Устройство для измерения зависимости критического тока образцов технического сверхпроводника от внешнего магнитного поля
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ КРИТИЧЕСКОГО ТОКА ОБРАЗЦОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СВЕРХПРОВОДНИКА ОТ ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее сверхпроводящий магнит, подключенный к выходу источника питания и образующий первичную обмотку сверх .проводящего трансформатора, вторичная обмотка которого связана с исследуемым сверхпроводящим образцом и расположена в магнитном поле сверхпроводящего магнита, двухкоординатный самописец, один из входов которого подключен к выводам шунта в цепи питания сверхпроводящего магнита , a другой вход - к выходу блока измерения тока во вторичной обмотке сверхпроводящего трансформатора, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения, в него введены блок сравнения и источник эталонного напряжения, причем один из входов блока сравнения подключен к выходу источника эталонного напряжения, другой вход - к измерительному участку последуемого сверхпроводящего образца, a выход к цепи управления источника питания.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН.,Я0„„107?4 (51)4 G 01 R 9 00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ719
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
CO 3
«Ь»
Cb
С5 (21) 3355826/18-21 (22) 22.10.81 (46) 23 ° 12.86. Бюл. Р 47 (72) М.Н. Апалихин, В.Ф. Куршецов и Л.С. Ширшов (53) 621.317.7:537.312.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 915016, кл. С 01 R 19/00, 1980..
Сотников Г.В. Бесконтактный метод измерения критических токов технических сверхпроводников. Препринт
ИАЭ-3260/1О, М., 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 3АВИСИМОСТИ КРИТИЧЕСКОГО ТОКА ОБРАЗЦОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СВЕРХПРОВОДНИКА ОТ
ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее сверхпроводящий магнит, подключенный к выходу источника питания и образующий первичную обмотку сверх,проводящего трансформатора, вторичная обмотка которого связана с исследуемым сверхгроводящим образцом и расположена в магнитном поле сверхпроводящего магнита, двухкоординатный самописец, один из входов которого подключен к выводам шунта в цепи питания сверхпроводящего магнита, а другой вход - к выходу блока измерения тока во вторичной обмотке сверхпроводящего трансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок сравнения и источник эталонного напряжения, причем один из входов блока сравненияподключен к выходу источника эталон- 3 ного напряжения, другой вход — к измерительному участку последуемого сверхпроводящего образца, а выход к цепи управления источника питания.
10774бб ной обмотке сверхпроводящего трансформатора.
Недостаток известного устройства заключается в низкой точности измерения, обусловленной переходом исследуемого сверхпроводящего образца в нормальное состояние и, как следствие, ростом температуры.
Цель изобретения - повышение точности измерительного устройства.
Поставленная цель .достигается тем, что в устройство для измерения зависимости критического тока образцов технического сверхпроводника от внешнего магнитного поля, содержащее сверхпроводящий магнит, подключенный к .выходу источника питания и образующий первичную обмотку сверхпро- . водящего трансформатора, вторичная обмотка которого связана с исследуемым сверхпроводящим образцом и расположена в магнитном поле сверхпроводящего магнита, двухкоординатный самописец, один из входов которого подключен к выводам шунта в цепи питания сверхпроводящего магнита, а другой вход — к выходу блбка измерения тока во вторичной обмотке сверх.у проводящего трансформатора, введены блок сравнения и источник эталонного напряжения, причем один из входов блока сравнения подключен к выходу источника эталонного напряжения, другой вход — к измерительному участку исследуемого сверхпроводящего образца, а выход — к цепи управления источника питания.
На фиг. 1 представлена функцио" нальная схема предложенного устройства для измерения зависимости критического тока образцов технического сверхцроводника от внешнего магнитного поля; на фиг. 2 — временные диаграммы первичного 3, и вторичного
3 токов сверхпроводящего трансформ матора, а также индукции В 1 в месте расположения измерительного участка исследуемого сверхпроводящего образца для двух скоростей ввода тока
3 в сверхнроводящий магнит
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при исследова>нии токонесущей способности сверхпро. водящих сильноточньгх кабелей. 5
Известно устройство для непрерывной записи зависимости критического тока образцов технического сверхпро" водника от внешнего магнитного поля, содержащее сверхпроводящий магнит, подключенный к выходу первого из источников питания, сверхпроводящнй трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выходом второго источника питания, а вторичная обмотка связана с исследуемым сверхпроводящим образцом и расположена в магнитном поле сверхпроводящего магнита, блок сравнения, один иэ входов которого подключен к выходу задатчика кода, другой вход через аналого-цифровой преобразователь и . усилитель — к потенциальным выводам исследуемого сверхпроводящего образца, а выход — к входу управления второго источника питания, двухкоординатный самописец, один из входов которого соединен с выводами шунта в цепи питания сверхпроводящего магнита, а другой вход через инвертор— с индукционной катушкой, включенной в петле вывода вторичной обмотки сверхпроводящего трансформатора.
Недостаток известного устройства определяется необходимостью использо- 35 вания одновременно двух источников стабилизированного тока — для питания сверхпроводящего магнита и первичной обмотки сверхпроводящего трансформатора. 40
Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения зависимости критического тока образцов технического сверхпроводника от внешнего магнитного поля, содержащее сверхпроводящий магнит, подключенный к выходу источника питания и образующий первичную обмотку сверхпроводящего трансформатора, вторичная обмотка которого связана с исследуемым сверхпроводящим образцом и расположена в магнитном поле сверхпроводящего магнита, двухкоординатный самописец, один из,входов которого подключен к выводам шунта в цепи питания .сверхпроводящего магйита, а другой вход — к выходу блока измерения тока во вторич= 5,8 A/c — кривая I u .dЗ, d3
dt
= 3 А/с — кривая II
;г
В состав устройства входит сверхпроводящий магнит 1, образующий пер1077466 вичную обмотку сверхпроводящего трансформатора, вторичная обмотка
2 которого связана с исследуемым сверхпроводящим образцом 3, имеющим форму шпильки. Питание сверхпроводящего магнита 1 осуществляется от источника 4 питания. (стабилиэированного источника тока), э выходную цепь которого включен шунт 5. В петле вывода вторичной обмотки 2 установ- 10 лена индукционная катушка 6, соединенная с интегратором 7. Регистрация искомой зависимости производится двухкоординатным самописцем 8, один из входов которого подключен к выво- 15 дам шунта 5, а другой вход — к выходу интегратора 7. Узел автоматичес. кого регулирования тока в сверхпроводящем магните 1 включает в себя блок 9 сравнения, один из входов ко- 20 торого соединен с выходом источника
10 эталонного напряжения, другой вход — с измерительным участком
11 исследуемого сверхпроводящего образца 3, а выход через согласующий источник 12 опорного напряжения - с входом управления источника 4 питания. Устройство содержит также нагреватель 13, подключенный к источ,нику 14 нагревающего тока. Функциональные блоки, работающие при низкой температуре, заключены в криостат 15, заполненный жидким гелием.
Работа устройства происходит сле- дующим образом. 35
Исходя из длины измерительного участка 11 исследуемого сверхпроводя, щего образца 5 источником 10 эталон- 40 ного напряжения задается напряжение, соответствующее такой напряженности электрического поля в образце 3, при которой будет регистрироваться величина критического тока 3 . Блок 9 сравнения выдает команду на ввод тока от источника 4 в сверхпроводя1 щий магнит 2 с заданной скоростью
d3 — При нарастании тока 3 во втоdt
1 ричной обмотке 2 наводится ЭДС, рав- 50 ная — N d, где М вЂ” коэффициент взаимнои индуктивности обмоток. Во вторичном контуре индуцируется ток при этом токи в обмотках связаны условием 55
d3i Ц, N Б 1Ю + R3ii, Iree L — индуктивность вторичного
2 контура, R — - сопротивление спаев сверхпроводящего образца 3 с выводом вторичной обмотки 2.
Блок 9 сравнения через источник
12 опорного напряжения выдает сигнал источнику питания 4 для остановки ввода тока в сверхпроводящий магнит 1. При 3 const из-за конечного значения R ток начинает уменьшаться, и когда его величина становится меньше значения 3, блок
9 сравнения выдает команду на ввод тока 3 в сверхпроводящий магнит 1.
Далее процесс повторяется. В данном случае имеет место система автоматического регулирования релейного типа, причем блок 9 сравнения выполняет функции реле, а источник 12 опорного напряжения играет роль интегратора. В процессе работы устройства происходит рост магнитного поля да максимальной величины, а значение тока в образце 3-поддерживается равным критическому. Двухкоординатным самописцем 8 осуществляется запись кривой 3, (В) непосредственно в координатах 3, и В. Устройство позволяет вести запись зависимости
3,(В), соответствующей выбранному значению электрического поля в образце 3. Для записи зависимости
Э (В) по критериям сопротивления или мощности достаточно поделить или умножить соответствующей электронной схемой напряжение U с измерительного участка 11 образца 3 на выходное напряжение интегратора 7, которое пропорционально текущему значению тока в образце 3. На вход блока 9 сравнения в этом случае подается преобразованный сигнал, пропорциоU нальный — или U J соответственс но при записи, (В) по критерию со противления или мощности. Для записи вольт-амперных характеристик образца 3 необходимо измерительный участок 11 подключить к одному иэ входов двухкоординатного самописца
8, а другой вход последнего соединить с выходом интегратора 7.
Работа устройства наглядно иллюст» рируется кривыми, приведенными на фиг. 2, а б..
При вводе тока 7„ в сверхпроводящий магнит 1 в месте расположения измерительного участка 11 образца
3 создается магнитное поле В, а
107746б нитном поле до 8Т при помощи одйого стабилизированного источнйка тока с максимальным рабочим током 200 А.
Устройство предназначено для работы
5 в стандартном гелиевом криостате и обеспечивает проведение испытаний сильноточных образцов без использования массивных токовводов, что приводит к экономии жидкого гелия. Исследуемый сверхпроводящий образец 3 располагается на сменном штоке, что позволяет производить .его быструю замену.
d3, — — ° IIpH J1 сопзй ток
R dt вторичного контура 3 уменьшается иэ-за конечного значения R. В момент времени t включается нагреватель 13 для уменьшения остаточных токов
Предложенное устройство позволяет производить автоматическую запись зависимости критического тока образцов технического сверхпроводника от внешнего магнитного поля при за-, данном значении напряженности электрического поля в образце. Устройство позволяет провести изучение токонесущей способности сильноточных верхпроводников до тока 10 кА в магво вторичной обмотке 2 индуцируется
/ ток . . В начальный момент времени при t R 2 тет пропорционально первичному 3,, а при t стремится к значению Поскольку система автоматического регулирования изменяет токи в сверхпроводящем магните 1 и сверхпроводящем образце 3 таким образом, что про-. изводится непрерывная запись зависимости (В) без перехода образца 3 в нормальное состояние, общая точность измерения указанной зависимости оказывается повышенной. uz. 1077466 l2,/4 8or Текр ед M. Ходаиич Редактор И. Грузова Корректор С. lHezMap, Заказ 6979/3 Тирам 728 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ултород, ул. Проектная, 4 0 10 20 20 Ю N бР 7У И И 100 И7 120 1И AC Фиг.Z
