法。

背景技術(shù)：

超導(dǎo)技術(shù)作為21世紀(jì)新興技術(shù)，已經(jīng)廣泛運用與國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)實驗、國防軍工等眾多領(lǐng)域，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模也越來越大。

超導(dǎo)是指某些物質(zhì)在一定溫度條件下電阻降溫零的性質(zhì)，因此超導(dǎo)線圈工作在極低的溫度下。超導(dǎo)線圈作為超導(dǎo)磁體的核心部件，一直備受關(guān)注，其安全穩(wěn)定性也是研究的重點。在超導(dǎo)線圈制造完成后，一般都需對其先進(jìn)行低溫下電性能測試后，再進(jìn)行超導(dǎo)磁體的組裝調(diào)試。在實際工程中，對超導(dǎo)線圈的冷卻主要由兩種方式，一種為干冷式，即通過制冷劑直接進(jìn)行冷卻超導(dǎo)線圈，第二種為浸泡式，即將超導(dǎo)線圈完全浸泡在液氦中進(jìn)行冷卻。無論采用何種冷卻方式，其目的都是將超導(dǎo)線圈冷卻至所需溫度，滿足其超導(dǎo)態(tài)的需求。

超導(dǎo)磁體造價昂貴，在使用之前需對其進(jìn)行測試。超導(dǎo)線圈運行在極低的溫度下進(jìn)行降溫過程中，溫度過快，則容易對線圈造成損傷；降溫過慢，將帶來額外不必要的經(jīng)濟(jì)和時間浪費，因此在線圈降溫過程中，需對線圈整體溫度進(jìn)行檢測。

常用的測量線圈溫度的方法為通過進(jìn)出口溫度來間接反映線圈槽內(nèi)的大概溫度，或通過在線圈表面布置溫度傳感器的方法對線圈溫度進(jìn)行測量。此類方法都只能大概測量線圈溫度，不能全面的測量線圈的整體溫度，對于降溫過程的控制來說并不直接有效。

對于密繞型超導(dǎo)線圈，其為多層多匝結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)緊密，圖1為線圈截面示意圖。線圈內(nèi)部緊密，無法布置溫度傳感器對線圈溫度進(jìn)行測量。鑒于此，需要設(shè)計一種專門的線圈整體溫度檢測方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對超導(dǎo)線圈測試時降溫過程中線圈溫度測量的需求，本發(fā)明提出了一種用于密繞型超導(dǎo)線圈整體溫度測量的方法，主要通過實時測量線圈整體電阻，再通過線圈電阻與溫度之間的關(guān)系計算線圈的整體溫度，該方法不僅可以避免密繞型線圈中無法布置溫度計的難題，同時也避免了因溫度測量不均而無法確定線圈是否整體達(dá)到運行所需溫度的困難，具有重要的工程實際意義。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種用于密繞型超導(dǎo)線圈降溫過程中線圈溫度測量的方法，該方法包括下述步驟：

(1)理論計算超導(dǎo)線圈整體電阻與溫度直接的關(guān)系，得出r-t關(guān)系式；

(2)線圈降溫過程中每隔30分鐘通過測量裝置對線圈電阻進(jìn)行測量一次；

(3)將線圈的測量電阻與r-t關(guān)系式進(jìn)行對比，計算線圈的實時溫度；

(4)將線圈的整體溫度反饋給低溫系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)降溫方案；

(5)實時擬合線圈溫度和電阻的關(guān)系式，觀測線圈降溫曲線。

所述測量裝置包括通過超導(dǎo)線繞制而成、且位于低溫環(huán)境區(qū)域內(nèi)的超導(dǎo)線圈；超導(dǎo)線兩端頭處引出分別與電流引線的低溫超導(dǎo)段進(jìn)行焊接，電流引線位于低溫環(huán)境區(qū)域內(nèi)；兩個電流引線再通過導(dǎo)線與供電電源正負(fù)連接；超導(dǎo)線兩端頭處分別引出兩根測量線，四根測量線分別接入測電阻設(shè)備，測電阻設(shè)備位于低溫環(huán)境區(qū)域外。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出通過測量超導(dǎo)線圈電阻的方式對線圈溫度進(jìn)行整體測量，通過在電流引線的端頭處測量線圈的電阻值，再根據(jù)溫度與電阻之間的關(guān)系式，計算線圈的實時溫度，從而測量線圈整體的溫度，實現(xiàn)對線圈溫度的實時測量。

附圖說明

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為密繞型超導(dǎo)線圈截面示意圖；

圖2為本發(fā)明線圈整體溫度測量示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種用于密繞型超導(dǎo)線圈降溫過程中線圈溫度測量的裝置，如圖2所示，包括通過超導(dǎo)線3繞制而成，且位于低溫環(huán)境區(qū)域2內(nèi)的超導(dǎo)線圈1；

超導(dǎo)線3兩端頭處引出分別與電流引線4的低溫超導(dǎo)段進(jìn)行焊接，電流引線4位于低溫環(huán)境區(qū)域2內(nèi)；兩個電流引線4再通過導(dǎo)線5與供電電源6正負(fù)連接；

超導(dǎo)線3兩端頭處分別引出兩根測量線8，四根測量線8分別接入測電阻設(shè)備7，測電阻設(shè)備7是由keithley2400恒流源和keithley2182a的納伏表組成，通過四線法測電阻可避免引線電阻對整體測量的影響，恒流源、納伏表分別是用來測電流和電壓，測電阻設(shè)備7位于低溫環(huán)境區(qū)域2外；

一種用于密繞型超導(dǎo)線圈降溫過程中線圈溫度測量的方法，該方法包括下述步驟：

(1)理論計算超導(dǎo)線圈整體電阻與溫度直接的關(guān)系，得出r-t關(guān)系式：

r＝at²+bt+c，其中，a、b、c為已知系數(shù)；

(2)線圈降溫過程中每隔30分鐘對線圈電阻進(jìn)行測量一次；

(3)將線圈的測量電阻與r-t關(guān)系式進(jìn)行對比，計算線圈的實時溫度；

(4)將線圈的整體溫度反饋給低溫系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)降溫方案。

(5)實時擬合線圈溫度和電阻的關(guān)系式，觀測線圈降溫曲線。

(6)線圈降溫達(dá)到需求溫度后，此裝置可用于檢測線圈失超狀況下線圈的整體溫度上升情況。

本發(fā)明具有下述功能特點：

(1)測量線布置在電流引線與超導(dǎo)線圈連接處，并采用四引線法測量線圈電阻，避免了誤差信號對線圈電阻測量的干擾。

(2)隨著溫度的降低，超導(dǎo)線圈的電阻值不斷下降。

(3)超導(dǎo)線圈降溫過程對線圈降溫速率有嚴(yán)格的要求，可通過測量線圈整體溫度值反饋降溫系統(tǒng)，實時調(diào)節(jié)降溫速率；

(4)本發(fā)明可對線圈整體溫度進(jìn)行測量，避免了單點測量溫度的不準(zhǔn)確性；

(5)整個測量裝置在常溫環(huán)境中，可實時測量線圈溫度，避免了復(fù)雜環(huán)境對測量的要求。

以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于密繞型超導(dǎo)線圈降溫過程中線圈溫度測量的方法，該方法包括下述步驟：理論計算超導(dǎo)線圈整體電阻與溫度直接的關(guān)系，得出R?T關(guān)系式；線圈降溫過程中每隔30分鐘通過測量裝置對線圈電阻進(jìn)行測量一次；將線圈的測量電阻與R?T關(guān)系式進(jìn)行對比，計算線圈的實時溫度；將線圈的整體溫度反饋給低溫系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)降溫方案；實時擬合線圈溫度和電阻的關(guān)系式，觀測線圈降溫曲線。本發(fā)明提出通過測量超導(dǎo)線圈電阻的方式對線圈溫度進(jìn)行整體測量，通過在電流引線的端頭處測量線圈的電阻值，再根據(jù)溫度與電阻之間的關(guān)系式，計算線圈的實時溫度，從而測量線圈整體的溫度，實現(xiàn)對線圈溫度的實時測量。

技術(shù)研發(fā)人員：鄒春龍;劉旭峰;杜雙松;胡銳;丁開忠;吳振林;陳永華;楊慶喜;宋云濤;陳根
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥中科離子醫(yī)學(xué)技術(shù)裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.26
技術(shù)公布日：2017.08.22