一种高温超导实验测试仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测量装置，尤其涉及一种高温超导实验测试仪。
【背景技术】
[0002]在1987年发现临界温度高于液氮温区(77K)的高温超导体钇钡铜氧(YBa2CU307)之后，人们又发现用这种新型材料制备的块状超导体能够使永磁体稳定地悬浮(levitat1n)于其上。通过研究发现，高温超导磁悬浮现象产生的原因是块状超导体的宏观电流与外磁场的相互作用。超导体内宏观电流的产生则是因为其所在的外磁场发生了变化，因此，这种宏观电流是一种涡流。由于这类高温超导体内存在各种缺陷，可以对穿过其中的磁力线产生钉扎作用。因此，当超导体与永磁体间发生相对运动时，超导体内可以感应出较大的电流，从而产生较大的洛伦兹力(Lorentz force)阻止相对运动，使其相对位置保持不变，实现稳定的悬浮。
[0003]超导体稳定悬浮在永磁体之上，受到了垂直方向上的作用力，即悬浮力。当超导体相对永磁体进行水平移动时，会受到水平方向作用力，即导向力。为实现对超导体与永磁体之间的悬浮力、导向力进行测量和处理，需要一个高温超导相关参数测量平台。目前高温超导测量仪的研制在国外尚未有产品报道，国内西南交通大学超导技术研究所开发了一套高温超导磁悬浮车测试系统。
[0004]以西南交通大学超导技术研究所高温超导磁悬浮车测试系统的实现方案采用的系统配置为工控机，电机控制卡，数据采集卡，伺服电机，电动缸。这种方案，配置先进，采用伺服系统，控制为一个闭环系统，精度较高，但造价高，适合超导悬浮车系统测试。其测量方法:高温超导磁悬浮测试系统是把力传感器跟超导块材安装在一起。
[0005]此高温超导磁悬浮车测试系统由于其功耗大、造价高、体积大，其造价大约50多万元，不适合于大学、中学新型物理教学实验(高温超导现象实验)。其测量方法，系统安装复杂，摩擦力难以消除，从而影响了测量结果。存在不足有:1)超导体所受导向力是通过中间水平连接杆传递给传感器的，存在设计上的水平一致性和摩擦力问题，处理起来比较麻烦。2)由于导向力传感器安装位置所限，无法同时测试导向力和悬浮力。
【实用新型内容】
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种低成本、测量准确并且适合大学、中学开展新型物理实验(高温超导现象实验)教学的高温超导实验测试仪，所述高温超导实验测试仪能很好的测试出永磁铁与超导状态下的超导块材相互作用所产生的悬浮力和竖直位移，导向力和水平位移之间的关系。
[0007]本实用新型的技术方案如下:一种高温超导实验测试仪，包括
[0008]微机控制与显示部分，所述微机控制与显示部分包括显示器和主机，所述主机集成数据采集卡；运动控制部分，所述运动控制部分包括电机控制器、第一驱动器和第二驱动器；所述电机控制器输入端与所述主机电性连接，所述电机控制器输出端与所述第一驱动器和所述第二驱动器电性连接；机械结构部分，所述机械结构部分包括光学平台、支架、电动缸、步进电机、平移台、第一传感器、第二传感器、永磁铁、液氨容器、超导块材；所述支架固定于所述光学平台上，所述平移台水平放置于所述光学平台，所述永磁铁放置于所述平移台上，并通过第一传感器与所述平移台连接，所述平移台与所述步进电机连接；所述电动缸竖直固定于所述支架上，所述超导块材置于所述液氨容器中，所述第二传感器连接所述液氨容器和所述电动缸，所述电动缸与所述第二驱动器电性连接；数据采集部分，包括放大器，所述放大器输入端电性连接所述第一传感器和第二传感器，所述放大器输出端电性连接所述数据采集卡。
[0009]优选方案，所述第一传感器为S型力传感器。
[0010]优选方案，所述光学平台和所述支架为铝合金非磁性材料。
[0011]优选方案，所述电机控制器与所述主机通过RS232总线通信。
[0012]本实用新型的有益效果为:改进了悬浮力和导向力的测量方法，把传感器跟永磁体安装在一块来测量导向力。整个机械部分设计合理，结构紧凑，误差小，实现了较大范围内测量需求。数据采集处理、运动控制操作相互协调工作，保证了测试结果准确、可靠。实现了随着水平位移的变化，同时测量导向力、悬浮力变化。同时，本实用新型成本低，比较适合大、中学实验教学。
【附图说明】
[0013]图1是高温超导实验测试仪的实验原理图；
[0014]图2是高温超导实验测试仪的机械部分示意图；
[0015]图3是高温超导实验测试仪的悬浮力测试图；
[0016]图4是高温超导实验测试仪的导向力测试图；
[0017]图5是高温超导实验测试仪的悬浮力、导向力测试图；
[0018]图6是尚温超导实验测试仅的局部不意图。
【具体实施方式】
[0019]为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0020]除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0021]下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。
[0022]一种高温超导实验测试仪，包括
[0023]微机控制与显示部分，所述微机控制与显示部分包括显示器I和主机2，所述主机2集成数据采集卡3 ;
[0024]运动控制部分，所述运动控制部分包括电机控制器4、第一驱动器5和第二驱动器6 ;所述电机控制器4输入端与所述主机2电性连接，所述电机控制器4输出端与所述第一驱动器5和所述第二驱动器6电性连接；
[0025]机械结构部分，所述机械结构部分包括光